Виртуальный компьютерный музей.
Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → История развития электросвязи  → 

Привилегия № 6066 на приемник депеш

После чего на рубеже XIX и XX веков был изобретен кристаллический радиоприемник

Детекторный прием — целая эпоха в истории развития радиотехники. Радиоприемник с кристаллическим детектором и наушниками благодаря своей простоте и дешевизне долгое время был самым распространенным радиоприемным устройством. Главное его преимущество заключалось в том, что он не требовал источника электрического тока.

Открытие слухового радиоприема

Началось все с открытия слухового радиоприема, которое привело к появлению слухового радиоприемника. Это событие по-разному освещается в исторической литературе. Но, судя по всему, наиболее правдив в своих воспоминаниях Петр Николаевич Рыбкин, один из непосредственных участников этого открытия.

Летом 1899 года, вспоминал он, сотрудники Минного офицерского класса в Кронштадте, получив разрешение командования Военного ведомства, приступили к экспериментальным исследованиям по беспроволочной телеграфии между фортами острова Котлин. Так совпало, что как раз на этот период была на- мечена заграничная командировка профессора А. С. Попова, имевшая целью размещение заказов на радиоаппаратуру для экспериментов, а также знакомство с методикой преподавания электротехники в высших учебных заведениях. Сам Александр Степанович, как заведующий лабораторией Минного офицерского класса, разработал научную программу исследований, а ее выпол- нение поручил сотрудникам — ассистенту Петру Рыбкину и начальнику телеграфа крепости капитану Дмитрию Троицкому.

Программа состояла в следующем:
А. Практика воздушных змеев и техника пускания.
Б. Испытания:

а) выяснение зависимости между расстоянием связи и высотой мачты;
б) проверка новых когереров и реле;
в) влияние емкости антенны передатчика на мощность излучения;
г) подготовка сухопутных и морских команд;
д) оценка влияния самоиндукции приемной антенны на чувствительность приемника.

Растолковав сию программу научно-исследовательских работ своим сотрудникам, отец первой в мире системы радиосвязи преспокойно убыл в командировку. Для проведения экспериментов передающую радиостанцию установили в форте «Константин», а приемную — в форте «Милютин». Дальность телеграфирования составляла около 45 км. Сам А. С. Попов, находясь за границей, оставался в курсе хода исследований, в том числе организационных и технических неприятностей, благодаря переписке с П. Н. Рыбкиным. В одном из своих писем к нему он писал: «Все, что можно, увидел и узнал, говорил со Слаби и видел его приборы, был у Блонделя на станции в Булони. Одним словом, все, что можно, узнал и вижу, что мы не очень отстали от других…». (Французский физик Анре Эжен Блондель известен тем, что в 1891 году экспериментально определил скорость распространения электромагнитных волн (297600 км/с). Это подтвердило гипотезу о том, что электромагнитные колебания и свет имеют одну природу.)

Проведение экспериментов находилось не только под контролем заведующего лабораторией, но и под неусыпным вниманием Военного ведомства. Это учреждение довольно часто вызывало к себе с рапортом о ходе работ капитана Д. С. Троицкого. Все это говорило об огромной важности для армии исследований по беспроволочному телеграфированию на большие расстояния. Энтузиазм разработчиков и озабоченность военных подстегивались и тем, что за год до этого известному итальянскому радиотехнику Г. Маркони удалось передать радиотелеграфный сигнал на расстояние более 50 км.

В экспериментах на Балтийском флоте для приема сигналов использовался детекторный когерерный радиоприемник с электромагнитным реле, которое предназначалось для включения телеграфного аппарата. К радиоприемнику подключалась антенна, находившаяся на высоте 14 м. Однажды в ходе экспериментов исчез прием сигналов на телеграфный аппарат. Решили, что это связано с малой мощностью приходящего сигнала. На это указывало и то, что молоточек, встряхивающий когерер, оставался неподвижным, хотя радиосигналы передавались с соседнего форта. П. Н. Рыбкин предположил, что возникшая неисправность связана с поломкой нового электромагнитного реле, включенного на выходе приемника. Недолго думая, он подключил наушники вместо реле и отчетливо услышал в них телеграфные сигналы, посылаемые с форта «Константин» (рис. 1). Прием азбуки Морзе на слух означал, что когерер работает в режиме амплитудно-линейного детектирования без встряхивания металлического порошка. Немедленно была послана телеграмма А. С. Попову, который в это время уже был в Швейцарии, с текстом: «Открыто новое свойство когерера».

