На главную


От триода до октода

Дальнейшее развитие радиотехники было неразрывно связано с успехами советской науки.
Первое и очень важное усовершенствование радиолампы осуществил в 1918 году академик А. А. Чернышев — от изобрел подогревный катод.
В лампе с подогревным катодом источником электронов служит не сама раскаленная нить, а трубочка, покрытая слоем веществ, способных испускать электроны, и надетая на нить, как чехол. Нить, подобно маленькой электрической печке, подогревает катод изнутри, и он начинает испускать электроны.
Еще до изобретения подогревного катода пробовали накаливать нить катода от сети переменного тока, понижая его напряжение с помощью трансформатора. Попытки не увенчались успехом: сила тока в городской сети меняется 100 раз в секунду, поэтому и температура нити и количество вылетающих из катода электронов тоже менялись 100 раз в секунду.
Кроме того, вокруг нити накала образуется переменное электромагнитное поле, которое мешает регулирующему действию сетки.
С изобретением подогревного катода эти недостатки устранились. Толстые стенки трубочки, надетой на нить накала, не успевают охлаждаться, когда понижается температура нити, они же защищают, экранируют внутреннюю часть лампы от мешающего влияния поля, создаваемого переменным током.
Для подогревных катодов перестали быть необходимыми дорогие и недолговечные батареи или аккумуляторы. Если в распоряжении радиослушателя находится сеть переменного тока, простой и надежный трансформатор может отлично служить ему для питания цепи накала.
Инженеры, разрабатывавшие новые, более совершенные типы радиоламп, старались повысить их экономичность и мощность, улучшить их работу и создать лампы, пригодные для выполнения тех разнообразных задач, которые ставила перед ними развивающаяся радиотехника. Конструкторы ламп стремились уничтожить вредные явления, происходящие в лампах, и повысить коэфициеят усиления лампы.
Прежде всего между анодом и сеткой поместили еще одну сетку, на которую подали положительное напряжение, но несколько меньшее, чем на аноде.
Вторая сетка отгородила анод от первой сетки и устранила вредное влияние емкости между ними. Это улучшило регулирующее действие первой сетки. Коэфициент усиления двухсеточной лампы получился выше, чем у триода.
Для экранирующей сетки потребовался четвертый вход, и четырехэлектродиая лампа получила название: тетрод.
Вслед за этим конструкторы ополчились против помех, порождаемых вторичными электронами, которые вылетают из анода под действием электронной бомбардировки. Электрон, налетающий на поверхность металла с большой скоростью, может выбить из металла даже несколько новых электронов, которые и называют вторичными.
Чтобы обезвредить влияние вторичных электронов, пришлось поставить около анода еще одну сетку. Эта сетка стала пятым электродом, и лампе дали новое название: пентод. Пентоды — один из наиболее совершенных типов радиоламп.
Иногда бывает целесообразно применять еще более сложные лампы. Например, первой управляющей сетке можно придать в помощь вторую управляющую сетку и таким образом осуществить двойное управление анодным током. Так в лампе появилась четвертая сетка или шестой электрод. Лампа с шестью входами стала именоваться — гексод.
Все сложные лампы получают название по числу входов или по числу сеток: с семью входами гептод, или пентагрид (пять сеток).
Шестисеточная лампа называется октод или гексагрид (шесть сеток).
Для экономии места в приемнике, конструкторы начали помещать внутри одного баллона два-три анода — каждый из них со своими сетками, получающих электроны от одного или двух катодов. Такая комбинированная лампа заменяет собой две-три обычные лампы. Во многих современных приемниках можно найти двойной диод-триод, двойной диод-пентод, триод-гексод и другие комбинированные лампы.
Всего к 1951 году было изобретено около десяти тысяч различных типов радиоламп.
Благодаря применению многосеточных и комбинированных ламп наши приемники имеют сравнительно небольшие размеры и вес при весьма высокой чувствительности и мощности.
В современных приемниках шееть-семь сложных ламп заменяют несколько десятков «первобытных» трехэлектродных ламп.
Хрупкие стеклянные баллоны ламп стали заменять иногда металлическими корпусами самой различной формы. Металлические баллоны защищают — экранируют лампу от вредного влияния Других радиоприборов, смонтированных вместе С нею на панели приемника.
Радиолампы последних моделей окончательно утратили наследственные черты своих прародителей — разрядной трубки и осветительной лампочки.
Усовершенствование радиоламп сделало радиосвязь привычной, повседневной и даже более распространенной, чем электрическое освещение или водопровод. Радио проникло в самые отдаленные уголки Советского Союза. Передачи Москвы звучат в горных селениях Памира и Алтая, в засыпанных снегом, поселках Камчатки, в сибирской тайге и среди арктических льдов на зимовках полярников.

