Как производится радиопередача
Шесть часов утра. Из громкоговорителей раздается: «Говорит Москва!»
Начинается шумный и многообразный радио день. В сущности говоря, он и не прекращался: закончились передачи центрального вещания, но работали и продолжают работать многие станции, обслуживающие Дальний Восток и другие более отдаленные от Москвы районы, где уже давно начались другие сутки.
Слова, которые вы услышали, музыка, которая их сменила, прежде чем достигнуть вашего слуха, проходят большой и интересный путь. Для того чтобы радиослушатели могли услышать речь, музыку или другие виды радиопередачи, их нужно предварительно превратить в колебания электрического тока, которые, в свою очередь, воздействуя на радиопередатчик, превращаются в высокочастотные колебания, излучаемые в пространство. Посмотрим, как же это осуществляется на практике. Для этого пройдем в одну из московских радиостудий, откуда ведется передача.
Радиостудия — специальное помещение, приспособленное для ведения передач. Она тщательно звуко-изолирована для того, чтобы в студию не могли проникнуть разнообразные, мешающие передаче, шумы извне. Размеры студии, а также покрытие стен и потолков специальными звукопоглощающими материалами рассчитаны так, чтобы, с одной стороны, голос диктора вследствие отражений звука от стен, потолка и пола не отдавался гулким эхо, но, с другой стороны, чтобы он не был слишком приглушен. Основным оборудованием студии и одновременно первым звеном в цепи радиопередачи является микрофон. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические, которые по своей форме и частоте полностью соответствуют форме и частоте звуковых колебаний. Колебания электрического тока, возникшие в цепи микрофона, очень слабы. Они не в состоянии воздействовать на основное звено радиовещательного тракта — радиопередатчик. Поэтому их нужно предварительно усилить, а затем уже направить к радиопередатчику. Чтобы узнать, как это делается, пройдем из радиостудии в расположенную рядом комнату — студийную радио аппаратную.
Радио аппаратная — это помещение, в котором на специальных стойках-стативах размещены высококачественные усилители низкой частоты, так называемые микрофонные усилители и стол (пульт) переключений, сигнализации и контроля. С помощью имеющейся в радиоаппаратной системы коммутации можно микрофон, установленный в любой из студий, включить к любому усилителю, а любой усилитель — на любую пару проводов (так называемую трансляционную линию), уходящих из студийной аппаратной.
К качеству работы микрофонных усилителей предъявляются весьма высокие требования — они должны усиливать без заметных искажений колебания, частоты которых лежат в пределах от 30 гц (периодов в секунду) до 10 000 гц. Такая широкая полоса частот нужна при передаче музыки, —- с частотой 30 гц «дышит» одна из последних труб органа, а 10 000 гц — это самый звонкий колокольчик в оркестре, дребезмАние литавр. Для разборчивой передачи речи достаточна более узкая полоса — от 200 до 3 000 гц. Кроме того, микрофонные усилители должны иметь хорошую амплитудную характеристику, т. е. при усилении не должны искажать форму подводимых колебаний, как самых слабых, так и самых сильных.
Наиболее простыми являются передачи чисто текстовые, например передача последних известий. В этом случае уровень электрических колебаний, поступающих на усилитель с микрофона, примерно одинаков и поэтому их наиболее легко передать без искажений. Никакой особой регулировки эта передача не требует. Значительно сложнее вести музыкальную передачу. Как известно, музыка состоит из чередования и сочетания музыкальных тонов разной частоты и разной силы. За тихим звуком, например пиано солирующей скрипки, может последовать очень громкий звук — фортиссимо большого симфонического оркестра. Передача такого большого диапазона громкостей через радиоаппаратуру затруднительна и может вызвать сильные искажения.
Для того чтобы радиослушатель мог услышать чистую, не искаженную передачу, этот диапазон громкостей надо сделать З^же, «сжать» до тех пределов, при которых аппаратура не вносит искажений. В настоящее время этот предел составляет величину порядка 60 децибел, что соответствует изменению уровня громкости звука в тысячу раз (от самого громкого до самого тихого).
Сжатие динамического диапазона основано на том же принципе, что и регулировка громкости в радиоприемнике.
Устройства, аналогичные регуляторам громкости в приемниках и называемые микшерами, или регуляторами уровня, включают в цепи радиовещательного тракта сразу же после микрофонных усилителей. По существу это наборы регулируемых переменных сопротивлений, которые размещаются на специальном пульте, снабженном приборами — указателями уровня громкости. Управляет микшерами тонмейстер — мастер тона, человек, имеющий высшее музыкальное и специальное радиотехническое образование. Во время сильного звучания оркестра тонмейстер при помощи микшера уменьшает напряжение звуковых частот, поступающее на провода, уходящие из студийной аппаратной. В моменты очень тихого звучания — пианиссимо — звук может оказаться ниже уровня собственных шумов аппаратуры и тогда музыка «растворится» в шуме. Чтобы этого не произошло, тонмейстер поворачивая рукоятку микшера, поднимает уровень напряжения, поступающего в линию.
