Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №41 (январь) 2017
Разделы: История
Размещена 23.01.2017. Последняя правка: 19.02.2017.

Роль Попова в создании радиотелефона и радиовещания

Мальцев Сергей Николаевич

нет

АО ЧРЗ Полет (Радионавигация)

Ведущий инженер

Аннотация:
В данной статье описывается малоизвестные факты изобретения первого радиотелефоного приемника и полупроводникового детектора амплитудной модуляции Александром Степановичем Поповым. Статья описывает реплику приемника Попова в современных условиях.


Abstract:
This article describes a little-known details of the invention the first wireless telephone receiver and a semiconductor detector of amplitude modulation of Alexander S. Popov. The article describes replica of Popov receiver today.


Ключевые слова:
история радио; Попов; радиотелефон; полупроводник; детектор АМ.

Keywords:
history of radio; Popov; radiotelephone; semiconductor; detector AM.


УДК 94 + 621.396

Изобретение Герцем в 1888 году передатчика и приемника высокочастотных электромагнитных колебаний, названных в начале Герцевыми а позднее радиоволнами, повлекло за собой серию экспериментов и изобретений учеными в разных странах, связанных с этими волнами. Был среди них и наш соотечественник Попов А.С. Он уже в 1890 году собрал приемник и передатчик герцевых волн для демонстрирования их действия на расстоянии в МОК, где он преподавал электротехнику.  Уже тогда его не удовлетворил приемный резонатор герца и Попов заменил его на электроскоп с проволочной сеткой, чтобы эффект приема был виден слушателям курсов в не затемненном помещении и без лупы, как это было с рамкой герцевого резонатора. Однако Попов на этом не остановился и в последующем изобрел схему преемника с автоматическим декогерированием когерера Бранли, а также регистратор электромагнитных волн грозовых разрядов с самописцем. Эти самые первые радиотехнические устройства нашли применение в некоторых областях науки и техники и серийно выпускались являясь тем самым первыми серийно выпускаемыми радиотехническими приборами.

За год с мая 1895 года Кронштадской  мастерской братьев Колбасьевых было изготовлено не менее  4х радиоприемников: для регистрации гроз на Метеостанции лесного института, для предупреждения о грозах на электростанции Нижегородской ярмарки, для исследований радиопомех в Петербургском Электро-технического институте, для исследований солнечного затмения 27.07.1896 года профессором Томского Императорского Университета Капустиным.

В это время Попов занимался и радиопередатчиком, например заменил механический прерыватель, прерывателем Венельта, что было инновационно. В декабре 1895 года Попов о своем устройстве написал: «может быть применен к передачи сигналов … как только будет найден источник таких колебаний, обладающей достаточной энергией».

Однако только 2.06.1896 года  появился молодой Маркони со своим патентом, который не только организовал разработку и изготовление самого мощного в мире генератора волн герца и высокой антенны, но и доказал на практике что герцевские радиоволны могут быть приняты за горизонтом, это являлось научным открытием, объясненным Хевисайдом только в 1902 году. Это очень помогло Попову продвигать свои идеи в российском военно-морском ведомстве. Ведь аппаратура Маркони мало чем отличалась от аппаратуры Попова. Оказалось, что достаточно удлинить антенну и дальность связи значительно возрастает.

Однако самое большое влияние на радиотехнику имело изобретение Поповым телефонного радиоприемника, который и определил основное направление дальнейшего развития радиотехники, так как после этого большинство радиоприемников были слухового типа.

Актуальность темы телефонного приемника Попова заключается в том, что до сих пор в мировой историографии нет единого мнения, как появился радиотелефон и радиовещание. Их изобретателями называют: Чандру Босе, Маркони, Де Фореста, Фессендена. Реже всего упоминают Попова А.С., что некорректно. Однако исторические документы все расставляют по своим местам.

Новизна статьи в том, что в ней рассматриваются документы не одного изобретателя, а нескольких, и в исторической последовательности и с учетом ранее не рассматривающихся документов и современных радиотехнических данных.

В работах на тему телефонного радиоприемника Попова обычно пишут, начиная с открытия телефонного свойства когерера ассистентами Попова Рыбкиным и Троицким. [3] Однако Попов в своей привилегии на изобретение №6066 заявленой 14 июля 1899 года пишет: «Это новое свойство случайно обнаружено с трубкой, мной изобретенной для телеграфа без проводников». Уже тогда Попов называл свой прибор не когерером, а «чувствительной трубкой». Когда же он сделал это изобретение?

  Известно письмо Попова, относящееся к 16 апреля (ст. ст.) 1898 года и адресованное проф. Капустину, за год до открытия телефонного эффекта. Где он пишет: «…В чувствительной трубке хорошо употреблять вместо опилок мелкий стальной бисер…». Цель изобретения понятна, Попов стремился упростить и удешевить изготовление когереров, понимая, что с бисером вместо опилок это уже не когерер, а другое устройство. Однако требовались полевые испытания на большую дальность. Он поручил эти испытания своим помощникам. После обнаружения ими звукового эффекта, Александр Степанович проделал множество опытов для выяснения параметров и  оптимальных схем, а так же принципов работы. Попов писал в привилегии: «По-видимому, для действия трубки в указанном смысле необходима известная степень окисления металла, служащего в ней, его твердость и самый вид зерен металла.» То есть, он вполне понимал, что в трубке действующим веществом был окисел железа – полупроводник. Согласно современным представлениям Феррооксид FеО относится к оксидным полупроводникам с электронной P электропроводностью, ширина запретной зоны AW- 2,2 эВ.[6]. Схема «чувствительной трубки» Попова на современных комплектующих эквивалентна двум встречно параллельным диодам. Схема проверена мной на диодах Шотки (1N5817). Схема работает аналогично схеме Попова, но громче. Наиболее широко используемая конструкция была разработана Поповым позднее и описана в привилегии так: «Другой вид чувствительной трубки, представленный на № 3, отличается только формой: внутри четвероугольной коробочки вместо платиновых листков помещены две призмы из угля, зерна раздавленного бисера наполняют отчасти коробочку.» Подобное устройство принимает радиотелефонные сигналы и радиовещательные станции. Сам Попов принимал радиотелефонные (амплитудной модуляции) сигналы на свой радиоприемник с передатчика  российского изобретателя Лифшица Семена Яковлевича (рис.1) в 1903 году.[4 c.221]