Лампа становится генератором

Если от приемника отключить антенну, то электроны, перебегавшие в колебательном контуре по виткам катушки от одной обкладки конденсатора до другой и не подгоняемые более сигналами, приходящими извне, постепенно успокоятся, утихнут. Электрические колебания в контуре быстро затухнут — сетка перестанет влиять на анодный ток, анодный ток перестанет пульсировать.
Словом, все произойдет как в часах, у которых тяжесть гири или сила пружины окажутся недостаточными, чтобы поддерживать качание маятника. Маятник, не получая от пружины возмещения потерь на трение, качается все медленнее и медленнее и затем останавливается совсем. Его колебания затухают.
Если усилить пружину или увеличить все гири, то маятник сможет качаться долго: пока гиря не опустится до полу или не раскрутится пружина
Все дело, следовательно, в том: получает ли маятник, все равно какой — механический или электрический, возмещение своих потерь энергии или нет. Получает — качается, не получает — затихает.
Электрические колебания контура также можно сделать непрерывными — незатухающими. Для этого надо дать контуру дополнительный источник энергии. Сделать это просто: катушку обратной связи придвинуть поближе к катушке колебательного контура.
Колебания анодного тока, текущего в катушке обратной связи, - начнут подталкивать электроны контура, а контур через сетку лампы будет поддерживать колебания анодного тока, и все это будет продолжаться до тех пор, пока не иссякнет анодная батарея.
При сближенных катушках колебательный контур подобен маятнику часов с пружиной, имеющей достаточную силу, чтобы поддерживать его качания. Возмещение потерь колебательного контура происходит за счет анодного тока.
Если к приемнику, у которого сильно сближены обе катушки, присоединить антенну, то электроны контура и антенны в этом случае поменяются ролями. До сближения катушек тон «задавали» антенные, электроны. Они командовали электронами в катушке, заставляли их раскачиваться в такт принимаемым сигналам.
Теперь на стороне электронов контура оказался могучий союзник — анодный ток, и они начинают подталкивать электроны антенны, заставляя их раскачиваться в так колебаниям контура. В антенне разыгрывается уже знакомое нам явление,— колеблющиеся в ней электроны начинают излучать энергию в пространство.
Все радиослушатели в ближайших домах и квартирах от всего сердца выбранят «свинью в эфире» и будут, разумеется, совершенно правы. Их приемники захрюкают, завизжат, так как они примут, кроме передачи широковещательной станции, еще «сверхпрограммное излучение» приемника, который благодаря сближению катушек превратился в передатчик.
Усилительная лампа при большой обратной связи становится генератором электрических колебаний.
Для того, чтобы получить электромагнитные волны, перекрывающие обширные пространства, нужны мощные колебания в антенне — маленькая лампочка не может их давать. Нужны лампы больших размеров, питаемые не батареей, а мощным источником тока высокого напряжения.
И действительно, генераторные лампы больше чем приемноусилительные, их катоды и аноды — прочнее, массивнее.
Таким образом, электронные лампы могут служить не только для приема, но и для посылки радиосигналов. Генераторная электронная лампа давно уже стала сердцем современной передающей радиостанции. Лампе мощного радиопередатчика приходится выполнять работу несравненно более тяжелую, чем лампе в приемнике.
Электронный поток между катодом и анодом генераторной лампы силен, количество электронов, бомбардирующих анод, и их скорость велики. Удары быстро летящих электронов разогревают анод до температуры плавления большинства металлов.
В первых генераторных лампах, которые строил в Нижегородской радиолаборатории Бонч-Бруевич, металлические аноды плавились, как восковые, и лампы выходили из строя. Надо было — так утверждали иностранные специалисты — делать аноды из какого-либо особого тугоплавкого металла: тантала, вольфрама или молибдена.

Советская власть унаследовала от царской России отсталую, убогую промышленность. Войска интервентов окружили молодую Советскую республику сплошным кольцом. Капиталистические страны хотели задушить Советскую Россию войной и блокадой. У нас тогда не было производства тугоплавких металлов: тантала, вольфрама и др. Работники Нижегородской радиолаборатории имели в своем распоряжении только красную медь, никель и алюминий.