П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий открывают прием на слух азбуки Морзе. 1899 г.
Рис. 1. П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий открывают прием на слух азбуки Морзе. 1899 г.

Слуховой детекторный когерерный приемник. 1899 г.
Рис. 2. Слуховой детекторный
когерерный приемник. 1899 г.
Принципиальные схемы детекторных радиоприемников, разработанных А. С. Поповым. 1899 г.
Рис. 3. Принципиальные схемы
детекторных радиоприемников,
разработанных А. С. Поповым. 1899 г.

14 июня Александр Степанович возвратился из-за границы и сразу прибыл в Кронштадт, где в течение месяца занимался исследованием эффекта детектирования когерера. Результатом этих напряженных дней стала разработка схемы радиоприемника с использованием эффекта детектирования когерера и изготовление на ее основе реальной конструкции. Первый в мире слуховой радиоприемник был назван «Телефонный приемник депеш» (рис. 2). Слуховой радиоприемник имел чувствительность в несколько раз большую, чем радиоприемник с обычным когерером. Впоследствии А. С. Попов разработал несколько схем детекторных радиоприемников. Заложенные в них технические решения до сих пор используются при создании различных типов радиоприемников, в том числе и детекторных. Так, для повышения избирательности приема применяется индуктивная связь антенны с контурной катушкой, а для увеличения громкости звука — включение телефонов через низкочастотный трансформатор (рис. 3).

Рис. 4. А. С. Попов — изобретатель первых в мире конструкций: системы радиосвязи и кристаллического радиоприемника.1 октября 1900 г.
Рис. 4. А. С. Попов — изобретатель первых
в мире конструкций: системы радиосвязи
и кристаллического радиоприемника.
1 октября 1900 г.

Через месяц, 14 июля 1899 года, А. С. Попов подал в Комитет по техническим делам при Департаменте торговли и мануфактур России прошение о выдаче ему патента на разработанный детекторный когерерный радиоприемник с наушниками. К заявке были приложены: описание приемника, чертежи схем и квитанция Санкт-Петербургского губернского казначейства об уплате взноса в размере 30 рублей.

Вскоре, не дожидаясь официальной выдачи автору патента, парижская фирма «Дюкрете» организует производство телефонных приемников конструкции А. С. Попова. Немудрено, ведь процедура выдачи отечественного патента затянулась на целых два года. За это время ученому удалось запатентовать свое изобретение в Великобритании и Франции. Английский патент № 2797 от 7 апреля 1900 был выдан на «усовершенствование когереров для телефонной сигнализации». Интересно, что английское патентное бюро рассмотрело заявку в рекордно короткий срок, менее чем за два месяца. Патентование за границей принесло ученому определенный доход, а после его кончины дивиденды от этого изобретения продолжала получать его семья. Только 30 ноября 1901 года был наконец получен и русский патент — «привилегия № 6066 на приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн» (рис. 5). Изобретение детекторного слухового радиоприемника позволило России занять ведущие позиции в мировой радиотехнике.

Российский патент № 6066, выданный А. С. Попову на первый в мире слуховой детекторный радиоприемник (приемник депеш). 1901 г.

Рис. 5. Российский патент № 6066, выданный А. С. Попову на первый в мире слуховой детекторный радиоприемник (приемник депеш). 1901 г.

В январе-феврале 1900 года были построены радиостанции в южной части острова Гогланд и на острове Кутсало. Линия радиосвязи была готова к практической эксплуатации, и вскоре новая система радиосвязи, включающая в себя «телефонный радиоприемник депеш», на деле доказала свою эффективность. По стечению обстоятельств, уже утром 6 февраля (24 января по старому стилю) на Гогланде приняли первую официальную радиограмму. Отправлена она была в 9.00 часов лично А. С. Поповым из Санкт-Петербурга и содержала текст приказа начальника Главного морского штаба адмирала Ф. К. Авелана: «Командиру ледокола «Ермак» тчк Около Лавен-сари оторвало льдину с пятьюдесятью рыбаками тчк Окажите немедленно содействие спасению этих людей тчк Авелан». А в апреле 1900 года, после пятимесячного ледового плена, был наконец-то освобожден броненосец «Генерал-адмирал Апраксин», наскочивший на рифы у острова Гогланд в Финском заливе. В операции по спасению военного судна немаловажную роль сыграла система радиосвязи А. С. Попова. В том же месяце император Николай II наградил ученого денежной премией в 33 тыс. руб. за непрерывную работу по внедрению беспроволочного телеграфа в военно-морском флоте. К слову, уже в советское время, в память о неоценимой пользе радиотелеграфии в драматических событиях начала 1900 года в Финском заливе, 13 июня 1954 года на мысе Телеграфный острова Гогланд, на том месте, где стояла первая радиостанция, был сооружен обелиск с барельефом А. С. Попова, а на утесе установлена мемориальная доска.

