26 июля 1899 г. А. С. Попов получает российскую привилегию и патенты в Англии и Франции на «Телефонный приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн по системе Морзе» [2]. Испытания новой системы связи было решено провести на действующей эскадре Черноморского флота. Во время летней кампании 1901 г. в районе Новороссийска дальность передач временами достигала 80 миль (около 150 км). Хотя зона уверенного приема была чуть меньше, но вывод, что радиоволны воспринимаются и за линией горизонта, был однозначен [3].

Первоначальный вариант газового детектора Здесь уместно привести классический пример «благоглупости», когда бюрократия стоит на пути развития прогресса. «Командование Черноморского флота, – сообщил Рыбкин, – запретило использование радиотелефонов на флоте, ссылаясь на то, что телеграфная лента является документом, в то время как доверять радисту, принимавшему на сл потребовали подтверждать гербовой печатью. А время шло, впереди были трагедии Цусимы и «Титаника», однако никаких стимулов для проведения исследовательских работ в области передачи человеческой речи по радио не было.

В США в тот период такие работы уже начались. Их результаты показали, что искровые передатчики для этой цели не годятся и частота несущей волны должна составлять не менее 10 тыс. периодов в секунду.

Вопросами радиотелефонии занялся инженер Р. Фесенден, создавший высокочастотные электромашинные генераторы (альтернаторы). С 1906 г. с их помощью и были проведены первые радиотелефонные переговоры на побережье Атлантики. Кстати, их темой была стоимость рыбы на Бостонском рынке.

Судоводители в США отказались изучать правила работы на телеграфном ключе, поэтому было решено иметь радистов только на пассажирских судах (другие суда оборудовались только радиотелефоном).

«Аудион» – так названо изобретение

Ли де Форест появляется на арене работ по искровому телеграфу в 1900 г. Сменив несколько лабораторий пионеров нового вида связи, в 1902 г. он организует собственную «Американскую компанию беспроволочного телеграфа».

Из электротехники ему было известно, что при облучении воздуха пламенем горящей свечи он становится проводимым. То же происходило при нагревании любого разреженного газа. Уверенный, что рано или поздно среди светящихся под действием электрического тока газов может быть найден хороший детектор для волн Герца, Ли де Форест приступает к экспериментам.

Уже в 1903 г. он произвел очень удачный и перспективный опыт. Две платиновые обкладки воздушного конденсатора «лизало» пламя горелки, а на плазму внутри его действовало поле электромагнитной катушки, включенной между антенной и землей (рис. 1).

С помощью этого детектора Ли де Форест принял сигналы с судна, стоящего в Нью-Йоркской гавани. Первый успех окрылил изобретателя. Но применить такое устройство на практике не представлялось возможным. «Было очевидно, что для судовой радиостанции приспособление с газовым пламенем неприемлемо, – записал изобретатель, – поэтому я стал искать способ нагревать газ непосредственно электрическим током».

Проще всего для этой цели было использовать обыкновенную эдисоновскую электролампочку, введя туда платиновые пластинки электродов и обернув частью приемной катушки стеклянный баллон лампы. Впоследствии один из платиновых электродов был удален, а вместо него была применена раскаленная нить лампы (рис. 2). Радиоприемник с таким детектором работал не хуже других аналогичных приборов, но и не лучше.

Проводя многочисленные опыты, Ли де Форест однажды обернул стеклянный баллон лампы металлической фольгой, соединенной с антенной. Приемник стал более чувствительным. «В тот момент, – вспоминает ученый, – я понял, что эффективность лампы может быть увеличена, если третий электрод поместить внутрь». Что экспериментатор и поспешил сделать. Качество приема возросло.

Дальнейшие опыты приводят изобретателя к мысли, что это эффективным, если поместить его между нитью накаливания и токоприемной пластиной. «Очевидно, – догадывается Ли де Форест, – что третий электрод не должен быть сплошной пластиной».

