Советская теоретическая радиотехника

Советская теоретическая радиотехника

Развитие теории советской радиотехники, прокладывающей путь практике, было тесно связано с успехами смежных разделов физики и математики. Эта связь была двусторонней. В свою очередь успехи отечественной радиотехкики содействовали развитию родственных областей физики, математики и других точных наук. Многие крупные открытия в области физики были осуществлены благодаря применению в физических опытах и исследованиях радиометодов.

В самых принципиальных вопросах современной физики можно без труда обнаружить влияние радиотехники. Колебания и волны занимают очень большое место во многих разделах электротехники, акустики, прикладной механики, строительных дисциплин и т. д. Однако более всего этот раздел был исследован и изучен именно потому, что в нём нуждалась радиотехника.

Ко времени Великой Октябрьской социалистической революции теоретическая радиотехника заметно отстала от практического уровня техники. Между тем появление новых методов и устройств (переход на работу незатухающими колебаниями, расширяющееся применение электронных ламп) требовало возможно более быстрого сокращения разрыва между теорией и практикой для обеспечения дальнейшего движения вперёд. Немногочисленным советским радиоспециалистам первых лет Октября нужно было не только разрабатывать методы расчёта радиосхем с электронными лампами, но и создавать теорию работы ламп, научные методы расчёта и конструирования электронных ламп самого разнообразного назначения, проектировать новые радиостанции не на основе случайного накопленного практикой военных лет опыта, а в соответствии с поставленными задачами. В решении коренных теоретических вопросов советской радиотехники основную работу выполнил академик М. В. Шулейкин. Трудно указать такую область радиотехники, в которой не было бы крупнейших работ М. В. Шулейкина. Именно ею работы явились прочным фундаментом, на основе которого и сам Михаил Васильевич и его многочисленные ученики в последующие годы успешно развивали как теоретическую, так и инженерную радиотехнику. Советские радиоспециалисты по праву считают М. В. Шулейкина одним из основателей советской радиотехники, создателем крупнейшей школы радиоспециалистов, из которой вышли как профессоры наших радиотехнических учебных заведений, так и научные работники и радиоинженеры, работающие в самых разнообразных областях практической радиотехники.

Михаил Васильевич Шулейкин.

Продолжателем дела А. С. Попова в Военно-Морском Флоте Советской страны стал А. И. Берг, руководивший группой морских радиоспециалистов. Основные работы этой группы были направлены на перевооружение кораблей флота современной радиоаппаратурой. Совмещая эту деятельность с воспитанием, организацией и развитием школы радиоспециалистов в Ленинграде, А. И. Берг наряду с М. В. Шулейкиным в Москве был учителем нескольких поколений радиоинженеров, преподавателей втузов, военных академий, научных работников наших многочисленных научно-исследовательских организаций.

Широкое победоносное внедрение электронных ламп в радиотехнику было той основой, на которой ещё одна многочисленная группа советских радиофизиков во главе с академиками Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси создала учение о так называемых нелинейных колебаниях. Это учение, применяемое в настоящее время в широких масштабах не только в радиотехнике, но и в самых отдалённых на первый взгляд областях науки и техники, было развито в СССР и на первых же порах стало обгонять, а в настоящее время опередило на недосягаемое расстояние всё, что было сделано в этой области за рубежом.

Нелинейные колебания особенно свойственны схемам и радиотехническим устройствам, в которых применялись электронные лампы. Работа таких устройств не зависела от начальных условий режима, схема с лампой не подчинялась закону Ома, сама по себе лампа в схеме вызывала изменение режима, обусловливала появление новых частот колебаний, их преобразование. Нелинейными в своём существе оказались такие распространённые методы радиотехники, как стабилизация частоты, модуляция, детектирование, синхронизация. Остро чувствовалось, что прежние линейные методы исследования схем с лампами неудовлетворительны, не дают должных результатов, но нового метода исследований разработано не было. Академики Мандельштам и Папалекси в своих работах показали, что нелинейная радиотехника может развиваться на основе строгих методов решения вопросов динамической устойчивости периодических процессов, разработанных ещё в 90-х годах прошлого столетия знаменитым русским математиком А. М. Ляпуновым.

