Изобретение радио. Часть 4⁠⁠

Беспроводная телефония

1904: Британский инженер сэр Джон Амброуз Флеминг (1849-1945) изобретает двухэлектродный радио-выпрямитель («диодный детектор» или вакуумный диод), который он называет колебательным клапаном. Созданный на основе лампочек Эдисона, клапан надежно обнаруживает радиоволны и считается первой электронной лампой.

1906: Ли Де Форест (1873–1961) изобрел трехэлементную вакуумную лампу, известную как триод, для лучшей обработки и усиления сигнала. Он назвал эту концепцию «аудио». Трансконтинентальная телефонная связь становится возможной благодаря патенту Ли Де Фореста в 1907 году на триод, или трехэлементную электронную лампу, которая усиливает сигналы электронным способом.

Патентные споры

Развитие радио стало возможным благодаря наблюдению различных явлений, связанных с передачей электромагнитных волн. С другой стороны, технология должна быть разработана с целью контроля и получения какой-то прибыли от таких явлений. В этом смысле можно считать, что существуют некоторые различия между терминами «изобретение радио» и «открытие радиофеноменов». Открытие радио как явления может быть связано с терминами, касающимися теории/исследования/демонстрации, а изобретение радио может быть связано с коммерцией, патентами и практическим применением. По этой причине следует считать, что изобретение радио нельзя приписывать только одному человеку, зная, что без первых открытий изобретение не могло бы существовать.

Изобретение радио, каким мы его знаем сегодня, стало возможным благодаря усилиям многих различных первооткрывателей и изобретателей, но во многих случаях возникает спор о том, кто был первооткрывателем, сделавшим возможным его изобретение и применение. Некоторые из этих имен: Гульельмо Маркони, Никола Тесла, Александр Попов, сэр Оливер Лодж, Реджинальд Фессенден, Генрих Герц, Джон Стоун Стоун, Амос Долбер, Махлон Лумис, Натан Стаблфилд и Джеймс Клерк Максвелл.

Описание Теслы завода на Лонг-Айленде и опись установки, как сообщалось в ходе апелляционного разбирательства по делу о лишении права выкупа заложенного имущества в 1922 году – Леланд И. Андерсон, стр. 171:

«Этот аппарат я использовал в своих лабораторных демонстрациях в двух лабораториях раньше, а также в экспериментах в Колорадо, где я построил беспроводную установку в 1899 году. 1894 или 1895 года. Это очень сложный и дорогой аппарат».

Проблема увеличения человеческой энергии – Никола Тесла – журнал Century Illustrated – июнь 1900 г.:

«Когда мы повышаем голос и слышим эхо в ответ, мы знаем, что звук голоса, должно быть, достиг отдаленной стены или границы и должен был отразиться от нее. Точно так же, как звук, электрическая волна отражается, и то же самое доказательство, которое дает эхо, дает электрическое явление, известное как «стационарная» волна, то есть волна с фиксированными узловыми и вентральными областями. Вместо того, чтобы посылать звуковые колебания к отдаленной стене, я. послал электрические вибрации к отдаленным границам земли, и вместо стены ответила земля. Вместо эха я получил стационарную электрическую волну, волну, отраженную издалека».

Джон Стоун Стоун (1869-1943) в книге «Джон Стоун Стоун о приоритете Николы Теслы в области радио и радиочастотных аппаратов непрерывного действия» 1915 г. (Вручение медали Эдисона Николе Тесле: протокол ежегодного собрания Американского института инженеров-электриков, состоявшееся в здании Инженерных обществ – Нью-Йорк - 18 мая 1917 г.):

«Я неправильно понял Теслу. Я думаю, что мы все неправильно поняли Теслу. Мы думали, что он был мечтателем и провидцем. Он действительно мечтал, и его мечты сбывались, у него были видения, но они относились к реальному будущему, а не к воображаемому. Тесла был первый человек, поднявший глаза достаточно высоко, чтобы увидеть, что разреженному слою атмосферы над нашей Землей суждено сыграть важную роль в радиотелеграфии будущего, факт, который должен был привлечь внимание большинства из нас еще до того, как мы Но Тесла также воспринимал то, чего многие из нас не видели в те дни, а именно, токи, которые текли от основания антенны по поверхности земли и в самой земле».