Начались поиски материалов, форм и размеров электрода, а также места его расположения между двумя выводами лампочки.

Наиболее удачной оказалась конструкция, в которой роль одного электрода выполняла раскаленная нить накала лампочки, помещенной в другой электрод в виде цилиндра. Между ними и располагался третий электрод, выполненный в виде проволочной спирали (рис. 3).

Свое детище изобретатель назвал «аудионом» (от латинского «аудио» – слышать и греческого «ион» – идущий). Качество работы устройства определялось по силе звучания принимаемого сигнала на слух, и она превосходила все применявшиеся до этого приборы. Позже с легкой руки английского электротехника Вильяма Икклза лампы с тремя электродами стали называть триодами.

Поиски истины и открытие

Флотские радисты (а именно на флоте применялось новое средство связи), стремясь увеличить чувствительность аудионов, разогревали нить накала до недопустимых пределов, и они перегорали. Специалисты военно-морского флота, не разобравшись в проблеме, дали распоряжение «не приобретать аудионы, а пользоваться старыми детекторами».

Ученые не находили ничего нового в конструкции Ли де Фореста. Вот что писал изобретатель диода Флеминг: «В октябре 1906 г. д-р Форест описал прибор, названный им аудионом, который является простым повторением моего, описанного восемнадцатью месяцами раньше. Введенное изменение не дает существенного различия в действиях прибора как детектора» [6]. Написано это в 1907 г., но даже в 1908-м француз К. Тиссо подтверждает приоритет Флеминга.

Интересен тот факт, что оба изобретателя оригинальных электронных приборов, принявших электрон как реальность, подходили к определению приоритета с разных позиций. Флеминг считал приборы электронными, а Ли де Форест – ионными. Однако ничего удивительного в этом нет.

Существовавшие в то время вакуумные насосы, предназначавшиеся для производства электрических лампочек накаливания, были настолько несовершенными, что это позволяло трактовать процессы, происходящие в аудионе, двояко. Ли де Форест считал, что его прибор работает по принципу ионизации глубоко разреженного газа. Только изобретение диффузионных вакуумных насосов и многолетние исследования позволили досконально изучить возможности радиолампы с дополнительным электродом и убедиться в электронном характере его внутренних процессов.

Поистине революционной стала способность аудиона усиливать поступающий на него сигнал. Радиоприемники теперь могли воспринимать сигналы удаленных радиостанций или очень слабые. Мощности передатчиков могли быть уменьшены, что способствовало более широкому распространению радиотелефона.

Однако развитие систем передачи человеческой речи не ставило своей задачей внедрение радиовещания, информации или музыкальных перике нужна была радиотелефония для деловой и выгодной двусторонней связи, но случилось непредвиденное.

Всем надоела назойливая радио- и телереклама. Но ради исторической справедливости нужно признать, что радиореклама появилась раньше радиовещания. И самое непосредственное отношение к ней имеет не кто иной, как изобретатель аудиона.

Вот что писал сам Ли де Форест: «В 1909 г. я производил радиотелефоны для США. Каждый комплект был испытан с помощью записей фонографа. К моему удивлению, многие радиолюбители и профессиональные операторы наслаждались этими контрольными передачами. Естественно, мне пришла идея относительно радиовещания. Привлекательная музыка и интересные программы могли передаваться в эфир, создавая спрос на беспроводное оборудование».

В целях рекламы были организованы первые трансляции в прямом эфире из Нью-Йоркской «Метрополитен опера», а в ноябре 1916 г. была воплощена идея пере- дачи процедуры подсчета голосов во время президентских выборов. Именно она резко повысила интерес к широковещательным передачам по радио.

Впервые в мире регулярное радиовещание началось в США из города Питсбурга с 1921 г. Первая радиореклама, в которой расписывались достоинства и низкая стоимость квартир в высотках Лонг-Айленда, была передана в 1922 г. из Нью-Йорка. Однако к ней Ли де Форест не имел никакого отношения.