Результаты исследований по беспроволочной телеграфии с применением слухового детекторного радиоприемника были доложены А. С. Поповым на Международном электротехническом конгрессе в Париже 8 августа 1900 года и получили общее научное признание.

Этапы совершенствования слухового приема

Появление слухового детекторного радиоприемника конструкции А. С. Попова подтолкнуло ученых разных стран к поиску наиболее чувствительных и стабильных конструкций детекторов (лат. detector — «открыватель» от detego — выявляю).

В 1902 году итальянский изобретатель Г. Маркони (G. Marconi) предложил практическую конструкцию магнитного детектора, который хотя и имел малую чувствительность, но был абсолютно надежен в работе. Устройство представляло собой некое подобие катушечного магнитофона, в котором ленточное кольцо из мягкой изолированной железной проволоки натягивалось на два вращающихся роликовых диска. Металлическая лента двигалась со скоростью 12,7 см/с внутри двух последовательно соединенных катушек, над которыми располагались два постоянных магнита. В схеме слухового радиоприемника магнитный детектор подключался первичными обмотками катушек к колебательному контуру, а вторичными — к наушникам. Лента, непрерывно двигаясь под полюсами магнитов, периодически перемагничивалась под средними одноименными полюсами магнитов. Из-за гистерезиса перемагничивание происходило с некоторым запозданием. Электромагнитные колебания, попадая в первичную обмотку катушек, сразу же приводили к уменьшению гистерезиса в железной ленте. Происходило ударное перемагничивание ленты, которое вызывало смещение силовых линий магнитного поля. В результате этого смещения во вторичной обмотке катушки возникал мгновенный ток и появлялся звуковой сигнал в наушниках.

Магнитный детектор Г. Маркони 1902 г.
Рис. 6. Магнитный детектор Г. Маркони 1902 г.

Радиоприемник с магнитным детектором имел большие габариты и вес (рис. 6), что сдерживало его широкое использование в гражданских и армейских передвижных системах радиосвязи. В то же время приемник с таким типом детектора получил распространение в морском флоте, он, в частности, был установлен на итальян ском королевском крейсере «Carlo Alberto» и печально известном океанском лайнере «Titanic». Следует отметить, что еще в 1897 году сотрудник Новозеландского университета, будущий всемирно известный атомщик Эрнест Резерфорд (Ernest Rutherford) создал также магнитный детектор, но основанный на другом явлении: уменьшении намагничивания стального стержня под влиянием электромагнитных волн.

Электролитический детектор и схема радиоприемника В. Шлемильха. 1903 г.
Рис. 7. Электролитический детектор
и схема радиоприемника В. Шлемильха. 1903 г.

Одно время казалось, что подходящая конструкция детектора найдена, но в конце 1903 года немецкий инженер Вильгельм Шлемильх (Wilhelm Schloemilch) изобрел очень чувствительный электролитический детектор. Он представлял собою небольшую стеклянную емкость с разбавленной серной кислотой, в которой размещались два платиновых электрода: один обычный, а другой — в виде иглы, острие которой находилось в электролите. Если подключить платиновую иглу и электрод, опущенный в жидкость, в цепь с быстроизменяющимся переменным током, то благодаря тому что сопротивление в направлении от острия к жидкости меньше, чем в обратном направлении, прибор работает как выпрямитель, или детектор. Для работы радиоприемника с электролитическим детектором требовалась гальваническая батарея (рис. 7). При включении радиоприемника детектор быстро поляризовался из-за процесса разложения жидкости. После вращения ручки потенциометра следовало подать на детектор напряжение 3,5 В, что соответствовало примерно такой величине электродвижущей силы, которая противодействует поляризации. Ток в цепи в этом случае близок к нулю. Появление сигнала в антенне радиоприемника нарушало поляризацию и способствовало мгновенному возрастанию тока, что приводило к колебаниям мембраны в телефонах. При отсутствии сигнала вновь происходила поляризация, и детектор был готов к приему нового радиосообщения. На радиоэлектронных схемах электролитический детектор изображался в виде чаши с жидкостью, в которую опущен стержень (линия). Благодаря своей высокой и стабильной чувствительности радиоприемники с электролитическим детектором на некоторое время потеснили приемные устройства с другими, менее совершенными детекторами.

