«Беспроводная телеграфия и телефония: простое объяснение»

ГЛАВА IV. ПРИЕМНАЯ АППАРАТУРА.

Приемные приборы составляют самую интересную и остроумную часть беспроводной станции. Это уши беспроводной станции. Они удивительно чувствительны, но в то же время просты и не склонны к большим усложнениям. Приемная станция является точным аналогом передатчика, и последовательность действий, происходящих в ней, обратна действиям последнего. Цель передатчика — превратить обычные электрические токи в электрические колебания и тем самым создать электрические волны, в то время как приемник преобразует волны в колебания, а затем в токи, которые способны проявлять себя в телефонном приемнике. Приборы, необходимые для приема, включают:

Детектор

Телефонные приемники

Фиксированный конденсатор

Настроечное устройство

РИС. 60. — Портативный приемный комплект и футляр.

Другие приборы, такие как потенциометр, тестовые зуммеры, вариометры, переменные конденсаторы и т. д., дополняют комплект и улучшают его избирательность и чувствительность.

РИС. 61. — Полный приемный комплект.

Детектор составляет самую важную часть приемника. Объясняя его действие, полезно вспомнить и расширить описание, уже изложенное на странице 11, где объяснялось, что электромагнитные, или, как их чаще называют применительно к беспроводному телеграфу, герцевы волны обладают способностью возбуждать колебания в любом проводнике, на который они падают. Электрические колебания, как мы помним, представляют собой переменные токи очень высокой частоты. Они генерируются в антенне приемной станции под действием волн, приходящих от удаленной передающей станции. Эти токи чрезвычайно слабы, на самом деле слишком слабы, чтобы управлять любым видом электрической аппаратуры, кроме телефонного приемника, который является одним из самых чувствительных приборов из существующих.

РИС. 62. — Портативный комплект. Приемная аппаратура находится в левом футляре; также ключ и прерыватель. Трубчатый конденсатор, искровой разрядник и индукционная катушка видны в правом футляре.

РИС. 63. — Полный приемный комплект, состоящий из двух детекторов «Перикон», потенциометра, вариометра связи, переменного конденсатора и т. д.

Существует, вероятно, больше различных форм детекторов, чем любого другого предмета радиотелеграфной аппаратуры. Те, что наиболее часто используются сегодня, — это минеральные детекторы. Небольшой кристалл определенных минералов, железного колчедана, кремния, галенита и т. д., помещается между двумя контактными точками, которые регулируются так, чтобы можно было настроить давление и выбрать наиболее чувствительную часть минерала. Телефонный приемник подключен параллельно клеммам детектора.

РИС. 64. — Показ конструкции телефонного приемника типа «карманные часы».

Телефон показан на схеме на рис. 64. Он состоит из U-образного постоянного магнита из полосовой стали, установленного так, чтобы оказывать поляризующее влияние на пару маленьких электромагнитов, перед полюсами которых установлена железная диафрагма. Для удобства эти элементы собраны внутри небольшого цилиндрического корпуса, обычно из твердой резины. Постоянный магнит оказывает постоянное притяжение на диафрагму, стремясь деформировать ее, вогнув внутрь. Когда переменные токи проходят через катушки приемника, та часть полупериода, которая течет в правильном направлении для формирования магнитного поля, текущего в том же направлении, что и у постоянного магнита, усилит последний и поможет ему притянуть диафрагму, заставляя ее еще больше приблизиться к магниту. Та часть тока, которая течет в противоположном направлении, ослабляет магнитное притяжение и позволяет диафрагме отодвинуться от магнита. Таким образом, диафрагма совершает вибрационное движение, соответствующее электрическим волнам, подаваемым на катушку, и передает движение окружающему воздуху, результатом чего является звук.

РИС. 65. — Регулируемые телефонные приемники Пикарда для беспроводных целей.

Можно было бы резонно спросить, почему телефонный приемник нельзя напрямую подключить к антенне и заземлению, чтобы он реагировал непосредственно на высокочастотные токи, генерируемые входящими волнами, без посредства детектора. Есть две очень веские причины, почему такой метод был бы невозможен: первая заключается в том, что маленькие катушки магнитов, содержащиеся в телефонных приемниках, оказывают дросселирующее действие на переменные токи высокой частоты, что эффективно блокирует их прохождение. Низкочастотные переменные токи, прерывистые постоянные токи и непрерывные постоянные токи будут легко проходить, производя звук каждый раз, когда происходит какое-либо изменение их значения. Цель и действие большинства типов детекторов заключается в том, чтобы действовать как клапан, позволяя току проходить в одном направлении, но не позволяя ему проходить в противоположном. Высокочастотные колебательные токи можно представить кривой линией, пересекающей и перекрещивающей нулевую линию и постепенно уменьшающейся по амплитуде, как показано A на рис. 66.

РИС. 66. — Иллюстрация клапанного действия выпрямляющего детектора.

РИС. 67. — Новый тип кремниевого детектора, в котором кристалл мышьяка может быть прижат к поверхности одного из нескольких кристаллов кремния.

Детектор, действуя как клапан, устраняет одну половину переменного тока, так что результат можно представить как B, в действительности пульсирующий постоянный ток, который поднимается и падает, но способен течь через телефонный приемник и вызывать движение диафрагмы с последующими звуковыми волнами, слышимыми ухом.

РИС. 68. — Диаграмма, проводящая аналогию между выпрямляющим действием детектора и насосом.

Прилагаемые эскизы и следующая аналогия, проведенная между электрическими токами и потоком воды, могут послужить для того, чтобы дать лучшее представление о том, как возможно, чтобы клапанное действие детектора выпрямило переменный поток, постоянно меняющий свое направление, в прерывистый ток, проходящий только в одном направлении. Иллюстрация показывает два насоса A и B. Каждый насос погружен в бассейн с водой и состоит из цилиндрической трубки T и T', имеющей небольшое отверстие O и O' на нижнем конце для впуска воды, и поршня P и P', работающего вверх и вниз внутри трубки. Каждый раз, когда поршень P поднимается в насосе A, он втягивает воду через маленькое отверстие O. Однако, как только он опускается, вода меняет свое направление и выходит наружу. Действие воды представляет действие переменного тока, потому что он проходит сначала в одном направлении, а затем в другом. Насос B снабжен клапаном, действие которого заключается в том, чтобы позволить воде течь только в одном направлении. Клапан установлен на поршне P'. Это маленький клапан, который открывает отверстие в поршне, когда последний опускается, и закрывается, когда он поднимается. Предположим, что поршень поднят. Вода будет втягиваться через маленькое отверстие O'. Как только поршень достигает предела хода, он начинает опускаться. При падении он оказывает небольшое давление на клапан, который открывается и позволяет воде пройти. Отверстие в поршне больше, чем отверстие в насосе, поэтому почти никакая часть воды не выталкивается обратно в бассейн. Следующий ход поршня вверх втягивает больше воды, а та, что находится сверху, вытекает через перелив. Характер потока, проходящего через отверстие O', прерывистый, проходящий преимущественно в одном направлении. Его можно сравнить с прерывистым постоянным током, производимым детектором.