«Тесла, с его почти сверхъестественным пониманием явления переменного тока, которое позволило ему несколько лет назад совершить революцию в искусстве передачи электроэнергии посредством изобретения роторного двигателя, знал, как заставить резонанс служить, а не просто роль микроскопа. чтобы сделать видимыми электрические колебания, как это сделал Герц, но он заставил его служить стереооптикой, чтобы представить широкой аудитории зрелищные явления электрических колебаний и токов высокой частоты... Он сделал больше для того, чтобы возбудить интерес и создать разумное понимание этих явлений в 1891–1893 годах, чем кто-либо другой, и чем больше мы узнаем о высокочастотных явлениях, резонансе и излучении сегодня, тем ближе мы приближаемся к тому, к чему мы когда-то были склонны, посредством своего рода интеллектуальных близорукость, рассматривать как увлекательные, но фантастические рассуждения человека, которого мы теперь вынуждены, в свете современного опыта и знаний, признать пророком. Но Тесла был не просто лектором и пророком. Он следил за исполнением своих пророчеств, и было трудно сделать какие-либо, кроме незначительных, усовершенствований в искусстве радиотелеграфии, не пройдя хотя бы часть пути по пути, проложенному этим пионером, который, хотя и был чрезвычайно изобретателен, практичен, и успешный в работе с аппаратом, который он изобрел и сконструировал, настолько опередил свое время, что лучшие из нас тогда приняли его за мечтателя. Я так и не приблизился к тому, чтобы оценить то, что г-н Тесла сделал в этом искусстве, до очень позднего времени».

Г-н Флеминг в своей авторитетной книге о беспроводной телеграфии и телефонии отдает следующую дань уважения (Вручение медали Эдисона Николе Тесле: Протокол ежегодного собрания Американского института инженеров-электриков, проходившего в здании Инженерных обществ – Нью-Йорк – 18 мая 1917 г.): 

«В 1892 году Никола Тесла привлек внимание всего научного мира своими увлекательными экспериментами с электрическими токами высокой частоты. Он стимулировал научное воображение других, а также продемонстрировал свое собственное и вызвал широкий интерес к своим блестящим демонстрациям. Среди тех, кто был свидетелем этих событий, никто не смог лучше понять их внутренний смысл, чем сэр Уильям Крукс».

Предполагается, что Гульельмо Маркони должен был прочитать о некоторых наиболее важных открытиях того времени в области электромагнитных явлений, чтобы быть в курсе событий. Самыми важными новостями на эту тему были об экспериментах, которые Герц проделал в 1880-е годы, когда он был в отпуске в 1894 году, и о работе Николы Теслы в только что вышедшей книге «Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы». Не кажется совпадением, что именно в тот же период времени Маркони начал понимать, что радиоволны можно использовать для беспроводной передачи сообщений на большие расстояния.

Синтонная беспроводная телеграфия – Гульельмо Маркони - Электрик - 24 мая 1901 г.:

Лейденская банка или цепь конденсатора, в которую включена первичная обмотка того, что можно назвать катушкой Теслы, вторичная часть которой соединена с землей или воздушным проводником. Идея использования катушки Теслы для создания колебаний не нова. Он был опробован должностными лицами почтового ведомства во время экспериментов с моей системой в 1898 году, а также предложен в описании патента г-на Лоджа от 10 мая 1897 года № 11.575 и профессора Брауна в описании патента, датированного Джа. 26, 1899, № 1862. Моя идея заключалась в том, чтобы связать с этим составным излучателем приемник, настроенный на частоту колебаний, создаваемых в вертикальном проводе конденсаторной цепью.

Когда в 1897 году о Маркони стала писать английская пресса, Лодж заявил, что итальянским учёным ничего не было изобретено, поскольку в 1894 году, за год до Маркони, он уже доказал возможность беспроводной передачи данных на расстояние. В этих дебатах Лоджа поддержала большая часть британских физиков того времени. Он повторил свое утверждение несколько раз и полностью не согласился с главным инженером почтового отделения Уильямом Присом, которому он уже неоднократно бросал вызов в прошлом. В 1911 году компания Marconi проиграла короткую судебную тяжбу и была вынуждена приобрести патент Лоджа на синтонный тюнер US609,154A - Electric Telegraphy - 16 августа 1898 года.

10 ноября 1900 года Маркони запросил свой первый патент в США, но ему было отказано, заявив, что он использует идеи Теслы, что и происходило в течение следующих трех лет.

