автор: spectrum

Създателят на радиотелефонията и на радиоразпръскването! В много източници се среща това твърдение. То е до известна степен пресилено, тъй като по същото време (1906 г.) и много други изобретатели създават решения, които довеждат по-късно до истинското радиоразпръскване.

Реалната радиотелефония и радиоразпръскване започват да се прилагат чак в началото на 20-те години на 20 век в САЩ и след това във Великобритания и другите страни, но с електровакумни (термоелектронни) прибори като основа на предаватели и приемници. През 20-те години Фесенден, разочарован от компаниите, с които е работил, някои даже са го уволнили за „несправяне”, водещ дела срещу много от тях, които е спечелил, и срещу други изобретатели, и работещ по други интересни проекти (например един от първите сонари или ехолоти), вече се е отказал да работи в областта на радиото. Но е истина, че той е един от първите с реални постижения в това ново начинание. Университетски професор с големи познания, много точно формулира условията, които трябва да се постигнат, за да се реши задачата. На първо място това е намиране на ефективен предавател с незатихващи трептения, след това начин за въвеждане на полезната информация в това незатихващо трептение и накрая откриване на детектор, който ефективно и качествено може да отдели полезното звуково трептение.

Много тогавашни (1900 – 1906/7 г.) учени, инженери и изобретатели са считали, че незатихващите вълни са неподходящи за предаване на информация на големи разстояния, че затова трябва прекъсната, импулсна работа. Но правият е бил точно Фесенден. Той е преформулирал това, което Крукс определя като насоки за бъдещото развитие на безжичния телеграф през 1892 г., но вече по отношение на безжичния телефон, респ. радиоразпръскването. И веднага става ясно, че е от първите учени и инженери, които са наясно с необходимостта от модулация. Това е процес, при който се променя даден параметър на излъченото в ефира трептение и то точно по начина, по който се променя полезният сигнал – в случая говор и музика, които ще се предадат до слушателя.

Тези заключения идват след серия от експерименти, в много случаи успешни, но с незадоволително качество, със старите искрови предаватели, но и с дъгови и с електромашинни такива, продължили от 1898 г. до 1906 г.[1] Чак в 1906 той демонстрира радиотелефонно излъчване и приемане на доста голямо разстояние, при това със задоволително качество. Предавателят е с модулация в антенната верига, а за приемник се използва такъв с настроен резонансен кръг, с жичен и по-късно с електролитен баретер (баретор) за детектиращ елемент и специално конструирано от изобретателя поляризовано реле, което може да се счита за част от механизма на особен вид високоговорител. То е помагало да се повиши чувствителността на цялото приемно устройство, като се задейства от детектирания високочестотен сигнал, т.е. от демодулирания полезен звуков сигнал. Но не във всички схеми го е ползвал.

Схемите са напълно ясни и разбираеми, като тук няма да се описват, защото текстът е адаптиран, тъй като е предназначен за широка публика. Важно е да се знае, че това става по време, когато още няма електронни системи (липсват основните електронни компоненти, а именно радиолампите, които макар и вече известни са съвсем в начален период и все още почти не се ползват). Затова източник на електромагнитни трептения, които ще се модулират и ще пренесат полезния сигнал до приемника на слушателя са електромашинните генератори. Това са същите генератори (алтернатори), които например сега ползваме в нашите автомобили. Но с огромни размери и направени за много трептения в секунда (за сравнително големи честоти).

Особено строги и интересни са изискванията към тези електрически машини – високочестотни алтернатори. За да няма големи загуби, които биха довели до много голямо затихване и невъзможност за постигане за работа на една радиосистема, алтернаторът е изработван с минимално възможно количество магнитни материали и с големи въздушни междини. Има изключително хитроумна конструкция и схема на свързване на намотките. Необходимо е да работи с голяма скорост, за да се получат нужните високи честоти. Големите скорости създават огромни трудности в конструирането, шумът на предавателите е невъобразим, което изисква трудна и много скъпа звукова изолация на мястото на диктора или дистанционно управление, което по същото време е голям проблем, настройките трябва да бъдат много прецизни и са твърде трудни, регулирането на машините (баланса) и смазването на триещите се въртящи части изобщо не е тривиална задача. Сложност добавя и изискването високочестотният сигнал да бъде чисто синусоидален, за да може да се ползва за предаване на реч и музика. Трябва да се спомене, че генераторите, с които е работил Фесенден са разработка на известния изобретател и учен Александерсон. По-късно се разработват други конструкции на машинни генератори, за един от които беше споменато в частта за граф Арко.