Для понимания работы детекторов немалое значение имела научная монография русского ученого В. М. Ковалева «О детекторе Schlomilch`a», изданная в Киеве Императорским университетом св. Владимира в 1909 году. В книге дан анализ существовавших тогда конструкций детекторов, предложена их классификация, подробно исследована работа детектора Шлемильха и предложена теория, описывающая его работу.

Большое распространение в радиотехнике получил электролитический детектор конструкции канадского инженера Реджиналда Фессендена (Reginald Aubrey Fessenden), на которую он получил американский патент за № 727,331 от 19 апреля 1903 года. Детектор состоял из болометрической проволоки, помещенной в маленький столбик электролита. В течение десятилетия этот детектор (под названием «бареттер») считался наиболее чувствительным по сравнению с имевшимися в то время конструкциями, пока его не вытеснили другие, более совершенные устройства.

В 1907 году немецкий ученый Луи Остин (Louis W. Austin) предложил термодетектор. Он состоял из эбонитовой стойки, в ее верхней части располагалась алюминиевая пластинка, к которой под действием пружины прикасался теллуровый шарик. Степень прижатия шарика к алюминиевой пластинке регулировалась винтом, что позволяло выбирать необходимую плотность контакта. При включении этого детектора в цепь переменного электрического тока на зажимах прибора возникала термоэлектродвижущая сила определенного направления, вследствие чего сила тока в обоих направлениях получалась различной.

Упрощенный вариант кристаллического радиоприемника А. С. Попова. 1920 г.
Рис. 11. Упрощенный вариант
кристаллического радиоприемника
А. С. Попова. 1920 г.

В 1910 году портативный слуховой детекторный радиоприемник с электролитическим детектором конструкции П. Жего (P. Jego) был принят на вооружение французской армии. Он представлял собой слаботочный гальванический элемент, состоящий из стеклянной пробирки с электролитом в виде подкисленной воды. На дне пробирки находилась амальгама олова, внутрь которой был опущен толстый платиновый стержень. В таком элементе амальгама представляла отрицательный полюс, а платиновый стержень — положительный. Разность потенциалов элемента составляла менее одного вольта. К клеммам детектора подсоединялись телефонные наушники и приемная антенна. Принятый антенной электрический сигнал вызывал изменение величины тока, проходящего через наушники, заставляя их звучать. Приемник надевался на верхнюю пуговицу мундира телеграфиста, оставляя его руки свободными (рис. 11). Опытный оператор мог сразу читать сообщения, передаваемые азбукой Морзе, а неопытному приходилось вести запись сигналов карандашом в блокноте.

Исследования работы радиоприемника с электролитическим детектором проводились в самых различных условиях. В 1913 году аппарат конструкции «Telefunken» испытывался на воздушном шаре «Нордгаузен», принадлежавшем Саксо-Тюрингенскому воздухоплавательному союзу из г. Галле (Германия). Для антенны использовался провод длиной 100 м, который свешивался из воздухоплавательной корзины. Во время полета на приемник осуществлялся стабильный прием сигналов мощной радиостанции г. Норддейх, расположенной на расстоянии примерно 200 км.

Слуховые радиоприемники с электролитическим детектором применялись вплоть до 1914 года, но потом были окончательно вытеснены более совершенными радиоприемниками, в частности, с кристаллическим детектором.

Изобретение кристаллического радиоприемника

Схема кристаллического приемника и конструкция детектора А. С. Попова. 1900 г.
Рис. 8. Схема кристаллического приемника
и конструкция детектора
А. С. Попова. 1900 г.

А. С. Попов, продолжая совершенствовать конструкцию слухового детекторного радиоприемника, в том же, 1900 году создал первый твердотельный детектор, пригодный для практических целей. Это был кристаллический точечный диод с контактом стальных иголок и угольных шайб (рис. 8).

Телефонный кристаллический радиоприемник А. С. Попова. 1900 г.
Рис. 10. Телефонный кристаллический
радиоприемник А. С. Попова. 1900 г.

Конструктивно он был выполнен в виде эбонитового цилиндрического корпуса с навинчивающимися на его основания двумя крышками, внутри которых находились угольные диски (рис. 9). Между шайбами, параллельно большей оси корпуса, располагались подсжатые крышками стальные иголки, заостренные с обоих концов. Кристаллический диод был успешно применен ученым в детекторном телефонном радиоприемнике (рис. 10).

 

 

Рис. 9. Общий вид (а) и устройство (б) кристаллического детектора А. С. Попова. 1900 г.
Рис. 9. Общий вид (а) и устройство (б) кристаллического детектора А. С. Попова. 1900 г.