Еще одно открытие

Успешно внедрив свой аудион в радиоприемник, Ли де Форест не мог пройти мимо идеи использовать его в радиопередатчике. Дело в том, что генерирование радиоволн сопряжено с устройствами, осуществляющими колебательные процессы. Таких излучателей колебаний в природе множество. Это и звучащий колокол, и голосовые связки, и качающаяся под потолком люстра, и маятник настенных часов.

В электричестве можно создать источник колебаний, объединив в цепь заряженный конденсатор и индуктивность, образовав так называемый колебательный контур. Все природные колебательные системы выдают затухающие колебания. Струна через какое-то время перестает звучать, морские волны успокаиваются. Колебания в контурах тоже затухают.

Для высококачественных радиопередач требуются колебания незатухающие. А это непросто сделать. Для длинноволнового диапазона можно создать машинный генератор высокочастотных колебаний. А как решить вопрос с колебательным контуром, обеспечивающим колебания практически любой частоты?

Вот, например, в настенных часах для создания незатухающих колебаний маятника в течение нескольких суток были встроены специальные механизмы, которые регулярно подталкивают маятник в строго определенный момент по фазе его движения. Энергия для этого берется у поднятых гирь или заведенной пружины. Устройство называется анкерным механизмом.

А как быть с колебательным контуром? Ли де Форест включает колебательный контур в цепь сетки своего аудиона, и по электрическим цепям усиленный сигнал с колебательного контура вновь попадает на этот же контур, «подталкивая» в нужный момент колебания, чтобы амплитуда иткрытие в электротехнике было названо положительной обратной связью и ныне применяется в тысячах разных устройств.

Патент на эту систему Ли де Форест получил в 1915 г. Теперь никакого труда не составляло получать электрические колебания нужных частот. Правда, первые ламповые генераторы сначала не могли обеспечить потребных для передатчиков мощностей. Начнется жесточайшая конкуренция между альтернаторами и ламповыми генераторами. В конце концов альтернаторы исчезнут из употребления, а электронная лампа займет подобающее ей место.

Но изобретатель аудиона был бы не американцем, если бы не нашел практического применения своему устройству не только на радио. Он создает первый электронный музыкальный инструмент.

Сконструировав на аудионах электрический генератор звуковых частот по одному триоду на каждую октаву и усилив сигналы, он подает их в громкоговорители, расположенные по периметру комнаты. Так попутно решаются вопросы объемного звука. Но, главное, изменяя настройку колебательных контуров, Ли де Форесту удалось получить чарующие, непривычные для человеческого слуха звуки.

Свой инструмент Ли де Форест назвал «аудион-пиано». При этом были высказаны пророческие слова: «Я надеюсь, что с помощью этой маленькой электронной лампы смогу сделать инструмент достаточно совершенный, чтобы музыканты могли реализовывать свои самые богатые музыкальные фантазии».

«Великий немой» заговорил

Кинематограф появился почти одновременно с первым радиоприемником. Братья Луи и Огюст Люмьер в марте 1895 г. провели опытную демонстрацию первых документально снятых кадров. К концу того же года был построен первый коммерческий кинотеатр в Париже. Изначально фильмы нельзя было даже считать таковыми, впрочем, кинотеатры и относились к «техническим аттракционам» под названием «живая фотография».

Но очень скоро эти аттракционы стали серьезными конкурентами обычному театру. Нарождается новый вид искусства, более дешевый и мобильный. Вскоре вся территория США покрылась сетью кинотеатров, которые посещали до 5 млн зрителей в день. Стало ясно, что это также и большой бизнес [7].

Но долго ли можно заинтересовывать людей хотя и художественной, но мимикой и краткими субтитрами? Появление на экранах выдающихся актеров подняло престиж нового искусства до звания «великого немого», но, как говорят англичане, «чудо – только девять дней чудо». Количество посетителей кинотеатров стало сокращаться.

