Техника современного РАДИО
Прошло шестьдесят лет с того исторического дня, когда великий русский ученый—изобретатель радио А. С. Попов впервые публично демонстрировал свое гениальное изобретение — радио.
За эти годы техника радио достигла колоссального прогресса. Первый период радио — период затухающих колебаний — был искровым и длинноволновым.
Уже во время первой мировой войны стали создаваться дуговые и машинные радиопередатчики. В это же время стали появляться и первые электронные лампы. Появилась также радиотелефония, в развитии которой в России весьма значительную роль сыграли русские ученые М. В. Шулейкин, Н. Д. Папалекси, а затем М. А. Бонч-Бруевнч.
С победой Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране создались особо благоприятные условия для развития новой техники и в том числе радиотехники. Великий организатор Советского государства В. И. Ленин придавал большое значение развитию радио.
Первая Центральная радио телефонная станция в Москве начала работать 17 сентября 1922 года. Это была тогда самая мощная радиовещательная станция в мире.
Опыты радиолюбителей в начале двадцатых годов показали возможность дальней радиосвязи на коротких волнах. С этого времени радиосвязь полностью перешла на короткие волны.
Количество радиостанций различного назначения быстро росло: к началу второй мировой войны их насчитывалось во всем мире свыше ста тысяч.
Кроме радиосвязи и радиовещания, стали развиваться новые важные отрасли радиотехники — радиолокация, радиоастрономия и ряд других, из которых радиолокация и радионавигация, в частности радиомаяки, были предсказаны еще в 1897 году изобретателем радио А. С. Поповым.
Одним из самых замечательных достижений человеческой культуры, несомненно, является телевидение. Идея видения на расстоянии появилась еще до изобретения радио, но превратилась в реальность только с помощью радиотехники на базе достижений электроники и развития ультракоротких волн.
Таковы в самых общих чертах пути развития радио.
РАДИОСВЯЗЬ
Связь на коротких волнах сейчас является главным средством дальней радиосвязи. Практически в настоящее
время такая связь может быть осуществлена между любыми пунктами земного шара. Наша столица Москва с помощью коротких волн имеет связь со многими странами мира. При этом в ряде случаев передаются не только обычные телеграммы, но также и фото. Так, уже давно действует радио фото связь с Нью-Йорком и Лондоном, а в последние годы такая связь установлена с Пекином, Шанхаем, Берлином, Парижем, Римом и Стокгольмом.
Устойчивость коротковолновой связи иногда резко колеблется в зависимости от ионосферных и магнитных условий, вплоть до полного пропадания; кроме того, постоянно возникают помехи от других станций. Развитие техники дает все новые » новые средства для повышения устойчивости радиосвязи в любое время и при любых помехах. Совершенствуются все элементы тракта передачи и приема: создаются все более эффективные антенны, изучаются оптимальные длины волн и углы направления излучения, повышается избирательность и чувствительность радиоприемных устройств. Очень важным элементом в этих работах является переход на различные системы частотной манипуляции при радиотелеграфной связи. При старой амплитудной манипуляции посылки осуществлялись путем излучения сигналов на определенной частоте, а паузы — отсутствием излучения. При помехах радиоприему часто бывало трудно различать паузу и посылки вследствие того, что во время пауз на входе приемника присутствовало некоторое напряжение, создаваемое помехами. Известны разные методы приема, основанные на различии уровней сигнала и помехи, но они не дают полного избавления от ошибок.
При частотной манипуляции посылке соответствует излучение на одной частоте, а паузе — излучение на другой частоте. Оказалось, что в этом случае при правильном выборе схемы и режима радиоприемник более эффективно отличает сигнал от помехи. Как показывают теория и опыт, частотная манипуляция в телеграфировании дает выигрыш от четырех до десяти раз по мощности в сравнении с системой амплитудной манипуляции. Кроме того, применение частотной манипуляции позволяет работать в более узкой полосе излучаемых частот. В зависимости от скорости телеграфирования этот выигрыш составляет полтора — два раза. В Советском Союзе, начиная с 1949 года, широкое распространение получила система двухканального частотного телеграфирования (ДЧТ), разработанная безвременно умершим талантливым инженером И, Ф. Агаповым. Имеются и другие многоканальные системы радиосвязи на коротких волнах. Кроме методов частотной манипуляции, коротковолновая связь была усовершенствована благодаря ряду других достижений. Среди них следует отметить разработку в 1952 году интегрального приема телеграфных сигналов, использующего принцип накопления заряда конденсатора за все время элементарной посылки. Благодаря этому сигнал регенерируется (т. е. исправляется его форма) даже в случае сильных искажении и дроблений.