В 1903 году Патентное ведомство сделало следующий комментарий:

«Многие из заявлений не являются патентоспособными, поскольку зарегистрированные патенты Теслы под номерами 645 576 и 649 621, а поправка, направленная на устранение указанных ссылок, а также притворного незнания Маркони природы «генератора Теслы», почти абсурдна... термин «Осциллятор Tesla» стал нарицательным на обоих континентах (в Европе и Северной Америке)».

Внезапно, 28 июня 1904 года, «Патентное ведомство США» пошло наперекор своим предыдущим решениям и выдало Маркони патент США № 763 772 на систему радиопередачи с использованием настроенных схем. В то время, похоже, на это решение повлияли экономическая мощь его компании и ее престиж.

Никола Тесла будет бороться с патентным иском Маркони – New York Sun – 29 августа 1914 г.

Г-н Тесла заявляет о приоритете в патенте, по которому г-н Маркони подал иск - New York Herald – 1 сентября 1914 г.

Еще в 1892 году Никола Тесла создал базовую конструкцию радио. Инженер (Отис Понд) однажды сказал Тесле: «Похоже, Маркони опередил вас» относительно радиосистемы Маркони, Тесла ответил: «Маркони — хороший парень. Пусть продолжает. Он использует семнадцать моих патентов». Многие люди считают Гульельмо Маркони отцом радио, но некоторые источники не упоминают Теслу за его достижения в передаче сигналов на большие расстояния до появления многих изобретателей того времени, а радио Тесла имело большую дальность действия по сравнению с радио Маркони. С другой стороны, во многих источниках также не упоминается, что он в некоторых случаях признавал заслуги Лоджа и Маркони и называл себя «беспристрастным наблюдателем» телеграфии Герца:
Тесла описывает свои усилия в различных областях работы – Никола Тесла – The Sun (Нью-Йорк) – 21 ноября 1898 г. – Electrical Review – 30 ноября 1898 г.

«Эта машина должна была просто заряжать и разряжать в быстрой последовательности тело, изолированное в пространстве, тем самым периодически изменяя количество электричества в земле и, следовательно, давление на всей ее поверхности. Это было не что иное, как в механике насос, заставляющий воду из большого резервуара в маленький и обратно. Первоначально я предполагал только отправку сообщений на большие расстояния таким способом и подробно описал схему, указав при этом на важность установления определенных электрических условий. Привлекательной особенностью этого плана было то, что интенсивность сигналов должна была очень мало уменьшаться с расстоянием и, по сути, не должна была уменьшаться вообще, если бы не происходили определенные потери, главным образом в атмосфере. мои предыдущие идеи, эта также получила трактовку Марсия, но она, тем не менее, составляет основу того, что теперь известно, как «беспроволочная телеграфия». Это утверждение выдержит строгую проверку, но оно сделано не с целью умаление заслуг других. Напротив, я с большим удовольствием отмечаю ранние работы доктора Лоджа, блестящие эксперименты Маркони и более позднего экспериментатора в этом направлении, доктора Слэби из Берлина. Эту идею я распространил на систему передачи энергии и представил ее Гельмгольцу по случаю его визита в нашу страну. Он без колебаний сказал, что энергия, безусловно, может передаваться таким способом, но он сомневался, что я когда-либо смогу создать аппарат, способный создавать высокие давления в несколько миллионов вольт, которые необходимы для решения этой проблемы с любым шансом на успех, и что я смогу преодолеть трудности изоляции».

Tesla On Lodge's Priority – New York Sun – 7 апреля 1902 г.

Менее спорно, чем важность его устройств в беспроводной телеграфии.

Никола Тесла вернулся вчера в Нью-Йорк со своего завода на Лонг-Айленде и был замечен репортером Sun в связи с заявлением профессора Сильвануса Томпсона о том, что и Маркони, и Слави обязаны Лоджу своими открытиями в области беспроводной телеграфии, а не всем, что у них есть. возник.

«Достойно сожаления, что так много выдающихся людей вступают в битву по этому поводу, – сказал г-н Тесла, – особенно когда в этом нет необходимости. Все факты по делу можно легко установить, просмотрев записи».

«Что касается телеграфии Герца, я был бескорыстным наблюдателем, поскольку посвятил себя своей собственной системе. Но в общих чертах я знаю, что Лодж дал первые описания некоторых устройств, известных как когерер и таппер, которые впоследствии использовались другие. Лодж – пионер великой силы, и я сам часто признавал, что я в долгу перед ним в других областях работы».