Чтобы исправить положение, стали нанимать специальных музыкантов-таперов, сопровождавших киносеансы исполнением музыки. Великий А. Эдисон приспособил для этой цели свой фонограф.

Некий изобретатель Гомон предложил почтеннейшей публике «хронофон». Под громким названием скрывалась обыкновенная грампластинка, вращаемая синхронно с кинолентой электродвигателем, где движение губ актеров более или менее совпадали со звуком. Но граммофон стоял возле киноэкрана, а проектор в другом конце зала. Управлять такой системой было сложно. Про качество звукаест оказался, что называется, не у дел.

Электротехнические фирмы сливались в конгломераты. Гигантским компаниям он был не нужен, а довольствоваться положением рядового инженера с месячным жалованьем не позволяла гордость. И Форест решил заняться проблемами озвучивания фильмов.

Его идея заключалась в том, что «световой зайчик» записывал на светочувствительной пленке вариации звука на звуковую дорожку параллельно изображению. Синхронность была идеальная. С помощью аудионов можно было добиться любой громкости.

Для рекламы своего нового изобретения с 1923 по 1927 г. Ли де Форест снял более 100 звуковых короткометражек со многими известными актерами, предвосхитив появление современных видеоклипов.

Изобретатель для рекламы своего «фонофильма» удивил соотечественников тем, что воспроизвел на киноэкране выступление 30-го президента США Кулиджа на лужайке перед Белым домом. Впервые американский лидер заговорил с экрана. Публику эта новинка привела в восторг. Снова началась кинолихорадка. Нарождался

«Золотой век» Голливуда.

Но воспользоваться этим успехом изобретателю не пришлось. «Адвокаты фирм «Вестерн Электрик» и «Телефон Компани», – записал биограф де Фореста М. Уилсон, – успешно обвели его вокруг пальца и воспользовались его изобретением безвозмездно».

Большую и плодотворную жизнь прожил американский инженер Ли де Форест. Человечество многим ему обязано. Одним из первых он поверил в существование электрона, вместе с Флемингом заложил основы радиоэлектроники.

Результаты его исследований нашли применение во многих привычных вещах: от суперсовременного мобильного телефона до штрих-кода на товарах. Однако, несмотря на многочисленные ходатайства, Нобелевской премии он так и не был удостоен.

5 октября 1956 г., спустя 50 лет после изобретения радиолампы (аудиона), правительство Франции наградило Ли де Фореста орденом «Почетного легиона». На вручении награды прозвучали слова, что «открытие Ли де Фореста является одним из величайших в истории науки и техники, а специалисты всех областей науки должны выразить свое почтение, свою признательность и свое восхищение». Произнес эти слова лауреат Нобелевской премии, физик Луи де Бройль, один из создателей квантовой физики. А он-то знал, что говорил.

1. Митчелл Уилсон. Американские ученые и изобретатели. – М., Знание, 1964. С. 129.

2. Родионов В. М. Зарождение радиотехники. – М., Наука, 1985. С. 87-89.

3. Попов А. С. К 50-летию изобретения радио: Сб. документов. – Л., 1975, С. 205-206.

4. Рыбкин П. Н. Десять лет с изобретателем радио. – М., Связьиздат, 1946. С. 48-49.