Независимо от всички тези затруднения Фесенден е успял в своите технически решения и е излъчил не само по начина „точка-точка” (радиотелефония), но и по начина „точка – много точки” (радиоразпръскване). Излъчването е в една точка, а в много точки (това е на 24 и 31 декември 1906 г.) са приели говор и музика. С това може да се счита, че е реализирано първото истинско радиоразпръскване. Приемането е станало основно от кораби, някои от които по това време вече са имали приемници с карборундови и други детектори, които по същество са амплитудни детектори. Импулсните устройства като кохерера без самовъзстановяване или магнитния детектор на Маркони, които са най-разпространени тогава, не са били пригодни за приемане на сигналите на Фесенден.

Приемниците, които се използвани са вид детекторни приемници, без никакви усливатели, по схема много разпространена по това време. Ние също обсъдихме нейни варианти в тази книга дотук. Единственото по-интересно нещо е елементът, използван за детектор. Представлява извънредно тънък платинен проводник, поставен вътрешно по оста на сребърен проводник. След изтегляне на двата проводника заедно (за да може платиненият да стане наистина изключително тънък) комплектът от два проводника се ецва, за да се открие достъп до платинения проводник. След това се инсталира в стъклен балон, от който е изтеглен въздухът или балонът е пълен с някакъв инертен газ, но последното е рядко решение. Този детектор използва топлинното действие на електрическите токове. Той се загрява до определена температура от постотоянотоковия източник. Така се определя работната му точка. Под въздействие на модулираното високочестотно напрежение през веригата протича също такъв високочестотен ток. Той загрява допълнително платинения проводник. Това загряване е променливо. Поради инерционността на системата, тя не може да следва измененията на високата (носещата) честота, но съпротивлението на проводника се мени, поради промени на тока и оттук на нагряването, така както се мени и звуковият сигнал. Тези промени точно следват звуковия сигнал. По този начин е реализирано демодулиране на модулираното високочестотно трептение. Интересното е, както самият Фесенден отбелязва, че тук имаме токов детектор. При това умишлено е търсил това решение. Той счита, че такъв детектор ще бъде по-чувствителен от устройства, които действат с управление по напрежение.

Ще се отбележи, че Фесенден има усъвършенстван вариант на по-чувствителен баретер, който е електролитен. Това не е особено съществено за разглежданата от нас основна и де-факто първа сполучлива радиотелефонна и радиоразпръсквателна схема. Но последният детектор (електролитният баретер) е толкова сполучлив, че става един от най-популярните детектори и за радиотелеграфните системи в първото и дори частично във второто десетилетие на 20 век, тъй като тези системи по същото време започват да работят с т.н. „мелодични” искри, т.е. с радиовълни с много малко затихване (с малък демпфващ фактор (малък „damping”). Тези решения ще бъдат споменати по-долу. Тук накратко ще разгледаме патент с номер RE12115 от 26 Май, 1903 г. Това е преиздаден патент, като следствие на подобренията, които прави изобретателят на първия патент с „гореща жица”. Основната разлика е, че тук той използва проводима течност, в която поставя два жични електрода, но всъщност промяната на проводимостта на течността, според промяната на нагряването, вследствие пропускане на електрически ток през веригата, е в основата на този „електролитен баретер”. Разликата, която отбелязва в обяснителната част на заявката и след това в издадения патент е, че някои електролити (например неконцентриран разтвор на сярна киселина) имат почти 12 % промяна в съпротивлението си при промяна на температурата с един градус Целзий, докато при платината промяната е само около 0,33 %. В патента дава много решения, като отбелязва, че независимо от разликата в промените (при проводимите течности, както е известно, с увеличаване на нагряването се увеличава проводимостта, а не съпротивлението, както е при металите) принципът на действие е същият, но има много предимства пред жичния баретер. Специално отбелязва, че тук няма изправителен ефект, а също така, че няма изявени поляризационни ефекти, които биха пречили и че това вероятно се дължи на нагряването. В електролитния баретер, повече известен като „електролитен детектор на Фесенден” има два малки платинови жични електрода, потопени в разтвор на азотна киселина. Изобретателят отбелязва, че са възможни и други електролити, но че комбинацията „платина – азотна киселина – платина” дава най-добри резултати. Интересни са и технологичните решения – за да няма сериозно изпарение на електролит, отгоре разтворът е покрит с керосин, а изолацията на дъното се прави с карбонов бисулфид, който е с различно специфично тегло от разтвора на азотна киселина и двата химикала не се смесват.