За последнее десятилетие значительно развились многоканальные радиосвязи на ультракоротких волнах, которые позволяют использовать замечательное качество этого диапазона — исключительно широкую полосу частот. Так, диапазон от 1 ж до
1 см охватывает полосу частот в 29 700 мгц. Но эти радиоволны приближаются по частоте к световым и поэтому распространяются по законам, близким к оптическим. Практически дальность их непосредственного действия ограничена расстоянием прямой видимости между передающей и приемной антеннами. Из за кривизны земной поверхности это расстояние, например, при высоте передающей антенны порядка 150 м и приемной антенны порядка 10 м составляет 50—60 км. Кроме того, расстояние зависит (в ту и другую сторону) от рельефа местности. Так, например, в горных условиях расстояние между передающей и приемной антеннами может быть свыше 100 км.
Для организации радиосвязи на большие расстояния устраивается цепочка приемно-передающих радиостанций. Сигналы, переданные начальной радиостанцией цепи, поступают к приемнику промежуточной станции, находящейся от первой на расстоянии порядка 50—60 км. Принятые сигналы усиливаются и подаются к передатчику той же промежуточной станции и далее в антенну, которая направляет их дальше к следующей промежуточной станции. Такой процесс пере приема и передачи может происходить на расстояниях в несколько тысяч километров Подобная система связи называется ретрансляционной, или радиорелейной. На оконечных станциях радиорелейной линии связи, кроме радиопередатчиков и радиоприемников, имеется так называемая аппаратура уплотнения, которая образует большое количество телефонных каналов одинаковой частотной ширины (порядка 3 200 гц), но постепенно сдвигаемых в общем частотном спектре. Такое размещение отдельных каналов по спектру производится методами радио телефонии, широко принятыми в технике дальней связи по проводным линиям и кабелям. Сначала каждый индивидуальный телефонный канал модулирует свою поднесущую высокую частоту, затем с помощью частотного преобразования образуется 12-канальная группа в полосе 60—108 кгц; дальнейшей модуляцией более высокой несущей частоты пять 12-канальных групп объединяются в 60-канальную частотную группу, занимающую спектр 312—552 кгц\ наконец, тем же методом объединяют определенное количество 60-канальных групп. Объединяя 15 таких групп, получают 900 каналов, которые занимают полосу частот от 312 до 4 028 кгц. модулирующую радиопередатчик сантиметровых волн (25 см-г-7 см). На конечном пункте также имеется аппаратура уплотнения, где производится демодуляция и разделение отдельных телефонных каналов. Такой же процесс происходит и при связи в противоположную сторону.
Аппаратура многоканального уплотнения для радиорелейных линий— того же типа, что и применяемая для уплотнения кабельных связей. Самые методы организации связи в том и другом случае аналогичны. Таким образом, здесь почти стираются различия между проводной и радиосвязью, образующими единую, дополняющую друг друга систему электросвязи.
Широкое внедрение многоканальных радиорелейных линий связи создает возможность соединения телефонных сетей крупных городов в единую телефонную сеть при автоматизации междугородных телефонных соединений. Кроме того, создаются возможности обмена телевизионными программами (подробнее об этом мы скажем ниже).
В ряде случаев (например, в районах, где трудно построить проводные линии) оказывается целесообразным устройство и сравнительно мало канальных (до 24 каналов) радиорелейных линий связи. Часто находит применение радио линейная связь с импульсно-фазовой модуляцией, не требующая специальной аппаратуры частотного уплотнения.
РАДИОВЕЩАНИЕ
Обращаясь к современному состоянию техники радиовещания, приходится отметить ухудшение условий радиоприема некоторых наших радиостанций вследствие помех со стороны заграничных станций. Эти помехи возникли в результате того, что международные соглашения о распределении радиочастот между радиостанциями грубо нарушены главным образом американскими оккупационными властями в Западной Германии, незаконно использующими мощные радиостанции на тех длинах волн, которые принадлежат по международному распределению советским радиостанциям. Приходится увеличивать мощность наших радиовещательных станций и изыскивать новые методы преодоления помех. Советские радио специалисты всегда были впереди по строительству мощных радиовещательных станций. Сейчас уже разработаны новые методы увеличения мощностей, новые эффективные антенны для различных диапазонов волн и проводится ряд других мероприятий, благодаря чему значительно улучшится положение в отношении радиоприема.
В 1954 году промышленность выпустила около трех миллионов радиовещательных приемников, а в 1955 году по плану должна дать около четырех миллионов радиоприемников.