В 20-е годы ХХ века имел распространение упрощенный вариант кристаллического детектора конструкции А. С. Попова в виде контактной пары «металлическая монета — кусочек угля» (рис. 11). Следует заметить, что односторонняя электрическая проводимость некоторых минеральных кристаллов была обнаружена еще в 1874 году малоизвестным тогда директором гимназии Томаса в городе Лейпциг (Германия) Фердинандом Брауном (Karl Ferdinand Braun).

Схема кристаллического радиоприемника Г. Данвуди с использованием карборунда. Патент США № 837616 от 4 декабря 1906 г.
Рис. 12. Схема кристаллического радиоприемника
Г. Данвуди с использованием карборунда.
Патент США № 837616 от 4 декабря 1906 г.

Пионерские работы А. С. Попова в области создания кристаллическо- го радиоприемника стали определяющими в формировании крупного перспективного научного направления в радиоприеме и передаче информации, основанного на свойствах кристаллов, вслед за ними подобные конструкции кристаллических радиоприемников появились и за рубежом. Так, американский генерал Генри Данвуди (Henry Harrison Chase Dunwoody), пытаясь улучшить работу радиоприемника с электролитическим детектором, пришел к выводу, что его успешное действие зависит от качества контакта острия иглы с раствором электролита. Это натолкнуло исследователя на мысль заменить пару «жидкость — металлическая игла» другой, более устойчивой и надежной детекторной контактной парой. Среди множества предложенных им вариантов наиболее широкое распространение на практике имели пары, состоящие из двух касающихся ребрами кристаллов («карборунд — карборунд») и тонкого графитового стержня, касающегося своим острием поверхности кристалла («карборунд — графит»). Детектор «карборунд — графит» в сочетании с потенциометром и батареей американский изобретатель предложил в качестве замены электролитического детектора. Такое устройство действовало как выпрямитель и выделяло из поступающих электрических колебаний те импульсы, которые были вызваны в микрофоне оператором на передающей радиостанции. На это изобретение под названием «Система беспроводной телеграфии» Г. Данвуди получил американский патент № 837616 от 4 декабря 1906 года (рис. 12).

Кристаллический детектор конструкции Г. Пикарда с использованием угля и стальных иголок. 1902 г.
Рис. 13. Кристаллический детектор
конструкции Г. Пикарда с использованием
угля и стальных иголок. 1902 г
.

Научные исследования в этом направлении проводились и другими учеными. После работ Г. Данвуди, наиболее заметными явились результаты исследования инженера американской компании AT&TC (American Telephone and Telegraph Company) Гринлифа Пикарда (Greenleaf Whittier Pickard). В 1902 году он собрал кристаллический радиоприемник с угольным детектором, конструкция которого напоминала кристаллический детектор А. С. Попова (рис. 13). Однако Пикард не останавливался и продолжал кропотливый поиск наиболее эффективных кристаллов для работы в качестве детекторных пар «кристалл — металлическое острие». Осуществив проверку 31250 комбинаций материалов для детекторов, он обнаружил, что образец сплавленного кремния, полученного от Westinghouse Electric Company, дает самые лучшие результаты. На радиоприемник с кремниевым кристаллическим детектором он получил американский патент № 836,531 от 20 ноября 1906 года (рис. 14). Основное отличие кристаллического детектора Г. Пикарда состояло в том, что его детекторная контактная пара была образована кристаллом, к поверхности которого прикасался заостренный конец металлической пружинки. Электрод в виде пружинки позволял обеспечить необходимое усилие прижатия металлического острия к поверхности кристалла, а при желании еще и найти наиболее чувствительную точку приема путем установки острия на различные точки поверхности кристалла. Во время своих экспериментов ученый попутно открыл свойство двух находящихся в соприкосновении кристаллов пропускать ток только в одном направлении и предложил конструкцию детектора из двух кристаллов, получившего название «перикон».

Схема кристаллического радиоприемника Г. Пикарда с использованием кремния. Патент США № 836531 от 4 ноября 1906 г.
Рис. 14. Схема кристаллического радиоприемника Г. Пикарда с использованием кремния.
Патент США № 836531 от 4 ноября 1906 г.

После изобретений Г. Данвуди и Г. Пикарда были предложены кристаллические детекторы с иными контактными парами, например, в конструкции француза К. Тиссо (C. Tissot) использовалась контактная пара: «кристалл свинцового блеска — стальное или серебряное острие». Этот тип детектора, наряду с конструкцией Г. Данвуди «кристалл — заостренный графитовый стержень», получил наибольшее распространение. В 1910 го ду в широкой продаже появились кристаллические наборы Г. Данвуди, позволявшие всем желающим самим построить детекторный радиоприемник для приема радиопередач.