Фесенден е допринесъл много за развитие на техниката в края на 19-ти век и първите десетилетия на двадесети век в различни области. Тук ще завършим с още едно негово решение, което е основно за цялата радиоелектроника. Става въпрос за хетеродинния принцип. Той е авторът на това изключително важно техническо приложение на физикалните принципи. За да се получи възможност за някакво „усилване” на сигнала, използва смесване на два високочестотни сигнала, които са с малка разлика, така че в резултат на смесването да се получи звуков сигнал с честота много по-ниска от честотите на двата използвани високочестотни сигнала. Това е приложимо както при немодулирани трептения, така и при модулирани такива. Всъщност описаното е точно хетеродинният принцип. Въз основа на него, по-късно Едуин Армстронг разработва суперхетеродинния принцип и суперхетеродинния приемник, който е основа на всички беззжични комуникации до наши дни. Но поради липса на стабилен локален осцилатор, за какъвто е ползван дъгов генератор, разработеното решение дълго време не се е ползвало.

Интересно е да се отбележи, че приносите на Фесенден в радиотелефонията и рудиментарното радиоразпръскване, са известни в България още в началото на неговите работи, а в една малко по-късна книга от 1915 г. млад военен автор, подписал се като „поручик Ив. Ж-в”, дава доста подробно описание на стр. 46 и 47. Разбира се, неговата подготовка е преминала в Германия и той възхвалява основно немската техника от онова време (не без основание), но е достатъчно обективен, за да покаже и приносите на другите изобретатели. Книгата носи заглавието „Телеграфът без жици” [2].

Режиналд Обри Фесенден е роден в Ийст Болтън, Куебек, Канада, на 6 октомври,1866 г. През целия си живот работи и твори в САЩ. Той е типичен представител на хората, които изпреварват времето си. Също като Никола Тесла е бил подложен на присмех и подигравки за много от идеите и изобретенията си не само от журналисти, но и хора от бранша. Последните са считали, че идеите му за използване на незатихващи трептения са крайно неефективни, а безжичното предаване на телефонни сигнали за пълна утопия. Между тях е и Маркони, но не е само той, а и сериозни учени и бизнесмени. Сега ние не само знаем каква е истината, но и още приживе на Фесенден, е станало ясно, че той е правият. Както казва един автор, често се случва един човек да се изправи срещу всички останали и той да е правият. Самият Фесенден пише, че почти през целия си живот е живял на прага на бедността, при много упорита работа и при наличие на над 500 патента, много от които използвани. Води отчаяни съдебни битки, докато чак през 1920 г. успява да спечели най-голямата от тях срещу RCA, компанията купила от Уестингхауз другата компания, която го уволнява през 1911 г., след неразбирателство с недалновидните собственици и то след неговите колосални успехи в много области на радиото. Нищо ново под слънцето, както се казва. И сега и в България, и навсякъде по света уволняват тези, които могат, знаят, създават. Просто зашото не са мижитурки и не мълчат. И те , а не “бизнеса” и “икономиката” движат света! Точно такъв е Фесенден. Почива на 65 години, на 22 юли1932 г., в имението си в Бермуда, закупено с парите от обезщетението, изплатено от RCA.

Все пак, макар и в края на живота си, е признат и почетен, включително със златен медал на „Scientific American” през 1929 г. В момента това списание е повече популярно, но тогава е било научно насочено, с много голям авторитет, каквото е сега „American Scientist”[3] . И получаването на този медал е сериозно признание. Разбира се, още след изпращането на Фесенден в Лондон за съвети по начините за откриване на подводници в края на Първата световна война е бил оценен неговият принос за развитие на много области от техниката. След 1970 г. в САЩ и Канада е издадена изключително голямо количество литература, в която най-накрая е оценен като един от наистина най-големите изобретатели в областта на радиото. А публикациите за него в интернет страници са безбройни. Режиналд Фесенден заслужава твърде много нашето внимание.

_________________
[1] Подробно описание може да се види в http://earlyradiohistory.us/1907fes.htm
[2] „Телеграфът без жици”, 1915 г., Поручик Ив. Ж-в, Печатница „Гражданин” - София. Книгата е притежание на Националния политехнически музей. Авторът изказва благодарност на музея за съдействието и възможността да я ползва. Този източник е отбелязан от Веселин Димитров в “ История на радиото в България”
[3] Вж. например „ http://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_American ”


Нищо в текста не е измислено. Текстът е адаптиран за широка публика от технически ръкопис на на автора.

© Spectrum
© Bezzhicnen
© 2011