РИС. 69. — Детектор «Пирон», в котором тонкая проволока прижимается к кристаллу железного колчедана.

Некоторые из многих форм детекторов интересны из-за остроумного способа, которым достигаются эквивалентные результаты. Иллюстрация показывает тип детектора, известный как «Перикон». Два минерала, цинкит (оксид цинка) и халькопирит (сульфид меди-железа), установлены в регулируемых чашках, расположенных так, что поверхности минералов могут быть приведены в переменный контакт друг с другом.

РИС. 70. — Детектор «Перикон».

Еще один очень хороший выпрямляющий детектор — это тот, который состоит из плоской поверхности высокополированного кремния, установленной в небольшой чашке. Плоский латунный наконечник, установленный на конце регулировочного винта, прижимается к кремнию.

РИС. 71. — Кремниевый детектор.

Другие ценные минеральные детекторы — это «Пирон», молибденит и галенит.

РИС. 72. — Электролитический детектор.

Карборундовый детектор — это форма кристаллического выпрямителя, состоящая из фрагмента карборунда, зажатого между двумя угольными блоками.

Электролитический детектор состоит из очень тонкой платиновой проволоки (диаметром 0,001–0,0003 дюйма), погруженной в небольшую чашку с разбавленной азотной кислотой. Большой платиновый электрод запаян в дно чашки, чтобы обеспечить электрический контакт с жидкостью. Эта форма детектора чрезвычайно чувствительна, вероятно, больше, чем любая другая. Электролитический детектор требует батареи. Когда небольшой ток проходит через цепь, на проволоке образуются мельчайшие пузырьки, изолирующие ее от жидкости и тем самым отключающие ток батареи от телефонных приемников. Однако при поступлении любых электрических волн и последующих высокочастотных колебаний последние разрушают пузырьки, скапливающиеся вокруг маленькой проволоки, и позволяют току течь. После прекращения высокочастотных токов пузырьки немедленно образуются снова, только чтобы быть разрушенными каждой серией колебаний, произведенных в антенне. Прерывистые токи можно обнаружить по жужжанию в телефонных приемниках.

РИС. 73. — Электролитический детектор в цепи.

Карборундовый детектор также требует батареи, хотя его действие несколько отличается от только что описанного.

РИС. 74. — Потенциометр.

Когда батарея используется в сочетании с детектором, становится необходимым прибор, известный как потенциометр. Потенциометр — это просто устройство для точной регулировки напряжения батареи до значения, при котором оно сделает детектор наиболее отзывчивым к входящим сигналам.

РИС. 75. — Схема, показывающая, как потенциометр подключен в цепь.

Настроечная катушка — это устройство для точной регулировки колебательных контуров для приема волн.

Ее действие можно в некоторой степени проиллюстрировать, нажав на педаль фортепиано и в то же время громко и четко насвистывая ноту. Прислушайтесь внимательно, и некоторые струны фортепиано будут звучать в такт насвистываемой ноте. При каждой вибрации ноты свиста волна давления исходила от губ и, достигая струн, давала им крошечный импульс. Импульсы следовали друг за другом быстро через определенные интервалы, давая каждой из струн один и тот же толчок каждый раз. Струны, которые настроены на производство ноты на фортепиано, соответствующей ноте свиста, будут вибрировать достаточно энергично, чтобы производить звук сами. Это те струны, на которые импульсы правильно настроены, так что каждая из них добавляет к движению, которое она уже приобрела. Мы все знаем, как ребенка, сидящего на качелях, можно заставить качаться взад-вперед, давая последовательность маленьких импульсов, правильно рассчитанных по времени. Маленькие толчки накладываются друг на друга, в результате чего получается одно большое движение.

РИС. 76. — Аналогия между качанием и настройкой.

«Импульсы», генерируемые в приемной антенне, чрезвычайно слабы, и чтобы произвести эффект, должны быть рассчитаны по времени так, чтобы следовать друг за другом в правильной последовательности. Настроечные устройства предназначены для этой цели, и с их помощью приемные цепи и приборы могут быть тщательно настроены на ту же длину волны или «ноту», что и передатчик, так что высокочастотные токи в антенне прибудут в нужное время, чтобы колебаться или перемещаться взад-вперед для получения максимальных результатов.

Таким образом, можно передавать информацию на большие расстояния путем повторения маленьких импульсов, не прибегая к посылке очень энергичных. Организуя станции так, чтобы каждая из них излучала свою собственную определенную волну, отличную по периоду или длине от других, можно управлять несколькими станциями одновременно в одном районе, не мешая друг другу. Аппаратура тогда называется избирательной, потому что приборы можно настроить за несколько секунд для приема с любой желаемой станции и исключения других.

РИС. 77. — Прием сообщения на трансатлантической станции Маркони.

Настроечная катушка состоит из цилиндра, намотанного оголенной медной проволокой, расположенной так, чтобы витки не касались друг друга. Регулируемые контакты, называемые «ползунками», расположены так, что соединение может быть установлено почти мгновенно с любым желаемым витком проволоки. Настроечная катушка подключена к антенне и приемной аппаратуре способом, показанным на рис. 79. Перемещая ползунки взад-вперед, длину волны системы можно увеличивать или уменьшать и быстро достигать любой желаемой «настройки», так что можно слушать любую желаемую станцию и исключать другие. Цилиндр, на который намотана проволока, обычно состоит из толстой картонной трубки, обработанной так, чтобы быть влагостойкой. Оголенная проволока предпочтительнее всех форм изолированной проволоки. Катушка обычно имеет диаметр от трех до четырех дюймов и длину от восьми до двенадцати дюймов.

РИС. 78. — Настроечная катушка двухползункового типа.

РИС. 79. — Схема, показывающая фиксированный конденсатор в цепи.

Настроечные катушки известны как «одноползунковые», «двухползунковые» и «трехползунковые» в зависимости от количества контактов, которыми они оснащены.

РИС. 80. — Фиксированный конденсатор.

Удлинительная катушка — это дополнительная настроечная катушка, используемая для обеспечения дополнительной индуктивности в случае, если желательно получить больший диапазон резонанса или настройки.

Это просто одноползунковая настроечная катушка, соединенная последовательно с обычным настроечным устройством. Она не всегда является необходимостью, но часто входит в состав оборудования, когда может потребоваться настройка аппаратуры для приема длинных волн.