Общий вид кристаллического детектора для радиоприемника. 1920 г.
Рис. 15. Общий вид кристаллического
детектора для радиоприемника. 1920 г
.

Кристаллический детектор сразу занял достойное место в детекторном приемнике. Такое устройство не требовало гальванической батареи и работало от энергии электромагнитных волн, излучаемых радиостанцией. Детектор тех лет представлял собой проволочку, которая своим острым концом легко касалась поверхности кристалла полупроводника (галена или карборунда) (рис. 15). В месте касания проволочки с кристаллом двунаправленные токи высокой частоты преобразовывались в приемлемый для приема однонаправленный ток. Кристаллические детекторы того времени представляли собой полупроводниковые диоды с запирающим слоем, о чем тогда не было известно. На поверхности кристалла образовывалась пленка с другой проводимостью, вследствие чего между пленкой и телом кристалла создавался запирающий слой, обладающий односторонней проводимостью. Это и приводило к детектированию сигналов.

Всестороннее исследование свойств кристаллических детекторов провели в 1908–1910 годах японские ученые М. Китамура (Kitamura M.), Е. Иокояма (Iokoaima E.) и В. Ториката (Torikata W.). Среди сотни проверенных минералов им удалось выбрать наиболее чувствительные. Английский ученый физик Вильям Иклз (William Henry Eccles, 08.23.1875–04.29.1966) примерно в этот же период (1909–1911 гг.) провел сравнение отдельных типов детекторов и исходя из этого сформулировал теорию работы детектора. Он также одним из первых построил характеристику детектирования кристаллического диода.

Все бы ничего, но кристаллический детектор был очень капризным, пленка на поверхности кристалла, будучи невысокого качества, неоднородной структуры и малой прочности, приводила к неустойчивой работе детектора. Маленький толчок — и чувствительность падала, а в худшем случае, что бывало гораздо чаще, детектор вообще переставал работать. И приходилось начинать все сначала — уже в который раз браться за поиск новой точки чувствительности, царапая кончиком проволоки поверхность кристалла.

Задача фиксации острия на поверхности кристалла была решена только через 50 лет, в середине ХХ века, с появлением полупроводниковой промышленности. Сегодня выпускается широкий ассортимент кристаллических детекторов, по современной классификации они носят название «полупроводниковые точечные диоды». Для фиксации металлического острия на поверхности кристалла в этих полупроводниковых приборах используется метод электрической формовки, то есть мощные кратковременные импульсы токов пропускают через точечный контакт. При этом контакт разогревается, а кончик иглы сплавляется с полупроводником, обеспечивая механическую прочность. В области контакта образуется маленький полусферический р-n-переход. Такие диоды имеют устойчивые электрические параметры.

Большой объем научных исследований и технических наработок позволил промышленности многих стран мира наладить производство детекторных радиоприемников на основе кристаллических детекторов. Перед первой мировой войной в радиоэфире работало много искровых, дуговых и машинных радиопередатчиков, которые занимали широкие полосы частоты и мешали друг другу. Слушателям, чьи радиоприемники имели всего один входной колебательный контур, сложно было настроиться на определенную радиостанцию. На повестке дня встал вопрос о радиоприемниках с высокой избирательностью.

Кристаллический радиоприемник конструкции Дюкрете. 1924 г.
Рис. 16. Кристаллический радиоприемник
конструкции Дюкрете. 1924 г.

В России производством детекторных кристаллических радиоприемников с высокой избирательностью занимались различные фирмы. Наиболее известные конструкции принадлежали РОБТиТ («Русское общество беспроводной телеграфии и телефонов») и Радиотелеграфному заводу Морского ведомства (РЗМВ). В этих конструкциях, в зависимости от условий радиоприема, с помощью переключателя выбиралась простая схема (один входной колебательный контур) или сложная (несколько связанных входных контуров). В приемниках РОБТиТ использовались детекторы, имеющие рабочий контакт, образованный парой «цинкит — халькопирит», а также пары различных кристаллов со стальной иглой. Конструкцию детекторов РЗМВ отличало наличие в держателе сразу трех кристаллов, любой из которых можно было использовать при приеме радиосигналов. Детекторный радиоприемник этого производителя входил в комплект радиостанции, установленной на крейсере «Аврора» в феврале–марте 1917 года.

Радиоприемники с кристаллическим детектором сначала получили широкое распространение в армии, а с появлением в 20-е годы прошлого века сети широковещательных радиостанций — и в быту (рис. 16).