5. Фессенден Р. Беспроволочная телефония // Электрические колебания и волны: Сборник. Вып. 1. – СПБ, 1910. С. 65-116 6. Флеминг Д.А. Новые шаги в развитии телеграфирования с помощью электрических волн/ «Электрические колебания и волны». Сборник. Вып. 1. СПБ, 1910, с. 50-51

6. Энциклопедический словарь Гранат. Т. 24, изд. 13, М., 1914

Источник

Интересы Фореста к беспроводной телеграфии привели его к изобретению триода (аудиона) в 1906 году, и на его основе он разработал более совершенный приёмник для беспроводного телеграфа. В это время он был членом профессорско-преподавательского состава Арморовского технологического института, в настоящее время это часть Иллинойского технологического института. Сначала он подал патент на двухэлектродное устройство для обнаружения электромагнитных волн, вариант вентиля Флеминга, изобретённого двумя годами ранее. Новшество де Фореста состояло в том, что он применил диод для обработки сигнала, а вентиль Флеминга использовался в силовых цепях. Аудион имеет уже три электрода: анод, катод и управляющую сетку, что позволяет ему не только детектировать, но и усиливать принятый радиосигнал.

В 1904 году передатчик и приёмник Де Фореста, первые в своём роде, были установлены на борту парохода Хаймун, зафрахтованного газетой Таймс.

Де Форест, однако, неправильно понимал принципы работы своего изобретения, за него это сделали другие. Он утверждал, что работа устройства основана на потоке ионов, который создаётся в газе, и предупреждал, что нельзя откачивать газ, создавая в лампе вакуум. Поэтому его первые прототипы аудиона никогда не давали хорошего усиления. Другой американский изобретатель Эдвин Армстронг первым корректно объяснил работу аудиона, а также усовершенствовал его таким образом, что он реально стал давать усиление сигнала.

18 июля 1907 года де Форест сделал первое сообщение корабль-берег с паровой яхты Тельма. Сообщение обеспечило быструю передачу точных результатов ежегодной парусной регаты Межозёрной Ассоциации яхтсменов. Сообщение было принято его ассистентом Франком Бутлером в Монровилле, штат Огайо в павильоне Фокс Док, расположенном на острове Южный Басс на озере Эри.

Форесту не нравился термин «беспроводной», и он выбрал и ввёл новое название «радио».

Де Форест изобрёл аудион в 1906 году, доработав диодный детектор на вакуумной лампе, незадолго до того изобретённый Джоном Флемингом. В январе 1907 года он подал патентную заявку на аудион, а в феврале 1908 года получил патент США номер 879532. Устройство назвали лампой де Фореста, а с 1919 года стали называть триодом.

В 1910 году Форест переехал в Сан-Франциско на работу в Федеральной Телеграфной Компании, которая в 1912 году начала разработку первой глобальной системы радиосвязи.

В 1913 году Генеральный прокурор Соединённых Штатов предъявил иск де Форесту в мошенничестве, заявив от имени его акционеров, что его заявка на принцип регенерации является «абсурдным» обещанием (позднее он был оправдан). Не имея средств платить по счетам адвокатов, Форест продал свой патент на триод компаниям AT&T и Bell Systems в 1913 году за 50 тысяч долларов.

Форест подал ещё одну заявку на изобретение метода регенерации в 1916 году, что стало причиной продолжительной судебной тяжбы с плодовитым изобретателем Эдвином Армстронгом, чья заявка на этот же метод была подана на два года раньше. Тяжба длилась двенадцать лет, пройдя извилистыми путями через апелляционные процессы и дойдя в конечном итоге до Верховного Суда. Верховный Суд вынес решение в пользу Фореста, хотя многие историки считают это решение ошибочным.

В 1916 году на радиостанции 2XG в Нью-Йорке Форест сделал по радио первую рекламу (своей продукции), а также первый радиорепортаж с президентских выборов Вудро Вильсона. Спустя несколько месяцев Форест перенёс свой ламповый передатчик на мост High Bridge в Нью-Йорке. Подобно Чарльзу Герольду из Сан-Хосе, штат Калифорния, который вёл радиовещание с 1909 года, Форест получил лицензию на экспериментальное радиовещание от департамента торговли, но, как и Герольд, прекратил радиовещание в апреле 1917 года, когда США вступили в первую мировую войну.