Главное при такой регулировке — сохранить общий рисунок мелодии, чтобы усиление или ослабление звука происходило именно там, где это задумано композитором.
Особенно трудна работа тонмейстера при трансляции оперных спектаклей и концертов симфонического оркестра. Такие передачи нельзя вести при помощи одного микрофона, так как это значительно обеднило бы звуковую окраску передачи. Когда мы сидим в концертном зале, то слышим не только те, звуки, которые издаются непосредственно музыкальными инструментами, звуки сливаются, отражаются от отдельных элементов конструкций театрального помещения и т. д. Исполнители меняют свои места на1 сцене — все это нужно учесть для того, чтобы донести до слушателя звук, возникающий в концертном зале или театральном помещении в наиболее естественном виде. Для ведения таких сложных передач применяется не один, а несколько микрофонов. Выключая те или иные микрофоны или попеременно регулируя уровень передачи с работающих микрофонов, можно добиться большой естественности звучания передачи. Тонмейстер находится в комнате, соседней со студией и отделенной от нее большим окном, сквозь которое можно наблюдать перемещения исполнителей по студии. Перед ним расположены пульт тонмейстера с регуляторами громкости, а также партитура исполняемого произведения. По ней он следит за развитием отдельных оркестровых партий. Поблизости от тонмейстера расположен хороший громкоговоритель, с помощью которого он на слух контролирует звучание передачи.
В настоящее время наряду с трансляцией непосредственно из концертного зала все чаще применяется звукозапись. Действительно Оказывается очень удобным заранее записать на магнитофон концерт, театральную постановку, тщательно прокорректировать ее при участии постановщиков, дирижера, иногда даже артистов, устранить все случайные шумы, все нечаянные помехи и лишь затем передать записанную передачу радиослушателям. Передача с магнитофона по качеству не уступает непосредственной передаче из студии, а часто даже превосходит ее. Но о звукозаписи разговор особый .
Итак, возвращаемся в радиоаппаратную. Усиленные электрические звуковые колебания из студийной радиоаппаратной направляются дальше по радиовещательному тракту.
Все радиопередачи, осуществляемые в Москве, проходят через центральный распределительный пункт — центральную аппаратную. Сюда приходят сотни кабельных линий из самых разнообразных уголков Москвы — с Красной площади, со стадиона «Динамо», из театров, концертных залов и из любого пункта города, где может возникнуть необходимость в радиопередаче. Если принять во внимание, что Москва передает одновременно до 15— 20 программ, то можно представить, насколько сложны функции центральной аппаратной. В центральной аппаратной, так же как и в радиоаппаратной, имеются ряды смонтированных на стойках высококачественных усилителей. Особенность этой аппаратной заключается в ее сложной автоматике. В центре зала расположен пульт управления. Вспыхивающие перед диспетчером на панелях и пульте сигнальные лампочки позволяют ориентироваться в сложной обстановке одновременных передач и сразу охватить взглядом состояние сложного радиохозяйства. Для каждой программы предназначается Отдельный усилитель. Включение и выключение питания усилителей осуществляется диспетчером дистанционно с пульта.
Коммутация входных и выходных линий на усилители выполняется с помощью автоматических искателей. Примерно таким же .образом происходит соединение двух абонентов в автоматической телефонной сети. В центральной аппаратной все линии, по которым приходят радиопередачи, включаются на усилители, а выходы последних — на линии, идущие к многочисленным радиопередатчикам, на сеть проволочного вещания и на междугородные телефонные линии, идущие в другие города страны.
Если на заре радиовещания студия и передатчик размещались в двух смежных комнатах, то в настоящее время все московские радиостанции расположены далеко за чертой города, за несколько десятков километров. Туда-то с помощью подземных кабелей и направляются наши передачи в виде усиленных электрических звуковых сигналов. Кабели, по которым идет передаче радиовещательных программ, конструктивно выполняются так, чтобы потери энергии а них были возможно меньше. Кроме того, каждую пару кабеля весьма тщательно экранируют от другой для того, чтобы устранить влияние соседних пар друг на друга. Высококачественную, неискаженную передачу программы на радиостанцию можно осуществить только по такому кабелю.
