Открытие А. С. Поповым роли приёмной антенны, являющееся само по себе крупным самостоятельным изобретением в деле развития беспроволочной связи, было отнюдь не случайной находкой. Проводя испытания своей станции еще в стенах физического кабинета Минной школы и относя прибор на всё большее и большее расстояние от вибратора, Александр Степанович заметил, что приём электромагнитных волн получался увереннее, когда станция находилась у стен кабинета, по которым были проложены электрические провода. Наблюдения помогли установить роль подобной проводки и использовать это открытие для повышения чувствительности прибора к приёму сигналов. В радиотехнике известен закон так называемой обратимости антенн: любая антенна, хорошо принимающая электромагнитные волны, не менее хорошо работает и будучи присоединённой к передатчику электромагнитных волн. Таким образом, открыв приёмную антенну, А. С. Попов в дальнейшем присоединил антенну и к передатчику электромагнитных волн.
Итак, первую поставленную перед собой задачу изобретатель решил. Он создал приёмную станцию, значительно превосходящую по своей технической завершённости и высокой чувствительности проволочный резонатор, устранив этим наиболее слабое звено всего устройства, необходимого для осуществления беспроволочной связи. Теперь требовался источник электромагнитных колебаний, более мощный, чем вибратор. В самом первоначальном периоде опытов А. С. Попова таким источником явились грозы — электромагнитные волны, существующие в природе. Установив при одном из опытов в саду Минной школы, что приёмная радиостанция отзывается на сигналы и тогда, когда вибратор не работает, Александр Степанович понял, что его приёмник воспринимает грозовые разряды. Так была создана вторая конструкция приёмной радиостанции — «грозоотметчик», прибор, предупреждавший заблаговременно своими звонками о приближении грозы. Кроме звонка, к этому прибору был присоединён и пишущий телеграфный аппарат, служивший для регистрации сигналов на ленту и без присутствия оператора на станции.
Наружный вид грозоотметчика.
7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества А. С. Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Как указано в протоколе заседания, доклад сопровождался демонстрацией прибора в действии, причём источником колебаний служил находившийся поблизости вибратор. Этот знаменательный день и является днём изобретения радио А. С. Поповым. Столь скромно озаглавленный доклад на самом деле представлял собой сообщение изобретателя о возможности применения электромагнитных волн для осуществления беспроволочной связи, подтверждённое демонстрацией работы аппаратуры. Недаром свой доклад А. С. Попов закончил словами:
«В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией».
Эти знаменательные слова, свидетельствующие о том значении, которое придавал А. С. Попов своему изобретению, вместе с тем говорят и о чрезвычайной скромности изобретателя, его высокой требовательности к себе и к своей работе. На самом деле, каких-либо крупных принципиальных усовершенствований схема приёмной радиостанции, разработанная Александром Степановичем, в последующие годы не потребовала. В очень скором времени (осенью 1895 г.) его первый радиоприёмник с добавлением пишущего телеграфного аппарата, уже применявшегося ранее в опытах Попова, стал подлинной практически работающей приёмной радиостанцией. Не пришлось искать и источник электромагнитных колебаний, обладающий «достаточной» энергией. Эту задачу выполнял вибратор, в корне реконструированный и усовершенствованный А. С. Поповым.
А. С. Попов принимает первую в мире радиограмму. С картины художника Шимко.
Содержание доклада А. С. Попова в Русском физикохимическом обществе в переработанном и дополненном автором виде было опубликовано в первом выпуске журнала этого общества за 1896 г. под названием «Прибор для обнаружения и регистрирования электромагнитных колебаний», а также в журналах «Электричество» и «Метеорологический вестник» в том же году.
Участники этого исторического заседания О. Д. Хвольсон и В. К. Лебединский вспоминали, что по окончании доклада все слушатели тепло приветствовали Александра Степановича.