Конденсаторы — это устройства для сбора и хранения электричества. Они играют очень важную роль как в передающих, так и в приемных операциях. Конденсаторы и лейденские банки уже были описаны в связи с передающей аппаратурой.

Конденсаторы, используемые при приеме, намного меньше по размеру и емкости, но по принципу действия они такие же. Существует два общих типа приемных конденсаторов, называемых «фиксированными» и «переменными» в зависимости от того, изменяема емкость или нет.

Фиксированные конденсаторы состоят из нескольких листов станиоля, проложенных между листами парафинированной бумаги или, в некоторых случаях, слюды. Конденсатор заключен в подходящий корпус, обычно полый формованный блок из изоляционного состава, и снабжен подходящими клеммами для облегчения подключения.

РИС. 81. — Роторный переменный конденсатор.

Когда проводник заряжается электричеством, он обладает способностью оказывать противоположный заряд на любые соседние проводники. Две половины конденсатора представляют собой соседние проводники, а разделяющая среда между ними называется диэлектриком. Переменный ток будет проходить через конденсатор, потому что заряд на пластинах постоянно меняется с отрицательного на положительный и обратно с положительного на отрицательный. Постоянный ток не будет проходить через конденсатор.

Эти факты используются с немалой выгодой в приемнике беспроводной станции. Как уже объяснялось, высокочастотные колебательные токи не будут легко проходить через катушки телефонных приемников, но путь обеспечивается через конденсатор. Детектор выпрямляет переменный ток в постоянный ток, которому конденсатор противодействует и заставляет его проходить через телефонный приемник и производить звуки.

Когда батарея используется в сочетании с детектором, конденсатор также необходим, чтобы противодействовать постоянному току батареи и предотвратить его протекание вокруг через настроечную катушку вместо того, чтобы проходить через детектор. Емкость конденсатора может быть меньше, если сопротивление телефонного приемника очень велико, по той причине, что по мере того, как проволока становится тоньше, она предлагает большее полное сопротивление току. Обратное также верно, и конденсаторы большой емкости лучше приспособлены для использования с телефонными приемниками низкого сопротивления.

РИС. 82. — Внутреннее устройство роторного переменного конденсатора, показывающее конструкцию.

Переменные конденсаторы делятся на два общих типа: «роторный» и «сдвижной» пластинчатый, в зависимости от того, регулируются ли пластины, образующие конденсатор, вращательным или сдвижным движением. Роторный тип состоит из ряда подвижных полукруглых алюминиевых пластин, которые качаются между рядом неподвижных полукруглых пластин немного большего диаметра. Пластины не должны касаться друг друга и должны двигаться взад-вперед с идеальной свободой. Диэлектрик образуется воздушным зазором между пластинами.

РИС. 83. — Роторный переменный конденсатор доктора Зейбта. Пластины выточены из цельной отливки, а расстояние между ними составляет всего 0,01 дюйма.

Преимущество воздушного диэлектрика заключается в том, что не происходит потерь энергии из-за гистерезиса. Гистерезис — это запаздывание, которое происходит в процессе зарядки и разрядки. На подвижных пластинах установлена ручка с указателем, движущимся по градуированной шкале, так что степень используемой емкости индицируется.

РИС. 84. — Сдвижной переменный конденсатор.

В сдвижном типе переменного конденсатора пластины имеют квадратную или прямоугольную форму и движутся взад-вперед в пазах, вырезанных в каркасе из твердой древесины, как показано на иллюстрации.

Переменные конденсаторы используются для настройки и регулировки приемной цепи так же, как используется настроечная катушка, а именно для увеличения или уменьшения электрической длины цепи, чтобы она реагировала на разные длины волн. Конденсаторы способны к более точной настройке, чем настроечные катушки, потому что изменение происходит постепенно и равномерно, а не скачками от одного шага к другому, как от одного витка к следующему витку катушки. Если желаемая точка резонанса случайно окажется между двумя проводами катушки, а не в положении, доступном для ползунка, переменный конденсатор можно отрегулировать, чтобы достичь точной степени резонанса и тем самым привести цепь к более точной настройке, чем это было бы возможно в противном случае. Точный способ, которым это достигается, и влияние на цепь будут оставлены для следующей главы.

РИС. 85. — Схема, показывающая расположение роторного переменного конденсатора в приемной цепи.

ГЛАВА V. НАСТРОЙКА И СВЯЗЬ, НАПРАВЛЕННАЯ ВОЛНОВАЯ ТЕЛЕГРАФИЯ.

Настройка упоминалась в нескольких местах, но не объяснялась в большей мере, чем это было необходимо для создания представления, которое позволило бы читателю разумно следовать тексту, чтобы не отходить от обсуждаемых там предметов и, следовательно, не нарушать цель ясности.

Огромную важность и ценность правильной «настройки» цепи радиотелеграфной аппаратуры невозможно переоценить, и по этой причине тему вряд ли можно оставить без дальнейших объяснений. Ее эффекты двояки. Во-первых, всегда желательно и крайне важно, чтобы беспроводные сообщения были, насколько это возможно, избирательными, поскольку часто в одном и том же районе одновременно работают несколько станций. Этот результат достигается настройкой, и они все могут передавать разные сообщения одновременно без путаницы благодаря правильной организации длины волны. Второй эффект — передача сообщений на большие расстояния при сравнительно небольшом потреблении мощности путем регулировки «периода» или электрической длины цепей до тех пор, пока колебания не «потекут в гармонии» друг с другом и не будет достигнут резонанс.

Возможно, единственный способ сделать эти результаты ясно понятными — это прибегнуть к графическому примеру. Предположим, что очень тяжелый груз подвешен на цепи, как показано на иллюстрации, и по нему ударяют через равные промежутки времени, раз в секунду, молотком.

Каждый раз, когда молоток ударяет по шару, он дает ему импульс и заставляет его слегка качнуться. Если цепь короткая, шар будет качаться быстрее, а если длинная — медленнее. Мы предположим, что по шару ударяют с такого направления, что он начинает качаться в сторону A. Однако шар настолько тяжел, а молоток настолько легок по сравнению с ним, что шар не качается очень далеко и вскоре начинает обратный путь. Если он вернется в точку B как раз в тот момент, когда молоток наносит еще один удар, сила удара будет потрачена на остановку шара, а не на добавление к его движению, потому что они оба движутся в противоположных направлениях. Однако, если цепь удлинить так, чтобы период качания длился одну секунду, следующий удар поразит шар после того, как он достигнет точки C и будет на обратном пути, тем самым передавая свежую энергию, потому что и шар, и молоток встречаются в нужное время, когда они оба качаются вместе. Правильная регулировка длины цепи позволит молотку всегда опускаться в нужный момент, чтобы добавить свою энергию и движение к тем, что были ранее переданы шару. Результатом будет значительное увеличение амплитуды качания.