«Тем не менее, я считаю, что опубликованные работы профессора Слэби об аппарате Герца заслуживают величайшего уважения, которое каждый должен без колебаний оказывать ему, поскольку он никогда не упускал возможности должным образом признать работу других».

«Я не согласен с профессором Томпсоном в отношении важности, которую он придает когереру и таперу, поскольку я тщательно протестировал эти устройства и доказал, что они недостаточны для осуществления практически быстрой телеграфии».

«Когерер – инструмент удивительной чувствительности, но есть и другие устройства, которые лучше подходят для использования в настроенных цепях во всех случаях, когда надежность действия является важным фактором».

«Совершенно очевидно, что цепи Герца, отделенные от земли искровыми разрядниками и дроссельными катушками, используемые Лоджем и другими, по сути неработоспособны, поскольку они не допускают ни передачи эффектов на значительное расстояние от источника».

Итальянский изобретатель заявил права на все первые патенты на радио, но не придал должного значения достижениям Теслы. Так или иначе, патент был снова передан в пользу Теслы в 1943 году, после того как власти получили доказательства из документов, но Тесле было уже слишком поздно защищаться, поскольку благородный изобретатель уже ушел (январь 1943 года). Опять же, к такому результату привели экономические и монетарные причины, а не технические. Маркони потребовал выплаты Соединенным Штатам за использование его патента во время Первой мировой войны, что было сочтено возмутительным и привело к ответным мерам.

Тесла первым изготовил радио, остальное было запатентовано. Катушка Теслы, изобретенная в 1891 году, до сих пор используется в радио-, телевизорах и другом электронном оборудовании.

Передача электрической энергии без проводов как средство укрепления мира – Никола Тесла – Мир электротехники и инженер – 7 января 1905 г.

«Более того, я недавно узнал из ведущего британского журнала по электротехнике («Электрик», Лондон, 27 февраля 1903 г.), что некоторые экспериментаторы отказались от всего своего и «перешли» на мои методы и приборы без моего одобрения и одобрения. Я был одновременно удивлен и огорчен – поражен беспечностью и недооценкой этих людей, огорчен неспособностью, проявленной в конструкции и использовании моего аппарата, однако мои большие надежды, порожденные этим прекрасным журналом, еще не оправдались. ибо я удостоверился, что Его Величество Король Англии, Его Превосходительство Президент Соединенных Штатов и другие лица, занимающие высокое положение, в конце концов не удостоили меня нетленной чести милостиво снизойти до использования моих катушек и трансформаторов. и высокопотенциальные методы передачи, но обменялись своими августейшими приветствиями по кабелю старомодным способом. Что на самом деле было достигнуто с помощью телеграфии Герца, можно только предполагать».

«Мой аппарат», говорит Тесла – New York Times – 20 декабря 1907 г., стр. 4, кол. 4.

Мой аппарат, говорит Тесла

Однако я уверен, что беспроводная телефония вполне возможна.

Редактору «Нью-Йорк Таймс»:

Я с большим интересом прочитал сообщение в вашем сегодняшнем выпуске о том, что датский инженер Вальдемар Поулсон, изобретатель интересного устройства, известного как «телеграфон», преуспел в точной передаче беспроводных телефонных сообщений на расстояние 386 км.

Я просмотрел описание аппарата, который он использовал в эксперименте, и обнаружил, что оно включает в себя:

1. Моя заземленная резонансная передающая схема;

2. мой индуктивный возбудитель;

3. так называемый «трансформатор Тесла»;

4. мои индуктивные катушки для повышения напряжения на конденсаторе;

5. весь мой аппарат для создания незатухающих или непрерывных колебаний;

6. мои объединенные настроенные схемы преобразования;

7. мой заземленный резонансный приемный трансформатор;

8. мой вторичный приемный трансформатор.

Я отмечаю и другие мои улучшения, но упомянутых будет достаточно, чтобы показать, что Дания – страна легких изобретений.

Утверждение о том, что с помощью этих средств вскоре будет создана трансатлантическая беспроводная телефонная связь, является скромным. Для моей системы расстояние не имеет абсолютно никакого значения. Моя собственная беспроводная установка будет передавать речь через Тихий океан с той же точностью и аккуратностью, что и через стол.

