|
Батько телевізійного кабелю
Давид Шарля
Серед вчених так званої першої хвилі російської еміграції чимало відомих імен. Авіаконструктор І. І. Сікорський, найбільший фахівець в області теоретичної і прикладної механіки академік С. П. Тимошенко, "великий піонер каталітичних реакцій" академік В. Н. Іпатов, "батько телебачення" В. К. Зворикін ... Одне з місць в цьому славному ряду по праву належить чудовому вченому, видатному теоретику в області електрозв'язку Сергію Олександровичу Щелкунова.
На жаль, його ім'я і роль в історії розвитку техніки зв'язку довгі роки замовчувалися.
Сергій Щелкунов народився в Самарі в 1897 р Студент Московського університету, мобілізований в білу армію, пройшов з нею весь Сибір і опинився в Манчжурії. Потім - Японія і, нарешті, в 1921 р - США. Там він продовжив своє навчання, отримавши згодом вчений ступінь бакалавра, а потім і магістра математики у Вашингтонському університеті. У 1928 р в Колумбійському університеті Сергій Щелкунов захистив докторську дисертацію.
У 1934 р вчений розробив класичну електромагнітну теорію коаксіальних ліній і циліндричних екранів, показавши унікальну властивість коаксіальних кабелів - підвищення захищеності їх ланцюгів від взаємного впливу з ростом частоти (на противагу симетричним кабелям).
За своєю значимістю для електрозв'язку теорію Щелкунова можна порівняти з теорією потенційної завадостійкості в радіозв'язку, розробленої академіком В. А. Котельниковим в його докторської дисертації 1947 р
Щоб зрозуміти революційну суть зробленого Щелкуновим, звернемося до історії електрозв'язку. Телеграфні кабелі складалися з сукупності одиночних жив і "працювали", як прийнято говорити, по однопроводной несиметричною схемою - зворотним проводом кожної телеграфної ланцюга служила земля. З винаходом телефону і створенням телефонних кабелів для зменшення взаємних та зовнішніх впливів перейшли на симетричні двохпровідні ланцюга.
Вся історія розвитку систем зв'язку характеризується прагненням найбільш ефективно використовувати кабельні ланцюги, будь вони утворені мідними струмопровідними жилами або ж, як тепер, кварцовими светопроводящімі оптичними волокнами. Найбільш ефективно - по кожній парі жив передавати як можна більше телефонних розмов (каналів), т. Е. Застосувати так зване багатоканальне ущільнення ланцюгів. Щоб забезпечити нормальну якість телефонної розмови, потрібно передавати по лінії струми частот від 300 до 3400 Гц. Тому на один телефонний канал відводиться (з запасом) смуга частот в 4 кГц.
Історично перша система ущільнення, впроваджена в 1930 р, була двоканальної. За нею послідували 4-канальна, 12-канальна зі спектром переданих частот 12 - 60 кГц, далі 24-канальна (12 - 108 кГц), 60-канальна (12 - 252 кГц) і, нарешті, 120-канальна (12 - 252 і 312 - 552 кГц).
Подальшому збільшення частот передачі і, отже, зростання числа каналів перешкоджало все зростаюче взаємовплив симетр розмовах.
Відповідно до теорії Щелкунова співвісні розташування в коаксіальних парах обох циліндричних провідників обумовлює різний розподіл електричного поля в них. Внаслідок поверхневого ефекту щільність струму у внутрішньому провіднику зростає в напрямку його зовнішньої поверхні, а в зовнішньому, навпаки, струм концентрується в основному у внутрішній поверхні. Чим вище передана по коаксіальної парі частота, тим сильніше ефект перерозподілу струмів. Завдяки цьому струм перешкод від сусідніх коаксіальних пар все менше змішується з робочим струмом, отже, його вплив на якість передачі слабшає і взаємний вплив між коаксіальними парами зменшується. Таким чином, зовнішній провідник коаксіальної пари одночасно служить її екраном.
У 1935 р Щелкунов (зі своїми колегами - авторами ідеї застосування коаксіальних кабелів для ліній зв'язку Л. Еспеншідом і А. Еффель) висловив припущення, що по коаксіальному кабелю можна передавати телебачення або 200 телефонних розмов одночасно. Дійсність повністю підтвердила зроблений ним прогноз: техніка коаксіальних кабелів продемонструвала стрімкий розвиток - від 224 каналів і спектру частот 1 МГц до 10800 каналів по кожній коаксіальної парі і спектру частот 60 МГц.
Економічну ефективність коаксіальних кабелів ілюструють показники витрати міді на 1 канало. км: для симетричній ланцюга при 120-канальної системи передачі - 340 г, а для коаксіальної ланцюга при 10800-канальному ущільненні - всього 22 м
Коаксіальний кабель - єдиний тип кабелю, по якому поряд з телефонними розмовами можна було передавати телевізійні програми, передбачивши для кожного виду передачі певне (парне) число коаксіальних пар. У 60-ті роки передача телемовлення по коаксіальним кабелям проводилася між європейськими країнами, включаючи Радянський Союз, по мережах Євробачення і Інтербачення.
Подальшого розвитку коаксіальні кабелі не отримали, т. К. В 80-і рр. на зміну електричним кабелям стали приходити волоконно-оптичні - світловодні кабелі, які докорінно змінили ідеологію побудови ліній зв'язку.
Однак заслуги С. А. Щелкунова не вичерпуються лише створенням теорії коаксіальних ліній. Працюючи в американській телеграфної та телефонної компанії AT & T ( "Bell Systems"), він також стояв біля витоків створення хвилеводів, розробив математичну теорію електромагнітного поля в них, визначив можливі типи електромагнітних хвиль (мод), переданих по волноводам різного роду (циліндричним, прямокутним, еліптичних і ін.), що було використано в різних системах зв'язку і радіолокації. При цьому Щелкунов математично обгрунтував унікальну властивість симетричною магнітної хвилі Н01, коефіцієнт загасання якої при поширенні по циліндричним волноводам зменшується зі зростанням частоти, на відміну від інших хвиль (рис. 4). Так, на частоті 15000 МГц (15 ГГц) загасання хвилі в Н01 в сім разів Меєр Сергій Олександрович Щелкунов 2 травня 1992 року в віці 95 років.
Опублікована ним в 1934 р в журналі "Bell Systems Technical Journal" (v.13) фундаментальна стаття лягла в основу всіх вітчизняних монографій і підручників по коаксіальним кабелям. На жаль, під впливом ідеологічних догм ні в цих підручниках і монографіях, ні у виданнях Великої Радянської Енциклопедії ім'я С. Щелкунова не згадувалося. Прийшов час відновити історичну справедливість.
|