Чтобы освоить короткие волны, нужно было усилить напряжения высокой частоты. Усилители на триодах для этого не годились: они работали неустойчиво и ненадежно.
Две любые пластины, разделенные промежутком, образуют конденсатор: в триоде между проволочными выводами от сетки и анода тоже образуется емкость (конденсатор), и она значительна. А емкость, не пропуская постоянный ток, свободно пропускает переменный, особенно ток высокой частоты. Поэтому при усилении высоких частот емкость между сеткой и анодом начинала оказывать вредное воздействие. Часть усиленного напряжения поступает с анода через эту емкость обратно на сетку. Работа лампы становится неустойчивой, возникает самовозбуждение, лампа начинает работать как генератор, и усиление прекращается.
Устранить вредное действие этой емкости удалось, поместив между первой управляющей сеткой и анодом еще одну, экранирующую сетку. Емкость между сеткой и анодом уменьшилась.
Так как в лампе стало четыре электрода, ее назвали тетродом. Но и тетрод не свободен от недостатков: экранирующая сетка слишком усердно помогает разгонять электроны, и они с такой силой ударяются в анод, что выбивают из оболочек его атомов так называемые вторичные электроны. Часть этих электронов притягивается обратно к аноду, а часть долетает до экранирующей сетки и создает обратный — динатронный ток. Этот эффект, называемый динатронным, приводит к самовозбуждению усилителя или к сильным искажениям сигнала.
Мощность, потребляемая громкоговорителем радиоприемника или кинескопом телевизора, достигает 10—30 вт. Такую мощность сигнал радиостанции доставить не может. Дополнительная энергия доставляется по электрической сети или от батарей, которыми питается приемник. Слабые электрические колебания во входном контуре управляют выключением батареи. Одним словом, усилить электрические колебания — это значит использовать их энергию для включения и выключения источников питания. Хотя энергия колебаний и очень мала, она достаточна, чтобы привести в действие переключатель.
В жизни мы сплошь да рядом встречаемся с подобными явлениями. У автомобиля мощный двигатель, он может везти десятки тонн груза. Шофер управляет двигателем автомобиля, включая сцепление. По сравнению с силой двигателя сила шофера мала, но ее достаточно, чтобы «включить» могучую машину. Электрические колебания входного контура, управляющие включением батареи, играют роль шофера.
Входной контур управляет включением батареи, включая ее столько раз в секунду, сколько совершается колебаний в нем самом. Иными словами, в цепи управляемого источника тока создаются электрические колебания, частота которых та же, что и у управляющих колебаний, а мощность гораздо больше. Такое использование слабых электрических колебаний и называется усилением.
Основы радио заложены величайшими открытиями науки XIX в. Первые из этих открытий сделал знаменитый английский физик Майкл Фарадей. Он положил начало представлению об электрическом и магнитном полях. Фарадей пришел к выводу, что электрическое и магнитное поля возникают в пространстве и распространяются на бесконечные расстояния с громадной скоростью. Соотечественник Фарадея — Джемс Максвелл развил его учение и создал теорию электромагнитного поля. Максвелл доказал, что любое изменение электрического поля влечет за собой изменение магнитного поля. Если по проводнику течет переменный электрический ток, вокруг него возникает электромагнитное поле и распространяется в пространство со скоростью света. Максвелл первым предположил, что и свет — это электромагнитное излучение.
В 1886—1889 гг. немецкий физик Генрих Герц открыл способ получать и обнаруживать электромагнитные волны. Он экспериментально доказал, что они распространяются со скоростью света, отражаются от металлических поверхностей, преломляются призмой из парафина и т. п.
Герц получал электромагнитные волны при помощи катушки Румкорфа в искровом промежутке между двумя шариками. Большое вогнутое металлическое зеркало, подобно прожектору, отражало эти волны пучком ко второму такому же устройству, служившему приемной антенной.
Когда в первом разряднике проскакивала искра, во втором появлялись маленькие искорки: электромагнитное излучение вызывало в приемном резонаторе появление высокочастотного электрического тока. (Подробнее о работах Фарадея, Максвелла и Герца см. в ст. «Электромагнитное поле»).
Герц не оценил значение сделанного им открытия. Он заявил, что не видит для него практического применения. Но всего через 10 лет это, казалось бы, не подающее надежд дитя, подобно андерсеновскому гадкому утенку, заставило говорить о себе весь мир. А еще через 20 лет оно само разносило голоса людей по всей планете. Изобретатель радио А.С. Попов доказал, что электромагнитные волны могут быть применены для передачи сигналов через пространство.
В опытах Герца, которому удавалось обнаруживать электромагнитные волны всего в 2—3 м от их источника, Попов увидел принципиальную возможность принимать их на любом расстоянии.
«Говорит Москва!» И миллионы людей во всех концах нашей страны, во всех уголках планеты слышат голос человека, говорящего в Москве.
Москва слышит голоса моряков, ушедших в далекое плавание, зимовщиков, исследующих Южный континент и Северный полюс... В далекой Якутии молодой врач должен делать сложную операцию; он не может ждать и не имеет права ошибиться, и ему помогает советом опытный коллега, находящийся за несколько тысяч километров...
Весь мир слышал голос первого космонавта Юрия Гагарина: «Полет проходит нормально!»
Все это — радио, великое чудо, созданное руками и гением человека. Это воплощенная мечта человечества, веками стремившегося говорить, слышать и видеть на расстоянии.
«Там-там-там...» — рокотали барабаны в джунглях. Это первобытное «радио» Африки несло важную весть от селения к селению.
На деревянных вышках в заокской степи один за другим вспыхивали костры. Их зажигали дозоры, предупреждающие о приближении воинственных кочевников. Костер на последней вышке видел дозорный Кремля, и вот уже над столицей гудел тревожный набат, созывая москвичей на защиту родного города...
Прошли века, и теперь важные для народа вести передает радио, спасает жизнь тысячам людей, предупреждая их о непогоде, о штормах и буранах. При землетрясении у берегов Южной Америки рождается гигантская волна цунами, почти со скоростью звука двигающаяся на острова и Азиатский материк. Только радиоволны могут обогнать ее и вовремя предупредить людей об опасности.
Радио со спутников и космических станций сообщает нам важные данные о космосе: радиосигналы доносят до нас «голоса» Вселенной и расшифровывают тайны мироздания.
Изобретение радио решило сразу две проблемы — максимальную быстроту сообщений (300 000 км/сек) на любое расстояние и их передачу большому количеству людей. Ни у одного вида связи не было и нет такой громадной аудитории.
Радио — величайший триумф науки и техники. И радио — важнейшее средство научно-технического прогресса. Успехи в освоении космоса, в познании Вселенной, в раскрытии тайн микромира, в автоматизации были бы невозможны без радио и радиоэлектроники.