С каждым годом повышается качество радиоприемников, выпускаемых отечественной радиопромышленностью. Уже в прошлом году их выпускалось свыше 25 типов, в том числе пять типов высшего — первого класса. Отметим такие приемники, как «Мир», имеющий хорошее оформление, высокие электроакустические показатели, проигрыватель с пьезокерамическим звукоснимателем, дающим высокое качество воспроизведения. Другой приемник первого класса — «Беларусь» имеет акустический агрегат из двух громкоговорителей, обеспечивающих хорошее воспроизведение звука. Следует отметить, что даже самый дешевый суперный радиоприемник — «Москвич», имеющий всего три лампы, дает удовлетворительное звучание. В современных радиоприемниках широко применяются такие новые материалы, как ферриты, которые позволяют уменьшить размеры многих деталей без ухудшения качества.
Важным фактором в развитии радиотехники последних лет надо считать появление так называемых полупроводниковых триодов и тетродов. Эти приборы берут свое начало от «кристадина», изобретенного еще в 1922 году О. В, Лосевым, но дальнейшее развитие они получили за последние годы на базе использования кристаллов германия и кремния. Эти приборы во многих случаях могут заменять электронные лампы и при этом имеют ряд преимуществ, из которых основными надо считать весьма малое потребление мощности электропитания, исключительно большой срок службы (100—150 и более тысяч часов) и малые габариты. Массовое внедрение полупроводниковых приборов даст очень большой эффект. В частности, можно будет создать малогабаритный дешевый приемник для массовой радиофикации тех сельских местностей, где еще нет электроэнергии,
В условиях сильно возросших помех радиоприему, о чем мы уже говорили выше, особенно ценной является система проводной радиофикации, когда абоненты получают напряжение звуковой частоты к своим громкоговорителям по проводам. Абоненты радиотрансляционных сетей за небольшую плату избавляются от забот но уходу за радиоприемником и по отстройке от разных помех. В ряде крупных городов, как Москва, Ленинград, Киев и другие, программа абонентам подается по проводам вообще, минуя какие-либо радиоканалы с присущими им помехами. В этих случаях мы имеем систему проводного вещания в чистом виде. Широкое развитие междугородные магистралей связи в Советском Союзе позволяет выделять специальные каналы для подачи вещательных программ центрального радиовещания к большинству крупных радиоузлов. Как правило, современные крупные радиоузлы имеют мощные (с блоками от 5 до 50 кет) усилительные станции и подстанции, а радиотрансляционные сети строятся по двух- и трехзвенному принципу. Это означает, что от усилительной подстанции электрическая энергия звукового диапазона частот для уменьшения потерь сначала подводится по высоковольтным (порядка 900 в) линиям к трансформаторным подстанциям, от них при напряжении порядка 120— 2-10 в энергия проходит по фидерным линиям к домам и, наконец, по абонентским линиям при напряжении 15—30 в к громкоговорителям (радиоточкам). Техническое совершенствование радиоузлов ведет к полной автоматизации работы станций и подстанций, а также к широкому внедрению телеизмерений и контролю качества звучания.
Следует признать, что у нас еще отстает уровень радиофикации сельских местностей. Многие колхозы еще не имеют радиоузлов, а имеющиеся маломощные колхозные радиоузлы □ ряде случаев работают недостаточно удовлетворительно. За последнее время в соответствии с решениями Центрального Комитета Коммунистической партии и Советского правительства на этот участок радиофикации обращено большое внимание. Одни маломощные радиоузлы укрупняются па базе лучшей техники, другие переводятся на дистанционное управление и питание от более крупных радиоузлов. Широкое применение в радиофикации получили подземные линии из кабеля с гюлихлорвиниловой изоляцией. Для ускорения и удешевления их строительства применяются специальные кабелеукладчики. Такие подземные линии (фидерные и абонентские) имеют большие преимущества по сравнению с воздушными столбовыми линиями.
В настоящее время по всей Советской стране работает около 30 тысяч радиоузлов, обслуживающих свыше 16 миллионов радиоточек. Темпы развития проводной радиофикации усиливаются с каждым годом, и теперь стоит задача — добиться такого положения, чтобы ни один колхозный двор не остался без радио, а это значит, что в течение ближайших четырех лет установить дополнительно свыше 15 миллионов радиотрансляционных точек.
Наряду с развитием проводных радиотрансляционных сетей в соответствии с решением XIX съезда партии будет внедрено вещание на ультракоротких волнах. Так же как радиотрансляционные сети, система вещания на УКВ с частотной модуляцией свободна от радиопомех и вместе с тем дает значительно лучшее качество звучания. В ближайшее время следует ожидать самого широкого развития такой системы радиовещания, особенно в тех районах, где затруднен чистый радиоприем на средних и длинных волнах.
При этом развитие системы вещания на УКВ должно происходить параллельно с развитием телевизионного вещания. Это означает, что радиопередатчики звукового сопровождения телевизионных центров в часы, свободные от телевизионных передач, должны использоваться для звукового вещания. Для второй и третьей программ в тех же . пунктах должны
устанавливаться дополнительные УКВ передатчики. Все телевизоры должны выпускаться с расчетом их использования и для звукового УКВ вещания. Средне-длинноволновые радиоприемники также должны выпускаться с УКВ диапазоном.
ТЕЛЕВИДЕНИЕ
За последние годы большие успехи достигнуты и в области телевидения. До войны Московский телевизионный центр работал с четкостью развертки 343 строк, Ленинградский центр — 240 строк. Теперь в Советском Союзе установлен единый стандарт повышенной четкости изображений, соответствующий развертке в 625 строк. Можно считать, что дальнейшее улучшение качества изображения должно происходить не за счет увеличения числа строк, а в результате хорошей отработки всех элементов телевизионного тракта как на передаче, так и на приеме. Сейчас регулярно работают телевизионные центры в Москве, Ленинграде, Киеве, Харькове, Риге и ряде других городов. Во многих других городах также строятся телевизионные центры.
Советская общественность и население проявляют большой интерес к этому замечательному средству культурного отдыха. В этом свете нельзя не отметить ценную инициативу инженерно-технической общественности и радиолюбителей, построивших самостоятельно весьма квалифицированные любительские телецентры в ряде таких городов, как Томск, Омск, Горький и другие.
В 1954 году радиопромышленность выпустила семь типов телевизоров с диаметрами экранов от 18 до 40 см. В 1955 году должно быть выпущено телевизоров в два раза больше, чем в 1954 году, и прй этом появится ряд новых типов и в частности с четырехугольными экранами.
Принимаются меры к расширению дальности действия основных телевизионных центров. В ряде пунктов строятся радиотрансляционные станции, которые будут получать телевизионные программы по коаксиальному кабелю, как это уже осуществляется в г. Калинине, или по радиорелейным линиям, как будет в ближайшее время осуществлено на трассе Москва — Сталиногорск — Тула.
Как одну из интересных новинок в области телевидения следует отметить сооружение в московском кинотеатре «Эрмитаж» в 1954 году большого телевизионного экрана (3X4 л). В скором времени промышленность начнет выпускать проекционные телевизоры с экраном около одного квадратного метра. Они найдут широкое применение в клубах и других общественных и культурных учреждениях.
Важным направлением дальнейшего технического развития телевидения, несомненно, будет переход к цветному телевидению. Изображение в натуральных цветах дает лучшее восприятие передачи, как свидетельствует опыт цветного кино, а также опытные передачи цветного телевидения, которые Московский телевизионный центр начал с конца прошлого года. Эти передачи ведутся по системе поочередной передачи цветов. Прием производится на специальные телевизоры «Радуга» с дисковым трехцветным светофильтром, вращающимся перед экраном. Эти передачи имеют несомненную ценность для изучения особенностей цветного телевидения, но для массового внедрения должна быть разработана улучшенная система цветного телевидения. Дело в том, что система с поочередной передачей цветов занимает значительно более широкую полосу воспроизводимых частот, чем существующая система черно-белого телевидения. Поэтому, а также по некоторым другим техническим причинам телевизионные изображения при поочередной передаче цветов нельзя принимать на обычные телевизоры. С другой стороны, на специальные телевизоры поочередной системы цветного телевидения нельзя принимать обычные передачи черно-белого телевидения. Иначе говоря, эти системы не совместимы, а потому практически для широкого внедрения не применимы. Между тем современная техника позволяет создать систему цветного телевидения с одновременной передачей цветов, которая может быть совместимой с черно-белым телевидением. Главным новым элементом в этой системе является специальная приемная телевизионная трубка с трехцветным экраном. В лабораториях уже ведутся соответствующие разработки, и можно рассчитывать, что в ближайшее время цветное телевидение станет реальностью.
Большое внимание, которое уделяют всемерному развитию новейшей техники всех видов и в частности техники связи Центральный Комитет Коммунистической партии и Советское правительство, творческий труд ученых, инженеров, радио специалистов является залогом еще более быстрого прогресса всех отраслей техники радио в ближайший период времени.
К. Сергейчук, заместитель министра связи СССР
Радио 1955