РИС. 86. — Цепь и шар, расположенные для иллюстрации эффекта настройки.

Из этого мы можем легко понять, как можно путем укорачивания или удлинения периода электрической цепи настроить ее так, чтобы был достигнут резонанс и каждое последующее колебание происходило в нужное время, чтобы помочь предыдущему, не затухая после одного или двух всплесков и не становясь тем, что на техническом языке известно как быстро «затухающее».

РИС. 87. — Геликс с рыхлой связью.

Приборы для достижения этих целей состоят, как объяснялось ранее, в случае передатчика, из геликса, а на приемной станции — из различных настроечных катушек и конденсаторов.

РИС. 88. — Амперметр тепловой системы.

Геликс и настроечные катушки делятся на «индуктивные» или «рыхлые» и «прямые» или тесно связанные типы. Индуктивные настроечные катушки известны как «рыхлые соединители» и «приемные трансформаторы». Индуктивные геликсы состоят просто из двух геликсов, отделенных друг от друга, как показано на прилагаемой иллюстрации. Верхний геликс, называемый вторичным, может быть поднят или опущен на центральной опоре. Изменение расстояния между первичным и вторичным геликсом — это изменение «связи». Существует несколько преимуществ, получаемых при использовании передающих геликсов с рыхлой связью, главное из которых заключается в том, что можно излучать большие количества энергии, а также уменьшить «затухание».

РИС. 89. — Принцип работы амперметра тепловой системы.

Для настройки передатчика необходим «тепловой» амперметр. Этот прибор использует свойство электрических проводников нагреваться и расширяться при прохождении через них тока.

Прилагаемая схема служит для иллюстрации принципа работы «теплового» измерителя. Кусок платиновой проволоки туго натянут между двумя жестко закрепленными стойками. Нить ведет от центра «горячей проволоки» к маленькому шпинделю, вокруг которого она проходит один или два раза. Шпиндель также соединен с пружиной, которая оказывает постоянную тенденцию поворачивать шпиндель, но удерживается от этого нитью, прикрепленной к горячей проволоке. Любая тенденция нити немного ослабнуть, однако, немедленно позволит пружине повернуть шпиндель. Когда высокочастотный ток проходит через платиновую проволоку, она нагревается и расширяется. Расширение проволоки позволяет нити слегка ослабнуть, с немедленным результатом, что шпиндель поворачивается. Шпиндель несет указатель на верхнем конце, который показывает величину поворота. Поэтому легко определить сравнительную силу протекающего тока в зависимости от того, велико или мало отклонение.

РИС. 90. — Схема, показывающая геликс с рыхлой связью в цепи.

Измеритель помещается последовательно с антенной, и когда высокочастотные токи проходят через него, они нагревают и расширяют тонкую проволоку, заставляя стрелку двигаться по градуированной шкале и указывать количество проходящего тока. Аппаратура «настроена» или находится в резонансе, когда длина искрового разрядника, конденсатора и геликса были отрегулированы так, что колебания свободно протекают через систему и амперметр показывает максимальное количество тока.

РИС. 91. — Настроечная катушка с рыхлой связью.

РИС. 92. — Тюнер с рыхлой связью.

Настроечная катушка с рыхлой связью состоит из двух обмоток, намотанных на два концентрических цилиндра, образующих первичную и вторичную обмотки. Вторичная — это меньшая обмотка, которая вдвигается и выдвигается из первичной, так что «связь» является переменной. Первичная обмотка регулируется с помощью ползунка, а вторичная — с помощью многоточечного переключателя. Ползунок обычно подключается к антенне, а один конец катушки — к заземлению. Детектор и т. д. подключены к клеммам вторичной обмотки. Переменные конденсаторы могут быть добавлены с хорошими результатами как к первичной, так и к вторичной цепям.

РИС. 93. — Схема, показывающая положение рыхлого соединителя в цепи.

Рыхлые соединители также принимают форму «пончиковых» тюнеров, в которых вторичная обмотка вращается, а не сдвигается. Связь в таком приборе переменна простым поворотом вторичной обмотки.

Волна, излучаемая передатчиком, в действительности состоит из двух волн разной длины. Изменение длин этих двух волн зависит от фактора, известного как коэффициент связи. Почти невозможно ясно объяснить это явление, и чтобы не запутывать и не усложнять довольно длинным объяснением, возможно, будет лучше просто констатировать, что его эффект заключается в том, чтобы сделать избирательную настройку трудной, если только связь приемной станции нельзя изменять в соответствии с таковой передатчика, и попросить читателя принять это как должное. Изменение связи регулирует разницу в двух длинах волн и при правильном выполнении делает аппаратуру высокоизбирательной.

РИС. 94. — Беспроводная станция Форт-Гиббонс, Аляска.

РИС. 95. — Передающий конденсатор (формованный диэлектрик).

Направленная беспроводная телеграфия — это интересная фаза этого нового искусства, которая получает значительное внимание со стороны исследователей и привела к разработке нескольких успешных систем для ограничения распространения электрических волн определенными направлениями.

РИС. 96. — Метод Брауна для направления сигналов беспроводного телеграфа.

Общая диффузия волн часто очень нежелательна по той причине, что сообщение может быть принято недружелюбным соседом или врагом, а также потому, что это расточительно по отношению к энергии. Направляя волны так, чтобы они могли быть посланы по земле в любую желаемую точку компаса и только в этом направлении, можно общаться, не беспокоя другую станцию, а также судну в море — получить свои пеленги и положение путем настройки своей аппаратуры на ответ на электрические волны от двух разных известных станций.

Способ, которым была решена проблема, значительно варьируется в зависимости от изобретателя. Все они интересны и остроумны.

Следует помнить, что электрические волны обладают всеми характеристиками и свойствами световых волн и т. д. и могут отражаться, преломляться и поляризоваться.

Фердинанд Браун разработал систему, состоящую из ряда металлических полос, расположенных так, чтобы составить параболическую поверхность. Другой аналогичный набор полос под первым набором завершает устройство. Два набора подключены к клеммам искрового разрядника и индукционной катушки. Эта аппаратура действует как огромный отражатель и посылает волны только в одном направлении, но, как бы интересна и остроумна она ни была, она не совсем практична.

РИС. 97. — Радиогониометр Беллини-Този для направленной беспроволочной телеграфии.