Источник

Изобретатель триода

Волею судеб инженер Ли де Форест оказался причастен к становлению «важнейшего из искусств»

Если бы Ли де Форест (1873-1961) изобрел только триод, лампу с анодом, сеткой и катодом, то и этого вполне хватило бы для того, чтобы войти в историю компьютеров. Ничего более эффективного, чем триод, для аппаратной реализации на элементарном уровне функций булевой алгебры так и не было придумано. Кроме этого изобретения в деятельности де Фореста была еще одна немаловажная страница. Он много лет проработал в Пало-Альто, в том самом месте, откуда пошла Кремниевая Долина. Работая в Федеральной телеграфной компании, де Форест сотрудничал со Стэнфордским университетом и способствовал проведению в нем исследований, связанных с электроникой; в своей домашней лаборатории он впервые применил триод для усиления звука. Благодаря де Форесту и его сподвижникам и последователям отрезок побережья от Сан-Хосе до Пало-Альто стал тем, чем он является сегодня.

Вначале лампа-триод имела плоскую сетку и была вовсе не вакуумной, а газонаполненной. Де Форест назвал свое детище Audion, он получил на нее патент в 1907 году, а несколько раньше, 20 октября 1906 года, им был продемонстрирован предшественник триода — двухэлектродный элемент. Может быть, поэтому де Фореста нередко называют изобретателем электронной лампы, но это не точно. В действительности лампа с двумя электродами была изобретена в 1904 году британским ученым Джоном Флемингом, который использовал диод для конвертирования переменного тока в постоянный. И здесь мы можем наблюдать обычную для технической истории цепочку преемственности. Флеминг впервые с практической целью применил диод в качестве силового элемента. Де Форест пошел дальше, он использовал диод, а в последующем триод, как устройства для обработки сигналов. Вскоре и у самого де Фореста появились преемники, заметные улучшения в триод внесли немецкие инженеры, они предложили цилиндрическую сетку из перфорированного листа алюминия, а затем в 1912 году был создан вакуумный триод. Не обошлось и без эксцессов. Построенный де Форестом в 1912 году первый ламповый автогенератор не был вовремя запатентован, и когда в 1915 году он подал заявку, то неожиданно обнаружилось, что в 1913 году это устройство уже запатентовал некто Говард Армстронг. Тяжба с ним продолжалась до 1934 года, победил де Форест, но все же в радиотехнике принято считать изобретателем этого устройства Армстронга.

Что же касается приложений триода, то, применяя его в передатчиках, приемниках и усилителях, де Форест стал подлинным пионером радиосвязи, однако, увы, не ее изобретателем, хотя более 50 лет он без какого либо успеха оспаривал право на изобретение радио. В какой-то мере его претензии можно понять: разработанные им электронные устройства были намного эффективнее искровых передатчиков Маркони и приемников, в которых использовались устройства наподобие когерера Попова. Автору более чем 300 патентов, весьма удачливому предпринимателю было обидно, что слава изобретателя радио досталась итальянскому и русскому инженерам, а не ему, ведь к беспроволочной телеграфии де Форест шел долго и упорно, а его приборы были совершеннее. Багаж знаний был обеспечен тем, что в 1893-м де Форест закончил Йельский университет, в 1899 году защитил диссертацию, в которой исследовал особенности распространения электромагнитных волн. Поучив опыт практической работы, в 1902 году он образовал компанию Forest Wireless Telegraphy Company и добился больших практических результатов. В частности, в 1904 году он налаживал работу радиосвязи на Военно-морском флоте США, в 1908-м начал вещание с Эйфелевой башни (дальность передачи — около тысячи километров), в 1910-м — передал по радио концерт Энрико Карузо в Нью-Йорке.

Много сделал де Форест и для кино. Он первым в 1920 году предложил оптический способ записи звуковой дорожки на кинопленку, и всю оставшуюся долгую жизнь он прожил и проработал в Голливуде.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Источник