Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

где l — длина телескопической антенны.

Вот и все разновидности антенн, на которых рекомендуем остановиться начинающему радиолюбителю. В профессиональной технике используются конструкции антенн намного сложнее. «Тарелки» спутникового телевидения — крохотные, едва видные штырьки на корпусах сотовых телефонов, вращающиеся «кубические сетки» радаров и локаторов, рупора СВЧ техники — все это мир антенн.

Немного об истории телевидения

Телевидение делает умных умнее, а глупых — глупее.

Немецкое изречение

Телевидение идет рука об руку с радиовещанием. О телевидении можно писать отдельную книгу — это целый мир с громадным количеством новых технических идей и принципов, интересных электронных схем. Но сегодняшнее телевидение — это не только, и не столько мир «инженеров железа», сколько мир «инженеров человеческих душ» — телеведущих, комментаторов, телерепортеров, музыкантов, актеров, рекламистов и журналистов. Представители этих профессий, ежедневно появляясь на экранах, имеют очень слабое представление о том, как возникает телевизионное изображение, почему оно доходит до зрителей, откуда берется звук. Но им и не нужно знать о технических тонкостях! А радиолюбителям будет интересно узнать о принципах передачи изображения.

В школе на уроках рисования наверняка каждый учился копировать изображения «по клеточкам». Для этого картинка разлиновывалась на мелкие квадратики, и их содержимое переносилось в пустые ячейки с примерно таким же размером. Здесь и заключается основной принцип телевидения: разложить изображение на «клеточки», затем передать их содержимое на расстояние, а потом «собрать» опять в единую картинку. Именно такая система была предложена в 1875 г. американским изобретателем Дж. Керном. На передающей стороне устанавливалась пластинка с большим количеством миниатюрных селеновых фотосопротивлений, а на приемной — с лампочками. Каждая лампочка связывалась отдельным проводом с фотосопротивлением, что, конечно, выглядело очень громоздко и неудобно.

Примерно в это же время физиологами была обнаружена инерционность зрения человека, не воспринимающая быстрые мелькания света. Отталкиваясь от этого факта, русский студент (впоследствии известный физик и физиолог) П. И. Бахметьев в 1877 г. предложил одноканальный вариант идеи Керна. В варианте Бахметьева нужно последовательно снимать уровни сигналов с селеновых пластин, последовательно передавать эти уровни по одному проводу и последовательно же «собирать» изображение на приемной стороне. Этот вариант не нашел практического применения из-за чрезвычайно сложной реализации аппаратуры, построенной по механическому принципу.

Однако «механическое телевидение» еще долго будет оставаться единственным способом передачи движущихся изображений, постепенно совершенствуясь. В 1884 г. немец П. Нипков разработал простое оптико-механическое устройство для передачи изображения. Тогда же появилось понятие развертки изображения. Передатчик и приемник Нипкова были устроены примерно одинаково: внутри вращался диск с отверстиями. Отверстия располагались по спирали и «сбегали» к центру. Вращение диска в передатчике и приемнике синхронизировалось. Поочередно фокусируясь на фотосопротивлении, осуществлялось разложение изображения, последовательная передача его на приемник. В приемнике, поскольку диск занимал то же самое положение, лампочка передавала полутона изображения, подсвечиваясь или убавляя яркость.

Как утверждают исторические источники, система Нипкова была вполне работоспособной, развертывала изображение на 1200 элементов. Механическое телевидение дожило до 30-х гг. XX в. В это время в Москве даже проводились пробные телепередачи, которые желающие могли принимать на расстояниях сотен километров, поскольку вещание велось на длинных волнах. Впечатление первых телезрителей описывает В. Т. Поляков: «Вы с волнением прильнули глазом к окошечку-экрану. Сначала вы ничего не различаете, кроме мелькающих полос: это мотор еще не вошел в синхронизм. Затем движение полос замедляется, останавливается, и вы различаете какую-то смутную тень — человека! Он шагнул, поднял руку. Вы все видите. Это ли не чудо?».

Проблемы механического телевидения стали очевидны еще на заре его зарождения. И некоторые ученые стали искать другие пути. Среди них — Борис Львович Розинг (1869–1933). В 1897 г., познакомившись с преподавателем электротехники Константиновского училища, капитаном К. Д. Перским, Розинг заинтересовался проблемой передачи изображений и начал исследования. Он использовал в своих опытах трубку Брауна, больше известную нам сегодня как осциллографическая трубка. Опыты имели успех, и уже в 1902 г. Розинг смог управлять перемещением луча в трубке на расстоянии, вычерчивать простейшие фигуры — круг, стрелку, овал. В 1907 г. он подает заявку на патент, но чувствует, что почивать на лаврах рано: несовершенство электронного телевидения очевидно, требуется продолжать работу. «Эти результаты оказались настолько грубыми, — пишет Розинг после получения патента, — что я решил вновь подвергнуть переработке все части прибора».

К 1928 г. Б. Л. Розингу удалось достигнуть четкости изображения на экране трубки в 48 строк. Как утверждают очевидцы, изображения на экране получались настолько четкими и яркими, что их можно было фотографировать. В конце жизненного пути Розинг активно выступал за разворачивание широких исследований в области электронного телевидения, доказывая бесперспективность любых механических систем.

Первая электронная передающая трубка была разработана в 1931 г. советским ученым С. И. Катаевым, в этом же году, независимо от Катаева, такую трубку создал американец русского происхождения Владимир Козьмич Зворыкин, ученик Розин га. Интересна судьба Зворыкина, родившегося в г. Муроме, в купеческой семье, учившегося в Петербургском технологическом институте и в 1919 г. волею судеб оказавшегося в США. Сам Владимир Козьмич так писал о деле своей жизни: «Когда я был студентом, я учился у профессора физики Б. Розинга, очень интересовался его работами и просил разрешения помочь ему. В это время я полностью понял недостатки механического телевидения и необходимость применения электронных схем». В 1930 г. Зворыкин был назначен директором лаборатории в компании «Радиокорпорация Америку» (RCA) и занялся разработкой одной из первых серьезных систем американского телевидения. Разработанная система вела прямые трансляции с Олимпийских игр, проходивших в Берлине в 1936 г.

А что происходило у нас в стране? В том же 1936 году П. В. Тимофееву и П. В. Шмакову выдается авторское свидетельство на новый вид передающей электронно-лучевой трубки с переносом изображения. Начинается эксплуатация первых телевизионных центров в Москве и Ленинграде. Московский передающий центр «раскладывал» изображение на 343 строки, а Ленинградский — на 240 строк при смене 25 кадров в секунду. Первый телевизионный приемник, как это принято считать, был не КВН-49, а ТК-1 с размером экрана 14x18 см. Он вышел в серийное производство в 1938 г.

Новый стандарт с разложением в 625 строк, использующийся и поныне, был принят у нас в стране в 1946 г. Стандарт значительно повысил качество изображения. Первые передачи цветного изображения состоялись в Ленинграде в 1960 г. К концу 1970-х гг. в стране работает уже более 1300 телестанций.

Сегодняшнее телевидение — цветное. В разных странах используются разные стандарты цветного телевещания, в нашей стране — «СЕКАМ-III». Стандарт, принятый в 1965 г. согласно соглашению между США и Францией, на сегодняшний день считается самым неудачным. Такой стандарт в мире практически никто не использует. Почему же СССР принял столь неудачное решение? Сыграли политические мотивы. Необходимо было что-то противопоставить США, в которых, как известно, используется другая система — PAL. В то время СССР «дружил» с Францией и принял их стандарт.

Простая телевизионная антенна для дачи

Как начинающему радиолюбителю практически прикоснуться к телевидению, изготовить что-то полезное своими собственными руками? Конструировать телевизионный приемник сложно даже для радиолюбителей с опытом, да и особого смысла в этом нет — имеющиеся в магазине модели удовлетворят все вкусы. А на дачный участок можно отвезти старый домашний телеприемник. Опыт показывает, часто «дачники» пытаются, не мудрствуя лукаво, включать в антенное гнездо кусочки проволочек, выводить их из садового домика наружу, развешивать подобно бельевой веревке. Пользы от такой антенны почти нет. Что же делать? Нужно установить направленную телеантенну.

Все правила устройства радиоприемных антенн «работают» и в случае антенн телевизионных: во-первых, изготовить саму антенну по определенным размерам, связанным с длиной принимаемой волны, во-вторых, надо согласовать антенну со входом телевизора, чтобы вся мощность принятого сигнала поступала по назначению, в-третьих, сориентировать ее на передающий центр максимумом диаграммы направленности — это увеличит уровень полезного сигнала и избавит от проникновения помех, приходящих с других направлений.