Другой метод, разработанный Брауном, предполагает использование двух или более антенн, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Переменные токи, используемые для возбуждения колебаний, различаются по фазе, то есть они настроены таким образом, что в один и тот же момент времени имеют разные сравнительные значения. Можно передавать очень сильные сигналы в направлении, лежащем в той же плоскости, что и антенны. Благодаря использованию трех или более антенн, соответствующим образом различающихся по фазе возбуждения и расположенных в вершинах треугольника, можно передавать сильные сигналы только в определенных направлениях.

РИС. 98. — Схема Беллини и Този для направленной беспроволочной телеграфии.

Г-да Беллини и Този разработали весьма остроумный метод направленной передачи и приема электрических волн, как показано на прилагаемых схемах. Антенна состоит из двух замкнутых или почти замкнутых контуров треугольной формы, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях. Каждая из двух антенн содержит круговую катушку провода, перпендикулярную другой, причем их обмотки расположены соответственно в плоскостях антенных контуров. Третья катушка соединяется с приемным аппаратом при приеме сообщений, а при передаче сигналов — с конденсатором, искровым разрядником и катушкой.

Волны, приходящие с любого конкретного направления, вызывают колебания в двух антенных контурах, интенсивность которых варьируется в зависимости от направления, с которого приходят волны. Эти токи, проходя через катушки, создают магнитное поле, направление которого перпендикулярно направлению прихода волн. Сила токов в подвижной катушке будет зависеть от ее положения в результирующем магнитном поле и будет максимальной, когда катушка охватывает как можно больше линий магнитной индукции.

РИС. 99. — Полный комплект приемной и передающей аппаратуры.

Снабдив подвижную катушку указателем, можно таким образом определить плоскость, в которой находится станция, передающая сигналы. Любая неопределенность относительно конечного местоположения станции — находится ли она в том же направлении, на которое указывает стрелка, или в противоположном — устраняется только общим знанием местоположения существующих станций.

Процессы, связанные с отправкой сообщений, являются обратными процессам, происходящим в приемном аппарате. Подвижная катушка, соединенная с конденсатором, разрядником и трансформатором или индукционной катушкой, создает магнитное поле, которое индуцирует колебательные токи в двух других катушках и, как следствие, волны в антенне, чье наиболее сильное излучение будет лежать в плоскости, определяемой третьей катушкой. Изменение положения последней позволит отправлять сообщения в любом желаемом направлении.

ГЛАВА VI. ЗНАЧИМОСТЬ БЕСПРОВОЛОЧНОЙ СВЯЗИ. ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ОБСЛУЖИВАНИЕ. БЕСПРОВОЛОЧНАЯ СВЯЗЬ В АРМИИ И НА ФЛОТЕ. БЕСПРОВОЛОЧНАЯ СВЯЗЬ НА АЭРОПЛАНЕ. КАК ОТПРАВЛЯЕТСЯ И ПРИНИМАЕТСЯ СООБЩЕНИЕ.

Беспроволочная телеграфия и ее вундеркинд — беспроволочная телефония — пережили все спекулятивные и предварительные достижения своих ранних дней и заняли важное и прочное место среди наших методов передачи информации.

Эта область за последние годы настолько расширилась, а аппаратура и методы настолько усовершенствовались, что оправдан самый широкий взгляд на ее будущее развитие и значение. И неизбежно наступит время, когда наш торговый флот и служба беспроволочной связи перейдут под такое разумное регулирование, что будут избавлены от какой-либо зависимости от биржевых спекуляций компаний беспроволочного телеграфа и телефона.

РИС. 100. — Специальный облегченный комплект беспроволочного телеграфа для службы на дирижаблях.

Официальные источники показывают, что оснащение морских судов аппаратурой беспроволочной связи идет быстрыми темпами, и перед лицом определенных фактов нетрудно оценить огромный объем операций, который рано или поздно будет обслуживаться беспроволочной связью. На момент написания этой статьи оснащены триста шестьдесят три судна военно-морского флота США и около восьмисот торговых судов. Большое количество коммерческих береговых станций, армейских фортов и постов, а также станций, используемых корпорациями, изолированных станций и т. д. для различных частных целей, составляют список, достигающий огромного общего числа.

РИС. 101. — Передвижная станция беспроволочной связи Telefunken, вид с передатчиком.

Каким бы ни был статус беспроволочной связи до катастрофы «Титаника», сейчас она занимает положение гораздо более важное, чем то, которое определяется лишь коммерческой точкой зрения, ибо это уже не просто удобство для бизнеса или средство предоставления последних новостей для развлечения пассажиров, а система спасения жизней, занимающая свое место наряду со сложными и дорогостоящими системами железнодорожной сигнализации.

РИС. 102. — Передвижная станция беспроволочной связи Telefunken для военных нужд, вид с приемной аппаратурой.

РИС. 103. — Передвижная станция беспроволочной связи Telefunken в действии в Форт-Ливенворте, штат Канзас. Антенна зонтичного типа поддерживается стальной мачтой, установленной на фарфоровом основании.

Любопытный факт: многие из самых поразительных и новейших изобретений находят быстрое и специфическое применение в качестве вспомогательных средств в современной войне. Нервами каждого военного корабля и форта являются провода телефонов, телеграфов, телеавтографов, динамо-машин, аккумуляторных батарей и т. д., которые передают приказы голосом или в письменном виде, определяют дальность, ведут огонь из орудий, взрывают мины и выискивают врага с помощью мощного прожектора.

Каждый линкор, крейсер и т. д. военно-морского флота США в настоящее время оснащен такой связью, а с завершением строительства новой сверхмощной станции в Вашингтоне военное министерство сможет отдавать инструкции кораблю, где бы он ни находился в океане или в какой бы гавани он ни стоял.

Правительство поддерживает сложное оборудование на Бруклинской военно-морской верфи, где будущие операторы беспроволочной связи флота проходят курс продолжительностью от семи до десяти недель. Первые несколько дней тратятся на освоение теории. Вторая неделя обычно начинается с чередования изучения и практики Континентального кода, что продолжается на протяжении всего курса или до полного его освоения. Каждую неделю дается какой-то специальный раздел обучения, например, ремонт и капитальный ремонт определенных приборов. По окончании семи недель студент обычно может передавать и принимать 15 слов в минуту. Затем ему дается две недели на подготовку к экзамену, после сдачи которого он получает квалификацию электрика третьего класса и допускается к активной работе.

РИС. 104. — Радиорубка на борту транспорта ВМС США «Бьюфорд». Несомненно, беспроволочная телеграфия и телефония станут важными факторами в военных кампаниях будущего. Для береговой обороны беспроволочная связь так же ценна, как и на океане.

РИС. 105. — Аппаратура, установленная для работы.