Одной из первых разработок нелинейной школы был вопрос об автоколебаниях. Так называются колебания, происшедшие в системе не под влиянием внешнего воздействия, а из-за способности самой системы поддерживать возникшие в ней колебания. Так, например, всякий радиопередатчик представляет собой по существу автоколебательную систему. Но если в радиотехнике автоколебания нужны, то существуют случаи, когда такие колебания опасны и нежелательны, например, в различных машинах, строительных сооружениях. Разработка вопросов автоколебаний в радиотехнике привела к тому, что исследование этих колебаний в других отраслях техники значительно упростилось. Укажем, например, что такими методами пользуются в практической аэродинамике, когда надо бороться с автоколебаниями самолёта, возникающими под действием потока воздуха.

В изучении особенностей коротких, а затем и ультракоротких волн, занимающих в современной радиотехнике первенствующее место занимали работы советских радио-специалистов. Начало работам по особенностям распространения коротких волн в ионосфере положил М. В. Шулейкин, первым и много ранее, чем зарубежные учёные, указавший на необходимость учёта сложной структуры ионизированной атмосферы.

Широко известна формула М. В. Шулейкина, выведенная им и опубликованная ещё в 1923 г. Опубликованная за рубежом только в 1931 г. формула Вандер-Поля оказалась по существу целиком совпадающей с результатами М. В. Шулейкина.

Уже в 1932 г. А. И. Щукин, систематизировав накопившиеся к тому времени опытные данные, разработал метод расчёта напряженности поля на коротких волнах. Аналогичные работы зарубежных учёных были опубликованы значительно позднее.

Акад. Б. А. Введенский в 1926–1928 гг. первым разработал закон распространения ультракоротких волн на близких расстояниях. Из его формулы следовало, что ввиду интерференции прямого и отражённого от земли луча, убавление напряжённости электромагнитного поля над сухой почвой происходит гораздо быстрее (в первом приближении квадратично с расстоянием), чем для длинных волн, и в значительной мере зависит от высот передающей и приёмной антенн. Аналогичный вывод появился в зарубежной печати на пять лет позже. В 1935 г. Б. А. Введенский опубликовал результат своих дальнейших работ — закон диффракционного распространения.

Колебания сверхвысоких частот были получены в России ещё известным физиком П. Н. Лебедевым. Уже в советский период физик Глаголева-Аркадьева в 1922 г. разработала излучатель и с ним получила волны длиной короче 1 миллиметра. Академик Б. А. Введенский со своими учениками А. Г. Аренбергом, Астафьевым и др. вёл опыты по радиосвязи на ультракоротких волнах на земле, с аэростатом и самолётами. В дальнейшем была построена первая в мире радиовещательная станция, работавшая на ультракоротких волнах. Последующие опыты проводились с применением первых магнетронов отечественного происхождения. В Советском Союзе были разработаны инженером Н. Д. Девятковым и конструкции электронных ламп — триодов сантиметрового диапазона. После того как результаты советских разработок были опубликованы в нашей печати, эти конструкции заимствовали иностранные учёные, прекратив дальнейшие бесполезные попытки создать свои собственные лампы.

Советские конструкции металлических триодов для дециметровых волн явились основой для разработки в Германии металло-керамических ламп, дисковых триодов в Англии и США, а теоретические разработки советских учёных Г. А. Гринберга и В. Е. Никольского — основой теоретических исследований работы электронных ламп на сантиметровых волнах. Основные принципы конструкции отражательного клистрона — лампы, применяющейся для работы на сантиметровых волнах, впервые были опубликованы в нашей печати, и только после этого появились работы на эту тему за рубежом.

Приоритет теоретических исследований, осуществляемых советскими радиоспециалистами, их более высокий уровень по сравнению с подобными же работами за рубежом — не случайное явление. Иных результатов и нельзя ожидать от науки, развивающейся в условиях планового социалистического хозяйства и заботливо опекаемой нашим правительством, в противоположность условиям капитализма, из-за анархии которого зачастую новые исследования и открытия оказываются противоречащими интересам отдельных крупных капиталистических фирм и встречают поэтому бешеное сопротивление их ведению. Оценивая достижения науки как средство выкачивания новых прибылей или обеспечения мирового господства, капиталистические круги признают науку на словах, а на деле покровительствуют только тем областям её, от которых можно ждать немедленного увеличения сверхприбылей или надеяться на реализацию бредовых идей о господстве над миром.