Никола Тесла, Нью-Йорк, 19 декабря 1907 года.

Леланд И. Андерсон в 1980 году (Тесла, Повелитель молний, стр. 71):

«Система радиосвязи требует двух настроенных цепей в передатчике и приемнике, причем все четыре настроены на одну и ту же частоту. Она не включает в себя переменную модуляцию, с помощью которой могут передаваться голос и музыка. Она также не обращается к способу электромагнитного распространения, т.е. это земная волна и/или небесные волны и их эффекты, однако они описывают преднамеренную, избирательную передачу определенной частоты и выбираемый прием на той же частоте».

Энтони С. Дэвис, приглашенный профессор Кингстонского университета Кингстон-апон-Темз, Сюрр:

Вклад Теслы в радио был связан с идеей генерирования высокочастотных непрерывных колебаний (в отличие от переходных искровых методов его современников), и ему удалось напрямую генерировать частоту 15 кГц с помощью вращающегося электрического генератора переменного тока, что намного выше, чем что-либо еще. возможно до этого от вращающейся машины.

Он разработал концепцию двух связанных резонансных контуров, приводимых в движение искровым генератором (по сути, катушкой Теслы - первым трансформатором с воздушным сердечником), таким образом создавая на выходе слегка затухающие колебания, приближаясь к своей цели - непрерывные высокочастотные колебания.

К 1893 году на основе этой системы связанных резонансных контуров он показал необходимость воздушной и земной связи для радиотелеграфной связи. В публичной лекции в Филадельфии в феврале 1893 года («О свете и других высокочастотных явлениях – лекция, прочитанная перед Институтом Франклина, Филадельфия, февраль 1893 года, и Национальной ассоциацией электрического освещения, Сент-Луис, март 1893 года») о нем сообщается как обсудивший беспроводную передачу энергии и сигналов, несущих разведданные. Его целью было разработать беспроводные методы освещения и управления электродвигателями на значительных расстояниях. Он надеялся на передачу высокой мощности по радио, что привлекло его, поскольку, если бы это было осуществимо, это устранило бы необходимость в кабелях для передачи электроэнергии. Хотя он предложил для этого некоторые методы и, очевидно, верил, что некий резонанс может сделать это возможным, его идеи были связаны с сомнениями и противоречиями, и вполне вероятно, что не существовало реального метода их успеха. У него не было техники для генерации мощных микроволн, которые можно было бы передавать в виде сфокусированного луча, и, похоже, нет никаких оснований предполагать, что частоты, которые он мог генерировать, когда-либо могли быть использованы в какой-либо точке. точечная беспроводная система распределения электроэнергии.

Тем не менее, есть некоторые недавние умозрительные работы по очень низкочастотным колебаниям, которые намекают на возможность замечательных явлений, связанных с резонансом структуры Земли. Тесла предсказал, что частота колебаний Земли будет равна 6 Гц, а недавние измерения показали, что она равна 8 Гц, что очень близко, учитывая ограниченность знаний, доступных Тесле.

За достижениями Теслы 1893 года последовала в 1894 году беспроводная передача сигнала профессором Оливером Лоджем (12 июня 1851 г. - 22 августа 1940 г.) на приемник с дипольной антенной и когерером, которая была осуществлена в Ливерпульском университете в Англии. Демонстрации Попова прошли в 1895 году, а приезд Маркони в Англию – в 1896 году. Таким образом, есть веские основания считать Теслу выдающимся «изобретателем радио» и, возможно, даже первым.

Патент США 763772 Маркони, выданный в июне 1904 года, считался фундаментальным американским патентом на радио, но в 1943 году Верховный суд США отменил его на том основании, что он не содержал ничего, чего еще не было в патентах, выданных Тесле (а также Лоджу и Стоуну).

Знаменитый физик Нильс Бор (1885-1962):

«Гениальное изобретение Теслой многофазной системы, а также его исследования удивительного явления высокочастотных колебаний послужили основой для создания совершенно новых условий для промышленности и радиосвязи и оказали глубокое влияние на всю цивилизацию».

Наглядная схема простого искрового передатчика, показывающая примеры использованных ранних электронных компонентов. Из книжки для мальчика 1917 года – это типичный маломощный передатчик, изготовленный в домашних условиях тысячами любителей для изучения новых захватывающих радиотехнологий.

Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА)