Радио

С укорочением волны поглощение электрической энергии атмосферой снижается. Именно поэтому так велика «дальнобойность» маломощных коротковолновых передатчиков.

Умелый выбор длины волны позволяет радистам обеспечивать бесперебойную радиосвязь на каком угодно расстоянии, во всякое время суток и в любую «радиопогоду».

Мощные радиостанции, которые должны обслуживать передачами огромную территорию без «зон молчания», работают на длинных волнах.

Радиостанции, обслуживающие определенные районы, расположенные на больших расстояниях от передатчика, работают на коротких волнах. На этом диапазоне ведутся радиопередачи для зарубежных стран, радиосвязи между Москвой и столицами союзных республик, крупными культурными и промышленными центрами и т. д.

На коротких волнах работают также многочисленные самолетные и корабельные установки, радиостанции экспедиций и специальных служб.

По мере развития радиотехники внимание инженеров и ученых направлялось в сторону все более коротких волн. Этому способствовала «теснота» в эфире, которая усиливалась с увеличением числа радиостанций.

Советские ученые исследовали электромагнитные волны вплоть до волн, измеряемых миллиметрами. В 1924 году советский физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны длиной в одну десятую миллиметра. Однако вскоре выяснилось, что волны короче 10 метров (так называемые ультракороткие волны) совершенно непригодны для дальней связи.

Поверхностная волна этого диапазона чрезвычайно интенсивно поглощается почвой, особенно в пересеченной или лесистой местности и в городах. Кривизна Земли оказывается для нее почти непреодолимым препятствием. Пространственная же волна обычно не отражается ионосферой, а проходит ее насквозь, как луч света проникает через оконное стекло. Ионосферное «зеркало» прозрачно для ультракоротких волн.

Поэтому с первого взгляда может показаться, что на границе коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов лежит предел, который не может перешагнуть радиотехника. Но это неверно. Благодаря ультракоротким волнам радио получило много новых, разнообразных применений. О некоторых из них мы и расскажем.

РАДИОЛОКАЦИЯ

Еще в 1897 году, во время опытов по радиосвязи на море, А. С. Попов обнаружил странное явление. Как только между двумя кораблями, ведущими связь, проходило третье судно, прием резко ухудшался.

Мы знаем, что радиоволны отражаются металлами и другими телами, в какой-то мере проводящими электрический ток. Именно такое отражение и ухудшало прием, когда на пути радиоволн встречалось судно. Часть электромагнитной энергии-отражалась им и не попадала к приемнику.

Позднее ученые, использовав это открытие, создали новую отрасль радиотехники — радиолокацию[3].

Это слово происходит от двух слов. Одно из них — радио — нам уже знакомо. Другое — локус — на латинском языке означает место.

Радиолокация является средством обнаружения места каких-либо объектов (самолетов, кораблей и т. д.). Она основана на трех явлениях. Первое из них — отражение радиоволн от обнаруживаемого объекта. Второе — направленное излучение электромагнитной энергии. Третье — зависимость времени распространения радиоволн до объекта от расстояния.

В темную ночь интересно наблюдать за лучом прожектора. Встречая облако или самолет, узкий пучок света отражается ими и возвращается на землю. Часть отраженной световой энергии попадает в глаз наблюдателя, и благодаря этому он видит освещенный объект.

Радиолокационная установка действует подобно прожектору. Излучаемые антенной особого радиопередатчика электромагнитные волны движутся узким пучком в определенном направлении. Наталкиваясь на какое-либо препятствие, они отражаются и частично возвращаются к месту излучения, где улавливаются антенной приемника.

Зная направление радиолуча и время, за которое он успевает достичь цели и возвратиться обратно, нетрудно установить точное местоположение объекта. Чтобы узнать время движения волны, ее излучают короткими сериями — импульсами. Каждый последующий импульс посылается лишь после того, как вернется предыдущий.

Время «пробега» импульсов узнается автоматически с помощью специальных электрических устройств.

Радиолокация стала возможна только теперь, когда научились получать устойчивые ультракороткие волны. В самом деле, более длинные волны огибают небольшие препятствия, почти не отражаясь ими. Такую волну нельзя послать узким пучком; для этого потребовалась бы гигантская антенна, неприменимая в обычных условиях.

Радиолокация — одно из величайших достижений человеческого гения. Она позволяет «видеть» в полной темноте, в тумане, во время дождя и метели.

ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Телевидением называется передача движущихся изображений за пределы прямой видимости. Она стала возможна благодаря развитию радио.

Основы современного телевидения были заложены в 1907 году русским ученым, профессором Петербургского технологического института Б. Л. Розингом, создавшим первый телевизор с электронно-лучевой трубкой (телевизором называют аппарат для приема и воспроизведения движущихся изображений).

Электронно-лучевая трубка схематически изображена на рис. 21.

Рис. 21. Электронно-лучевая трубка.

Это — особая радиолампа в стеклянном баллоне с большим, слегка выпуклым дном — экраном Э. Экран покрыт изнутри слоем специального состава, который обладает свойством светиться, когда о него ударяются электроны.

Анод трубки А имеет форму пустотелого цилиндра. На него подается большой положительный заряд; под воздействием этого заряда электроны, вылетающие с катода К, приобретают настолько большую скорость, что проносятся внутри анода и «бомбардируют» экран. Поток электронов сжимается в узкий луч с помощью отрицательно заряженного «фокусирующего» электрода Ф, действующего подобно обыкновенной оптической линзе. В том месте, где электронный луч встречает экран, появляется светящаяся точка.

Направление электронного луча устанавливается с помощью двух взаимно перпендикулярных пар металлических пластин П. На эти пластины подаются электрические заряды, которые, взаимодействуя с зарядами электронов, отклоняют луч от центрального положения. В зависимости от величин и знаков зарядов, сосредоточенных на пластинах, электронный луч может перемещаться вверх — вниз и влево — вправо.

В электронно-лучевой трубке, как и в обычной усилительной радиолампе, есть управляющий электрод, или сетка С. Чем больше отрицательный заряд на сетке, тем слабее поток электронов и бледнее светящаяся точка на экране.

Действие телевизионной трубки основано на одной особенности человеческого глаза. Если зажечь в темноте электрический фонарик и начать быстро вращать его, то будут видны не отдельные положения лампочки, а сплошная световая линия. Глаз удерживает зрительное впечатление в течение десятой доли секунды после того, как исчезает световое раздражение.

Поэтому, если луч на экране трубки начнет быстро перемещаться по горизонтали, то будет видна сплошная горизонтальная линия. Если же заставить электронный луч двигаться по экрану так, как движется взгляд при чтении книги, то на экране возникнет светящийся прямоугольник, составленный из многих горизонтальных линий — строк.

Если при движении по строкам интенсивность луча изменится, то яркость экрана в разных местах будет неодинакова. Значит, управляя интенсивностью луча по определенному закону, можно получить на экране световое изображение. Именно это и происходит во время телевизионного сеанса.

При передаче спектакля из студии телевизионного центра оператор «нацеливает» на артистов объектив аппарата, напоминающего большую фотокамеру. Это на самом деле фотокамера, только в ней световое изображение проектируется не на матовое стекло и фотопластинку, а на особый светочувствительный экран, обладающий одним замечательным свойством: под воздействием света на экране появляются электрические заряды.

3

Более подробно об этом см. брошюру Ф. И. Честнова, Радиолокация, Гостехиздат, «Научно-популярная библиотека».