Этот метод передачи армейских приказов вполне надежен. Благодаря самым последним разработкам и усовершенствованиям теперь можно одновременно управлять движениями большой армии и флота из центрально расположенного пункта.

РИС. 106. — Автомобиль, оснащенный беспроволочной связью.

Одним из наиболее интересных и впечатляющих применений беспроволочной телеграфии в военном деле является автомобиль беспроволочного телеграфа.

Автомобиль представляет собой серийный туристический автомобиль мощностью 30 л. с., снабженный специальным кузовом, рассчитанным на перевозку шести пассажиров. Сиденья приподняты, чтобы обеспечить место для хранения под ними всего комплекта беспроволочной аппаратуры и поистине поразительного количества разнообразных припасов.

РИС. 107. — Рота D Корпуса связи в Сан-Антонио, Техас, 1911 г., с вьючными комплектами и телескопической мачтой, перевозимой на вьючных мулах.

Мачта, используемая для подъема антенны, имеет легкую стальную конструкцию, разделенную на восемь секций, которые вставляются одна в другую с завидной экономией места. Гнездо для основания мачты расположено в центре кузова. Для подъема мачты и антенны требуется всего несколько минут. Тот же бензиновый двигатель, который используется для привода автомобиля, приводит в действие небольшую динамо-машину, снабжающую электрическим током передающую аппаратуру.

Два таких автомобиля прошли экспериментальную эксплуатацию на ряде полей сражений Гражданской войны.

РИС. 108. — Вьючные комплекты Корпуса связи США в открытом и закрытом виде. Приемная аппаратура слева.

Испытания проводились в самых разных дорожных и погодных условиях, но особых трудностей при установлении связи на расстояниях от 35 до 50 миль не возникло.

Однако, вероятно, нет более живописного применения беспроволочной телеграфии, чем сочетание беспроволочной связи и аэроплана, а также идея двухместного аэроплана, несущего авиатора и оператора беспроволочной связи, парящего над враждебной территорией, чтобы держать командующего офицера в курсе всех условий и передвижений противника.

РИС. 109. — Приемная аппаратура дирижабля «Америка» (экспедиция Уэллмана).

Огромный управляемый аэростат «Акрон», на котором Мелвилл Ванниман планировал пересечь Атлантический океан, был оснащен аппаратурой беспроволочной связи для передачи новостей об экспедиции в пути в различные ежедневные газеты Нью-Йорка и Лондона, а также для вызова помощи в случае аварии или чрезвычайной ситуации.

РИС. 110. — Интерьер пресс-станции газеты «Геральд» (Нью-Йорк) (O. H. X.).

Оборудование интересно из-за специфических условий, предъявляемых к приборам, используемым в таких обстоятельствах. В комплект входили трансформатор мощностью три киловатта, новейший тип музыкального вращающегося разрядника и ламповый детектор. Предполагалось получить необходимое заземление, волоча по океану фосфористо-бронзовый заземляющий провод длиной 1200 футов. Каркас аэростата должен был использоваться в качестве антенны. Если бы возникла необходимость воспользоваться спасательной шлюпкой, которую нес аэростат, был бы запущен воздушный змей, и, заменив веревку медным проводом, была бы обеспечена антенна, и сигнал CQ D с призывом о помощи снова завибрировал бы в эфире.

РИС. 111. — Работа с аппаратурой беспроволочной связи дирижабля Корпуса связи США.

Несколько предприимчивых газет осознали ценность беспроволочной телеграфии при сборе судоходных новостей и установили комплекты для помощи своему бюро репортеров. Это нововведение в современной журналистике быстро превратилось в полезную особенность тех изданий, которые сочли нужным его принять. Когда начинается бейсбольный сезон, каждый пароход в пределах досягаемости хочет получить последние бейсбольные счета или спортивные результаты.

РИС. 112. — Станция газеты «Геральд» (Нью-Йорк), вид с антенной.

РИС. 113. — Оператор Джек Ирвин осматривает аппаратуру беспроволочной связи для дирижабля «Америка».

Железные дороги обнаружили, что вспомогательная служба беспроволочной связи имеет огромное значение для разгрузки сильно загруженных проводных линий между важными центрами. Во время некоторых зимних штормов и метелей, когда мили проводов были оборваны во всех направлениях, беспроволочная связь в определенных случаях была единственным средством связи.

Процесс отправки беспроволочного сообщения очень прост. Антенный переключатель обычно находится в таком положении, что приемные приборы соединены с землей и антенной, так что оператор всегда может услышать любого, кто его вызывает. Предположим для примера, что береговая станция на Бродвее, 42, в Нью-Йорке, хочет передать сообщение на пароход «Горацио Холл».

РИС. 114. — Код Морзе.

Каждой станции беспроволочной связи на суше или на море присвоены две или более «позывные буквы», которые отличают ее от всех других станций и служат ключом к сообщениям, предназначенным для ее приема, а при подписи под сообщением — указанием его происхождения. «Позывной» береговой станции в данном случае — N. Y., а парохода — J. H.

РИС. 115. — Континентальный код.

Чтобы отправить сообщение на корабль, N. Y. переводит антенну в положение для передачи. Это действие также запускает мотор-генератор, питающий трансформатор. Нажимая ключ, оператор затем сигнализирует телеграфным кодом J. H., J. H., J. H. — M. S. G. — N. Y. — и дает сигнал «конец». M. S. G. — это сокращение от «сообщение» (message). Затем оператор N. Y. переводит свой переключатель обратно в положение приема и ждет ответа. Если ответ вскоре не поступает, процесс вызова повторяется.

РИС. 116. — Передающая аппаратура мощной станции в Науэне, в двадцати пяти милях к северо-западу от Берлина, Германия, с шестью индукционными катушками (на переднем плане), предназначенными для зарядки лейденских банок (состоящих из 360 единиц).

РИС. 117. — Дуплексная приемная аппаратура. Комплект слева может быть настроен на прием коротких волн, а комплект справа — на прием длинных волн. Когда ручка «слухового» ключа, показанного в центре иллюстрации, находится в среднем положении, левый телефон головного гарнитуры соединен с приборами слева, а правый телефон — с приборами справа, так что оператор всегда готов принять либо короткие, либо длинные волны, если они поступают. Поворот ключа соединяет оба телефона с любым комплектом по желанию.

Как только оператор на борту парохода слышит вызов, он ждет, пока не будет получен сигнал «конец», а затем отвечает следующим образом: N. Y., N. Y., N. Y. — J. H. — O. K., O. K. — G. A. — G. A. — N. Y., J. H. — и дает «сигнал конца». O. K. — это сокращение от «все в порядке» (all right), а G. A. означает «продолжайте» (go ahead). Получив это, береговая станция передает текст сообщения и подписывает свой позывной и сигнал конца. Если пароход понимает сообщение, он отвечает «O. K.» и подписывается.

РИС. 118. — Система «прерывания» (breaking-in).

Для целей беспроволочной телеграфии в общем пользовании находятся два кода: Морзе и Континентальный. На отправку сообщения Континентальным кодом требуется примерно на пять процентов больше времени, чем кодом Морзе, но первый имеет преимущество в том, что не содержит букв, требующих правильных интервалов для распознавания. Американские каботажные пароходы используют код Морзе; трансатлантические суда используют Континентальный код.

Одним из самых больших недостатков большинства систем беспроволочной телеграфии является тот факт, что не предусмотрено устройство для одновременной передачи и приема беспроволочных сигналов. Обычно оператору, слушающему другого, приходится ждать, пока не будет дан сигнал «конец», прежде чем он сможет ответить или прервать, если он не может понять часть сообщения, потому что приемная аппаратура передающей станции обязательно отключается от антенны и земли во время передачи сообщения. Если бы она была подключена в это время, мощные токи передатчика устремились бы через приемную аппаратуру в землю, не создавая сколько-нибудь мощных волн в антенне, и серьезно повредили бы чувствительные приемные приборы.

Система «прерывания» — это метод одновременной передачи и приема беспроволочных сигналов. Это достигается путем оснащения передающего ключа вторым комплектом контактов, расположенных так, что при отпускании ключа между точками и тире кода антенна и земля автоматически подключаются к приемной аппаратуре. При нажатии ключа приемник автоматически отключается. Преимущества такой системы более или менее очевидны. При возникновении помех или недопонимания этот факт может быть немедленно передан отправляющему оператору, и сообщение можно начать заново.

РИС. 119. — Приемная аппаратура станции в Науэне. Сообщение печатается на ленте записывающим устройством.

ГЛАВА VII. УХО. КАК МЫ СЛЫШИМ. ЗВУК И ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ. ГОЛОСОВЫЕ СВЯЗКИ. СТРУКТУРА РЕЧИ.

По обе стороны головы, в полости, которую они не заполняют полностью, и расположенные посреди плотной и твердой костной массы, входящей в основание черепа и образующей височную кость, находятся два перепончатых мешочка, называемые перепончатым лабиринтом и scala media (средней лестницей) улитки. Каждый мешочек заполнен жидкостью, а также окружен и поддерживается жидкостью, которая заполняет полость, в которой они находятся. Некоторые маленькие твердые тела, свободно перемещающиеся, лежат в жидкости мешочка. Окончания слухового нерва распределены вокруг стенки мешочка, так что они подвергаются ударам маленьких частиц известкового песка, или отоконий, как их называют, всякий раз, когда жидкость в мешочках приходит в движение.

РИС. 120. — Схема уха.

Перепончатая оболочка, на которой распределены конечные окончания нервов, фактически является чувствительным пляжем, а маленькие отоконии — ливнями гальки и песка, которые поднимаются и падают с каждой последующей звуковой волной. Этот удивительный механизм составляет внутреннее ухо.

Ухо в целом состоит из трех частей: наружного уха, представляющего собой воронкообразный проход, называемый ушной раковиной, служащий для сбора звуковых волн и передачи их через слуховой канал к небольшой перепонке, называемой барабанной перепонкой; слуховых косточек — серии из трех маленьких косточек, называемых молоточком, наковальней и стремечком; и внутреннего уха, только что описанного.

РИС. 121. — Слуховые косточки.

Основание стремечка соединено с овальной мембраной, которая закрывает отверстие во внутреннем ухе.

Звуки, проходящие через слуховой канал, заставляют барабанную перепонку вибрировать и посылать тремор через косточки к жидкости в маленьких мешочках. Падение «гальки» на нити слухового нерва передает информацию в мозг.

Впечатление, которое разум получает через орган слуха, называется звуком.

Все тела, производящие звуки, находятся в состоянии вибрации, и они передают свои вибрации окружающему воздуху и таким образом приводят его в волнение, точно так же, как палка, взмахиваемая взад-вперед в бассейне с водой, создает рябь.

Звук подразумевает вибрацию, и всякий раз, когда слышен звук, какое-то вещество — твердое, жидкое или газообразное — находится в вибрации, и окружающий воздух находится в унисоне с ним.

РИС. 122. — Bon jour («добрый день» по-французски), представленное в виде волновой картины. Картина была сделана зеркалом, расположенным так, чтобы двигаться под влиянием голоса и отбрасывать луч света на полоску сенсибилизированной бумаги.

Звук сравнивают с картиной, написанной не в пространстве и цвете вещества, а во времени и движении. То, что на самом деле исходит от источника, — это лишь ритмичное движение частиц воздуха, проявляющееся как изменения давления, распространяющееся во все расширяющихся сферах через атмосферу. Порядок этих сжатий различен для каждого звука. Музыкальные звуки оркестра воплощают различный набор вибраций для каждой ноты каждого конкретного инструмента. Если колебания давления звуковой волны нерегулярны и непериодичны, звук называется шумом; если они циклические и следуют регулярному и достаточно быстрому периодическому лагу, звук является музыкальным.

Мы можем легко убедиться, что в каждом случае, когда возникает ощущение звука, тело, откуда исходит звук, должно было быть приведено в состояние быстрого тремора, подразумевающего наличие движения взад-вперед частиц, из которых оно состоит.

РИС. 123. — Эксперимент, показывающий, что звучащие тела находятся в вибрации.

Если коснуться грани зубца камертона маленьким пробковым шариком, подвешенным на тонкой шелковой нити, после того как по камертону ударили и заставили его издать ноту, пробка будет сильно отброшена от него. Почему? Потому что зубец камертона находится в вибрации.

Если к зубцу камертона прикрепить маленькую проволоку или щетинку и провести по ней куском закопченного стекла, пока камертон издает звук, след от острия будет выглядеть как волнистая линия, показывающая, что пока стекло двигалось, зубец много раз совершал движения взад-вперед.

Вибрации или возмущения, создаваемые в воздухе звучащим телом, известны как звуковые волны. Эти волны состоят из серии сжатий и разрежений, следующих друг за другом через равные промежутки времени, причем каждая частица воздуха колеблется взад-вперед по очень короткому пути.

РИС. 124. — Метод регистрации вибраций камертона.

Воздушные волны нельзя увидеть невооруженным глазом, но их природу можно легко представить или проиллюстрировать. Рис. 126 дает наглядное представление о скучивании частиц воздуха во время прохождения волны. Громкость звука зависит от величины и внезапности изменения давления, а нота или высота тона — от количества полных движений частиц взад-вперед в секунду.