Для того чтобы познакомиться с работой радиопередатчика, поедем на одну из наиболее мощных московских радиостанций — 500-кило-ваттную. Подъезжая к радиостанции, мы еще издалека видим высокие стальные мачты, уходящие в небо почти на четверть километра. На этих мачтах подвешена антенна радиостанции. Задача антенны — излучать в пространство энергию высокочастотных электрических колебаний, которые создаются радиопередатчиком, т. е. создавать электромагнитные волны, распространяющиеся от антенны со скоростью света. 500-ки-ловаттная радиостанция работает на сравнительно длинной волне — 1 734 метра. Частота колебаний, создаваемых ее передатчиком, составляет 173 000 герц. Эти колебания подаются от радиопередатчика к антенне с помощью специального концентрического многопроводного фидера.
Теперь войдем в основное здание радиостанции, где расположен радиопередатчик. Прямо при входе расположен большой электромашинный зал. В нем размещены электрические агрегаты, дающие постоянный ток для питания цепей накала мощных электронных ламп передатчика. Пуск всех этих машин осуществляется с главного пульта радиостанции нажатием кнопки.
Вблизи находится главное помещение радиостанции—генераторный зал. В нем расположен мощный радиопередатчик. дающий в антенну электрические колебания высокой частоты, мощность которых (при молчании у микрофона) составляет 500 киловатт. Получение высокочастотных колебаний такой большой мощности Связано со сложной трансформацией электроэнергии. Подаваемый на радиостанцию от электросети промышленный переменный ток проходит ряд преобразований. Сначала его напряжение повышается с помощью трансформаторов, а затем выпрямляется при помощи специальных выпрямительных ламп — газотронов. В результате после выпрямления получается постоянный ток напряжением в 13 тысяч вольт, используемый для питания мощных генераторных ламп радиопередатчика.
Передатчик — генератор высокочастотных электрических колебаний — состоит из ряда последовательных каскадов. Первичным (задающим) является генератор, работающий на маломощной электронной лампе. В последующих каскадах передатчика происходит постепенное увеличение мощности колебаний высокой частоты. На один из этих промежуточных каскадов радиопередатчика подаются звуковые колебания, пришедшие по кабелю из центральной аппаратной и вновь усиленные здесь в устройстве, называемом модулятором. Происходящий в одном из каскадов передатчика процесс воздействия колебаний низкой звуковой частоты (создаваемых микрофоном) на колебания высокой частоты называется модуляцией, а получившиеся в результате модуляции передатчика измененные по амплитуде высокочастотные колебания — модулированными. Модулированные колебания подаются в мощный каскад передатчика для окончательного усиления, а оттуда — в антенну.
В описываемой радиостанции колебания низкой частоты управляют амплитудой высокочастотных колебаний, вследствие чего она изменяется точно в соответствии с колебаниями низкой частоты. Такая модуляция называется амплитудной.
При амплитудной модуляции мощность, излучаемая радиостанцией, непрерывно меняется в такт со звуковыми колебаниями. Ее изменения происходят в пределах от 0 до 2 тысяч киловатт. В момент молчания мощность излучаемых радиостанцией высокочастотных колебаний составляет 500 киловатт.
Получение высокочастотной энергии с помощью мощных ламп связано с значительной потерей мощности в виде тепла, рассеиваемого на медных анодах этих ламп. Эти аноды непрерывно охлаждаются дистиллированной водой, подаваемой насосами системы охлаждения. Дистиллированная вода, в свою очередь, охлаждается обычной водой в специальных охладителях. Применение дистиллированной воды обеспечивает отсутствие накипи на анодах ламп.
Все управление сложным хозяйством радиостанции автоматизировано и производится одним человеком с пульта, расположенного на галерее огромного генераторного зала. В нижней части зала находятся мощные блоки передатчика с лампами. Каждый блок имеет ограждение, снабженное специальной блокировкой, не позволяющей войти в него при включенном высоком напряжении.
Радиопередачи в разных направлениях осуществляются с помощью многих длинноволновых, коротковолновых и ультракоротковолновых радиостанций. Для дальних передач на коротких волнах во многих местах страны имеются мощные коротковолновые радиопередатчики, которые часто транслируют передачи Москвы. Передачи на коротких волнах, как правило, производятся при помощи специальных направленных антенн, излучающих высокочастотную энергию в определенном, достаточно узком, секторе. Этим достигается значительная концентрация излучаемой энергии в заданном направлении и, следовательно, большой уровень сигнала на далеких расстояниях.
Таков путь, который проходит преобразованная звуковая волна. Все то, о чем мы так долго рассказывали вам, происходит в одно мгновение и настолько стремительно, что, прежде чем в последних креслах партера Большого театра зритель успеет услышать верхнюю ноту, взятую певцом, она вырвется уже из громкоговорителя у радиослушателя, находящегося на Дальнем Востоке, за 10 тысяч километров от столицы.
Вот что скрывается за короткими словами, которые вы слышите, ожидая начала программы:
— Говорит Москва!
В.Тимофеев, лауреат Сталинской премии
О.Писаржевский, лауреат Сталинской премии
Радио 1955