 

Бытовой кристаллический радиоприемник

Промышленный немецкий детекторный приемник. 1927 г.
Рис. 17. Промышленный немецкий
детекторный приемник. 1927 г.

В ХХ веке было разработано великое множество схем и конструкций детекторных радиоприемников (рис. 17). На многие из них авторы получили патенты, что говорило о новизне разработок. Некоторая часть из этих схемных решений используется до сих пор.

В нашей стране среди радиолюбителей пользовался большой популярностью детекторный приемник без конденсатора переменной емкости конструкции сотрудника Нижегородской радиолаборатории С. И. Шапошникова. Для настройки на радиостанцию в нем использовался вариометр, состоящий из двух цилиндрических катушек, намотанных звонковым проводом диаметром 1,5 мм. Описание конструкции этого детекторного приемника было помещено в популярном советском журнале «Радиолюбитель» за 1924 год (рис. 18). Схема детекторного приемника особенностей не имела, главное заключалось в простоте изготовления конструкции. Радиолюбители собирали карманные детекторные приемники, используя для этих целей портсигары, спичечные коробки и тому подобные «корпуса». На исходе 20-х годов детекторные приемники в СССР мастерили уже и многие меломаны — чтобы слушать прямые трансляции концертов из Лондона.

Страница журнала «Радиолюбитель» с описанием приемника С. И. Шапошникова. 1924 г.
Рис. 18. Страница журнала «Радиолюбитель» с
описанием приемника С. И. Шапошникова. 1924 г.

В русской глубинке слушают детекторный приемник. 20-е годы ХХ века
Рис. 19. В русской глубинке слушают
детекторный приемник. 20-е годы ХХ века

Детекторные радиоприемники выпускались отечественной промышленностью вплоть до середины ХХ века. Их появление в далекой российской глубинке давало ее обитателям возможность оперативно узнавать о последних событиях в родной стране

Общий вид советского детекторного радиоприемника П-2 с наушниками. 20-е годы ХХ века
Рис. 20. Общий вид советского детекторного
радиоприемника П-2 с наушниками.
20-е годы ХХ века
и за рубежом, получать другую информацию (рис. 19). Для того чтобы такой радиоприемник заработал (рис. 20), требовалось всего лишь подключить к его соответствующим гнездам наушники, антенну, заземление и кристаллический детектор (рис. 21). Сначала производилась настройка на радиостанции — вращением ручки переменного конденсатора или перемещением альсиферового сердечника внутри контурной катушки. После чего слушатель, пытаясь увеличить громкость, перемещал проволочку по поверхности кристалла детектора, то есть искал наиболее чувствительную точку приема. В промышленных приемниках нашла предпочтение обычная схема, состоящая из одного колебательного контура, детектора и высокоомных телефонов. Наибольшей известностью в те годы пользовались приемники, выпущенные отечественной промышленностью: «Комсомолец», «Волна», «ЗИМ-1» и др. Так, «Комсомолец» имел размеры 180?90?49 мм и весил 350 г. Плавная настройка на радиостанции производилась перемещением альсиферового сердечника внутри катушек с помощью небольшого кривошипно-шатунного механизма.

Звучит радиопередача по детекторному приемнику. Немецкий городок. 1920 г.
Рис. 22. Звучит радиопередача по детекторному приемнику. Немецкий городок. 1920 г.

Общий вид кристаллического детектора ДС-4 радиоприемника П-2
Рис. 21. Общий вид кристаллического
детектора ДС-4 радиоприемника П-2

В 30-е годы детекторный приемник стал неотъемлемой частью человеческого бытия (рис. 22). Известны портативные модели таких радиоприемников — например, в ручке зонтика, что позволяло его владельцу слушать радиопередачи даже во время прогулки. Одну из таких моделей запатентовали американцы М. Тайлор (Marcia Estambrook Taylor) и Джон Тэйлор (John Bellamy Taylor) в 1928 году (рис. 23).

В 1949 году стоимость детекторного приемника составляла 52–56 руб лей, электромагнитных наушников — 18 руб. 40 коп., а пьезо электрических — 28 рублей. Дешевый ламповый батарейный приемник «Родина» стоил почти в шесть раз дороже детекторного приемника. При этом абонентская плата за пользование детекторным приемником составляла 5 рублей в год, то есть в семь раз меньше, чем за ламповый (заработная плата начинающего научного сотрудника в нашей стране в то время составляла 1050 рублей, молодого инженера на заводе — 800 рублей). При бережном отношении детекторный радиоприемник мог служить очень долго, не требуя замены каких-либо радиодеталей, что имело немаловажное значение.