Иностранные фирмы со злорадством ожидали, что советские инженеры не смогут обойтись без тантала. Однако чаяния врагов не оправдались. 17 сентября 1922 года московская радиостанция передала первый концерт, и его слышали во всей Европе. Англия и Франция смогли транслировать первый концерт двумя месяцами позднее, а Германия — только в октябре 1923 года.
За границей недоумевали — откуда в Советском Союзе добыли тантал для анодов?
Но тантала у Нижегородской радиолаборатории не было, да он и не понадобился ей. Аноды первых советских генераторных ламп изготовили из красной меди. Красная медь вследствие своей исключительной теплопроводности оказалась прекрасным материалом для анодов.
М. А. Бонч-Бруевич поместил аноды не целиком внутри баллонов, а вывел их наружу и снабдил водяным охлаждением. Снаружи аноды омывались потоками воды, которая уносила излишнее тепло. Лампе стало не опасно выделение теплоты, потому что вода быстро отводила ее прочь.
Никакой тантал не в состоянии выдержать электронной бомбардировки, которой подвергается анод в лампах, мощностью в несколько киловатт, а медные аноды с водяным охлаждением служили Нижегородской радиолаборатории хорошо, давая до 25 — 50 и даже 100 киловатт мощности. Иностранным специалистам пришлось спешно заимствовать замечательное достижение Нижегородской радиолаборатории.
Теперь во всем мире делают генераторные лампы с медным анодом и охлаждают их проточной водой или сильной струей воздуха. Аноды ламп, рассчитанные на воздушное охлаждение, имеют ребристые стенки, под лампами непрерывно работают вентиляторы, которые обдувают анод и отводят от него теплоту.
Генераторные лампы, посылающие энергию непосредственно в антенны крупнейших советских радиостанций, имеют большую мощность. Например, лампа типа Г-880 вдвое мощнее двигателя автомобиля «Москвич», а лампа Г-443 почти втрое мощнее двигателя «Победы». Наиболее мощные генераторные лампы обладают мощностями, превышающими тысячу Лошадиных сил.
На анодах всех ламп современной радиостанции выделяется так много тепла, что его хватает для отопления станций,— систему водяного охлаждения анодов соединяют с трубами отопительных радиаторов.
Благодаря усовершенствованию генераторных ламп и огромному увеличению их мощности дальность радиопередач возросла в колоссальной степени. Наша планета давно уж стала тесна для установления рекорда дальности радиопередач. Излучение наших мощных коротковолновых станций обходит вокруг земли несколько раз.
Каждое слово, сказанное в микрофон московского радиоцентра, разносится по всему земному шару. Оно преодолевает горные хребты и безбрежную ширь океана. Его слышат десятки и сотни миллионов людей на всех материках нашей планеты.
Гениальное изобретение А. С. Попова дало новый вид связи — радио! Радио вызвало бурный расцвет электроники, и она в кратчайший срок сделала радио могучим рупором живой человеческой речи. Перед человеческим голосом рухнула преграда расстояния.

Шестнадцать разговоров

Успехи радио повлекли за собой усовершенствование проволочных линий связи. Старик-телефон, который раньше обеспечивал надежную связь всего лишь километров на 30 — 40, с помощью электроники (усилительных электронных ламп) шагнул на тысячи километров.
В СССР по проекту лауреатов Сталинской премии инженеров П. К. Акулынина, А. Н. Гумеля, В. 3. Малышева и П. А. Фролова построена самая длинная в мире, безукоризненно работающая телефонная линия, протяжением в 10 тысяч километров.
Эта линия связывает Москву с Дальним Востоком, и абоненты слышат друг друга так, как будто находятся в разных концах Москвы. Прекрасную слышимость на огромном расстоянии поддерживают мощные усилители. Они дают общее усиление до 30 миллионов раз.
Удивительным является, однако, не протяженность линии, а то, что по каждой паре проводов в наше время ведется 16 разговоров одновременно, и никто из разговаривающих не мешает друг другу.
Идея многократного использования одного и того же провода для телефонных переговоров была осуществлена капитаном русской армии Игнатьевым еще в 1880 году. Он передавал по одному проводу одновременно телеграммы и телефонный разговор. Электрический фильтр, состоящий из катушки самоиндукции и конденсатора, отделял постоянный ток телеграфного аппарата от переменного тока телефонного аппарата, и телеграфист с телефонистом беспрепятственно пользовались одним и тем же проводом.
Теперешнюю телефонную линию обслуживают ламповые генераторы высокой частоты. Телефонная станция состоит из 16 передатчиков и 16 приемников, соединенных лишь одной парой проводов.
Каждый передатчик и соответствующий ему приемник настроены на определенную частоту. Для каждого разговора применяется своя, отдельная частота. В проволоке получается такое же смешение различных колебаний, какое принимает приемная антенна радиолюбителя. Но электрические фильтры из настроенных колебательных контуров строго сортируют частоты так, что разговоры не мешают один другому.


предыдущая страница оглавление следующая страница