Уезжая весной 1895 г. в Нижний-Новгород, А. С. Попов передал свой грозоотметчик университетскому товарищу Г. А. Любославскому, заведывавшему метеорологическим кабинетом Лесного института. Здесь станция была присоединена к прибору, спускавшемуся с верхушки мачты на крыше здания, т. е. к настоящей, по современным представлениям, антенне, и работала длительное время. В Нижнем-Новгороде А. С. Попов построил второй грозоотметчик и пользовался им как сигнализатором приближения грозы, во время которой, по правилам эксплуатации электролиний того времени, следовало выключать и заземлять воздушные провода с целью защиты их от разрушения при возможном прямом ударе молнии.
В январе 1896 г. А. С. Попов демонстрировал свой прибор в Кронштадтском отделении Русского технологического общества и говорил в своём докладе о желательности испытания работы прибора на значительных расстояниях. Во время доклада демонстрировался приём электромагнитных сигналов от вибратора, расположенного в другом здании.
24 (12 марта) 1896 г. на очередном заседании Русского физико-химического общества изобретатель показал первую в мире передачу и приём радиограммы. Во время этого доклада П. Н. Рыбкин сидел у вибратора, установленного в здании химической лаборатории университета на расстоянии 250 метров от физической аудитории, где происходило заседание общества и где была установлена приёмная радиостанция. Сигналы записывались на телеграфную ленту.
Приёмная радиостанция А. С. Попова периода 1896 г.
Председательствовавший на заседании проф. Ф. Ф. Петрушевский следил за записью точек и тире на ленте и по таблице телеграфной азбуки расшифровывал их, воспроизводя на учебной доске каждую букву.
Можно утверждать, что этими опытами и демонстрациями работы аппаратуры беспроволочной связи закончился начальный этап изобретения радиотелеграфа. На очередь теперь стали работы по практическому применению нового средства, подаренного миру русским учёным.
Работы А. С. Попова заложили прочный фундамент основ современной радиотехники. Насколько удачно было техническое решение задачи, найденное А. С. Поповым в результате его упорной работы, видно хотя бы из того, что все последующие конструкторы приборов беспроволочной телеграфии полностью копировали схемы Попова, использовали развитые им идеи.
Практически А. С. Попов располагал всем необходимым для осуществления на первых порах беспроволочной радиосвязи: имелся передатчик-вибратор, реконструированный и усовершенствованный А. С. Поповым так, что он стал достаточно мощным источником электромагнитных волн, а также пишущий радиоприёмник. День 7 мая 1895 г. потому и считается днём изобретения радио, что вся нужная для беспроволочной связи аппаратура была уже создана изобретателем и опробована.
Что же сделал А. С. Попов для радиотелеграфии? Он первый создал совершенно не встречавшуюся ранее схему прибора, осуществлявшего приём радиосигналов. В этот прибор входили детали, частично известные и ранее, но их сочетание, равно как и коренное улучшение работы волноуказателя, превратившее его из капризной лабораторной конструкции в исправно действовавшее автоматизированное устройство, принадлежит Попову.
Приёмная станция А. С. Попова была проста, легка и безотказна в работе. Конструкция станции А. С. Попова была настолько продумана и закончена, что многие экземпляры этих станций, находясь в дальнейшем в длительной практической эксплуатации, работали безотказно. Аппаратура, изготовленная изобретателем, позволяла вести приём сигналов неопределённо долго, с постоянной чувствительностью.
Изобретение Поповым приёмной антенны и присоединение ее к передатчику обеспечило решение поставленной изобретателем задачи — увеличить дальность действия радиосвязи.
Усовершенствованный А. С. Поповым волноуказатель стал основной технической частью всех приёмников электромагнитных воли первых лет радиотелеграфии. Через 5 лет сам изобретатель заменил его ещё более чувствительным кристаллическим детектором.
Учитывая, что при связи на больших расстояниях принимаемые сигналы будут слабыми, А. С. Попов применил в своей схеме электромагнитное реле, которое под воздействием приходящих колебаний пускало в ход пишущий прибор. Это сразу чётко намеченное разделение цепей приёмной схемы в дальнейшем было усовершенствовано выделением цепи антенны, введением промежуточного контура, осуществлением настройки.