Зонтик-радиоприемник. 1928 г.
Рис. 23. Зонтик-радиоприемник. 1928 г.

И все же в трудные послевоенные годы далеко не каждый гражданин нашей страны мог приобрести полностью укомплектованный детекторный радиоприемник. Учеными ЛЭТИ (Ленинградского электротехнического института) Н. Богородицким и Ф. Евтеевым в 1949 году была разработана дешевая в технологическом производстве конструкция несложного детекторного приемника. По существу, приемное устройство представляло собой детекторный радиоприемник с контурной катушкой индуктивности, выполненной печатным способом на фарфоровом диске диаметром 120 мм и толщиной 8 мм. Монтажные соединения и витки катушки делались проводящей пастой, содержащей дисперсное серебро. Паста наносилась в спиральные канавки с обеих сторон диска. Диск обжигался в муфельной печи при температуре 8000 °С. Прочность соединения элементов схемы с поверхностью фарфорового диска получалась очень высокой. После этого на лицевой поверхности диска устанавливались два вращающихся диска керамических конденсаторов (типа КПК-2) и латунные трубочки-гнезда для подключения наушников, детектора, антенны и заземления. Радиоприемник не имел корпуса, а в случае загрязнения его можно было промыть в теплой воде с мылом, не боясь повредить радиокомпоненты. Этот необычной конструкции приемник способен был принимать на однолучевую антенну длиной 25 м и высотой подвеса ее верхнего конца 12 м с достаточной громкостью радиостанции диапазона волн от 270 до 700 м, расположенные на расстоянии до 100 км.

Отечественные промышленные детекторные радиоприемники предназначались для приема радиостанций в диапазонах длинных и средних волн. Для работы этих приемников требовалась стандартных размеров наружная антенна, а также заземление в виде металлического листа размером не менее 60?60 см, закопанное в землю на глубину 1–1,5 м. В основном в них использовался промышленный образец детектора, выполненный в пластмассовом корпусе, напоминающем штепсельную вилку. Один штырек такой вилки с помощью плоской металлической пластины присоединялся к чашечке с кристаллом.

Детекторный кристаллический радиоприемник. Конец ХХ века
Рис. 24. Детекторный кристаллический
радиоприемник. Конец ХХ века
Та, в свою очередь, имела шлиц под отвертку и конструктивно располагалась посредине корпуса, кристаллом вниз. Это позволяло, используя отвертку, вращать чашечку с кристаллом, к которому прикасался конец тонкой пружинки, соединенный с другим штырьком вилки. При вращении осуществлялся поиск чувствительной точки детектирования. Позднее, с освоением промышленностью производства точечных германиевых диодов, детекторы в виде штепсельной вилки продолжали выпускать, но внутри ее уже помещался германиевый точечный диод, выводы которого были припаяны к штырькам штепселя.

Сегодня, в XXI веке, детекторный радиоприемник, естественно, не может конкурировать с современными приемными устройствами на микросхемах. Зато сколько положительных эмоций способны принести истинному радиолюбителю сам процесс его создания и последующее слушание на нем радиопередач. Или же простыми методами, без источника постоянного тока и с малым количеством радиодеталей в схеме получить громкоговорящий прием радиопрограмм — думаю, это удовольствие гораздо более острое, нежели в случае использования промышленных приемных устройств.

 

 

Литература

  1. Рыбкин П. Н. Десять лет с изобретателем радио. М.: ГИЛВСР, 1945. 63 с.
  2. Чистяков Н. И. Петр Николаевич Рыбкин // Электросвязь. 1994. № 6. С. 36–37.
  3. Марченков В. Первый радиотехник А. С. Попов // Радио. 1995. № 3. С. 4–7.
  4. Письмо П. Н. Рыбкина А. С. Попову. Кронштадт, 27 мая 1899 г. Каталог «Коллекция А. С. Попова». СПб.: Звезда, 1995. С. 106–107.
  5. Попов А. С. Сборник документов к 50-летию изобретения радио. Л.: ГЖКИ, 1945. 255 с.
  6. Золотинкина Л. И., Урвалов В. А. Бизнес профессора Попова // IT News. 2004. № 24. С. 12–15.

Статья опубликована в журнале «IT news» № № 6, 7 2006 г.
Перепечатывается с разрешения редакции.
Статья помещена в музей 18.06.2007

Проект Эдуарда Пройдакова
© Совет Виртуального компьютерного музея, 1997 — 2017