РИС. 125. — Волнистая линия, сделанная щетинкой, прикрепленной к вибрирующему зубцу камертона, при проведении по закопченному стеклу.

Тембр звука или качество, которое отличает ноту скрипки от ноты фортепиано, зависит от плавности или резкости изменений давления. В этом заключается трудность воспроизведения звука с помощью фонографа или телефона, так как звуковые волны должны быть похожи друг на друга во всех деталях, чтобы результат был похож на оригинал.

РИС. 126. — Иллюстрация действия воздушных волн.

Механизм, с помощью которого мы говорим или поем, состоит из двух гибких мембран, натянутых бок о бок поперек небольшой цилиндрической коробки, расположенной в верхней части дыхательного горла. Мембраны называются голосовыми связками, а коробка — гортанью. Связки устроены и управляются мышцами так, что их натяжение можно изменять по желанию. При дыхании воздух в легкие и из легких свободно проходит между связками. Когда управляющие мышцы напрягаются, чтобы натянуть связки, края также сближаются и становятся параллельными друг другу. Если затем выдох из легких принудительно проходит через узкую щель между ними, они вибрируют, как язычок музыкального инструмента, и производят звуки голоса. Множество звуков, которые может произвести человек, являются результатом различной степени натяжения голосовых связок, а также движений рта, губ и языка.

РИС. 127. — Голосовые связки в положении для создания звука.

РИС. 128. — Голосовые связки в расслабленном состоянии.

Речь — это звук, производимый голосовыми связками человека, модифицированный движениями губ, языка и полости рта. Согласные звуки создаются движениями языка и губ, препятствующими звукам в их начале или конце, в то время как гласные формируются устойчивым голосом, модифицированным резонансом различных форм или размеров, придаваемых частям рта. Волны, произведенные таким образом, передаются в ухо, и ощущение звука вызывается ударом отоконий о слуховой нерв, дающим серию впечатлений, музыкальных или немузыкальных, приятных или неприятных, в зависимости от обстоятельств. Многие интересные эксперименты, показывающие природу звуков человеческого голоса, можно провести с помощью простого аппарата, изобретенного Кенигом из Парижа. Коробка разделена на два отделения резиновой мембраной. Газ подается в одно из этих отделений по резиновой трубке, а затем выпускается к горелке. Другое отделение соединено с мегафоном.

РИС. 129. — Манометрический пламенный аппарат Кенига.

РИС. 130. — Вид манометрических пламен во вращающемся зеркале.

Два куска зеркала расположены так, чтобы вращаться перед зажженной струей или горелкой. Когда человеческий голос произносится перед мегафоном, воздушные волны ударяют в мембрану и вызывают изменения давления газа. Высота пламени варьируется с каждым изменением давления, и при просмотре в зеркале они напоминают полосу света, имеющую край, похожий на пилу. Зубцы являются точными представлениями изменений в голосе и немедленно принимают новый вид, когда издается новый звук. Форма зубцов меняется с тоном, а количество зубцов — с высотой тона. Рис. 130 показывает пламя, произведенное при пении звука «oo», как в слове «tool». Тот же звук на октаву ниже по высоте будет выглядеть как на B, где зубцов или вибраций ровно в два раза меньше. Звук «oo» — это простой звук. Если в мегафон пропеть ноту «o», изображение в зеркале будет выглядеть как показано на C, состоящее из чередующихся больших и малых зубцов, причем первые соответствуют каждой второй вибрации октавы более высокого звука, совпадающей с вибрацией октавы ниже.

РИС. 130 а.

Звук, вызывающий появление пламени, как на D, состоит из двух простых вибраций, объединенных вместе.

ГЛАВА VIII. ТЕЛЕФОННЫЙ ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК. ФОТОФОН. ТЕРМОФОН. СЕЛЕНОВАЯ ЯЧЕЙКА. ГОВОРЯЩАЯ ДУГА.

Телефон — это инструмент для передачи звуков на расстояние посредством электричества, в котором говорящий обращается к упругой пластине из тонкого листового железа, которая вибрирует и передает каждое свое движение электрически, заставляя ее вибрировать идентичным образом и издавать те же звуки.

Передача вибраций зависит от хорошо известных принципов электричества и состоит не в фактической передаче звуков, а в прохождении электрических волн или импульсов, которые находятся в идеальном согласии и совпадают по фазе и периоду с атмосферными волнами, производимыми голосом. Они, в свою очередь, через посредство электромагнита вызывают вибрации пластины или мембраны, которая приводит в движение воздух способом, подобным первоначальному возмущению, и таким образом издает звуки.

Части аппарата, которые воспринимают звуковые волны и превращают их в электрические токи, составляют передатчик. В наиболее часто используемой форме передатчика движения диафрагмы вызывают изменения силы тока, текущего от батареи, путем изменения сопротивления на пути электрического тока.

Звуки направляются в мундштук, который заставляет вибрации воздуха ударять в диафрагму, на задней стороне и в центре которой закреплен небольшой чашеобразный кусок углерода. Вторая чашка установлена в жестком положении прямо позади первой. Пространство между ними заполнено мелкими полированными гранулами углерода,

РИС. 131. — Схема телефонного передатчика.

Когда они находятся в совершенно свободном и рыхлом состоянии, их сопротивление электрическому току очень велико, и они почти не пропускают его.

При небольшом сжатии их сопротивление значительно снижается, и они позволяют току проходить. Вибрации диафрагмы оказывают переменное давление на гранулы, что приводит к соответствующему изменению их сопротивления и величины протекающего тока.

РИС. 132. — Схема, показывающая принцип и конструкцию телефонного приемника.

Приемник, как уже было объяснено, состоит из тонкого железного диска, помещенного очень близко, но не касающегося конца небольшого стального стержня, постоянно намагниченного, вокруг которого намотана катушка из тонкого изолированного провода. Концы этой катушки соединены с проводами, идущими от передатчика и батареи. Переменные токи электричества, производимые передатчиком, генерируют соответствующие изменения в магнетизме приемного прибора и, таким образом, попеременно притягивая и отталкивая диафрагму, заставляют ее вибрировать и издавать звуки.

РИС. 133. — Фотофон.

Александр Грэм Белл, изобретательный создатель телефона, с помощью Самнера Тейнтера был первым, кто добился успеха в попытках передать речь без помощи соединительных проводов между источником информации и приемником.

В 1873 году Уиллоуби Смит объявил, что элемент селен обладает аномальным свойством изменять свое электрическое сопротивление под влиянием света. Белл и Тейнтер воспользовались этим открытием и разработали селеновые ячейки, в которых селен сформирован в узкие полоски между краями широких проводящих пластин из латуни. Сопротивление ячейки в темноте примерно в два раза выше сопротивления при освещении.