Рис.1    Схема радиотелефона Лившица с приемником Попова 1903г.

Рис.2   Схема телефонного приемника Попова в современных обозначениях

Однако Лифшиц, собравший свой первый передатчик с микрофоном летом 1902 года, был не первым, кто осуществил телефонную амплитудную модуляцию. Раньше него это сделал американский изобретатель Фессенден (Reginald A. Fessenden patent US706747 / 28.9.1901), однако Фессенден для приема использовал так же приемник «по схеме Попова», так как в то время других приемников амплитудной модуляции в мире не существовало. Однако Фессенден установил модулятор в цепи антенны, а Лифшиц установил микрофон-модулятор в цепи питания, что является признаком независимого изобретения. Интересно, что Фесенден тогда же подал заявку на гетеродинный прием, приемник был «по схеме Попова», так как гетеродин в начале экспериментов был отдельным передатчиком.

Однако Лившиц патентовать за границей не стал, а поехал в 1905 году на стажировку в Германию к Фердинанду Брауну, который в это время сотрудничал с Вольдемаром Поульсеном по проекту мощного дугового передатчика для Науэна.  С 1905 года радиотелефонные дуговые передатчики Поульсена стали распространяться по миру. [7 c.172]

Однако уже с 1903 года детектор Попова, начали теснить конкурирующие разработки, особенно электромагнитный детектор Маркони (патент №10245 / 3.05.1902 ) и электролитический детектор Фессендена и Шломильха[5], а в последующем кристаллические детекторы,  которые не имели главного недостатка детектора Попова, не ржавели при влажности. Вытеснили детектор Попова, называемый позже «сухой детектор», кристаллические детекторы односторонней проводимости. Первый такой детектор на кремнии изобрел, Пиккард (Greenleaf W. Pickard -  patent US836531/30.08.1906).  

Эксперименты с репликой телефонного приемника Попова

Выполненная мной реплика приемника Попова, принимала не только мощьные (500 квт) вещательные амплитудно-модулированные сигналы станций, например «Радио Пекин», но и близкие радиолюбительские КВ радиостанции в диапазоне 80 метров.

Фото реплики приемника на Рис.3 и детектор в разобранном виде рис.4

Рис.3 Реплика телефонного приемника Попова

Рис.4 Реплика детектора Попова в разобранном виде

На фото рис.4 показаны детали реплики детектора Попова:

  1. стальной стержень с FeO  (прокален на плите);
  2. два соединенных графитовых стержня  (нижняя часть);
  3. два соединенных графитовых стержня  (верхняя часть);
  4. скрепка, для обеспечения контакта;
  5. контактный «крокодил» с соединительным проводом.

Из этого можно сделать выводы, что Попов шел методом проб и ошибок к изобретению телефонного приемника, четко осознавая, что телефонные свойства образуются полупроводниковым материалом, окислом железа, и может принимать звук голоса с низким качеством, а качество можно повысить. Документы доказывают, что уже в июне 1899 года Поповым в первые в мире был создан полупроводниковый радиоприемник способный принимать амплитудно- модулированные радиосигналы и обеспечивать радиотелефонную связь и прием радиовещания, если таковое бы было. Радиоприемник это самая массовая часть радиовещательных систем. По настоящее  время это самые массовые применения радиотехники. Приемник был запатентован во многих странах, в том числе в Британии, Франции, США.

 

Библиографический список:

1. А.С. Попов в характеристиках и воспоминаниях современников. М.: Академия наук СССР. 1958.
2. Рыбкин П.Н. Десять лет с изобретателем радио. М.: Связьиздат. 1945.
3. Бартенев В.Г. 110 лет детекторному приёмнику. Современная электроника. № 4. 2010.
4. Лифшиц С. Я. Некоторые особенности искрового разряда и его применение к телефонированию без проводов. ЖРФХО. Физ. отд. Отд. первый. – 1904. – Т. 36, вып. 6. – С. 221 – 229
5. Энгельман И.Г. Беспроволочный телеграф. С.-Петербург. 1905.
6. Журавлева Л. В. Электроматериаловедение. М.:ПрофОбрИздат. 2001.
7. Ruhmer E. W. Wireless telephony, in theory and practice. London: C. Lockwood and sons. 1908.
8. Попов А.С. О беспроводной телеграфии. М.: Физ.-Мат. Лит. 1959.




Рецензии:

26.01.2017, 10:16 Ульянова Юлия Семеновна
Рецензия: Ульянова Юлия Семеновна. Статья Мальцева С.Н. патриотической значимости, показывает развитие в России техники без отставания от других стран мира. Подробностей много с именами разработчиков, названиями новшеств. Выигрышны схемы. Но, чтобы богаче оценить результативность автора статьи, нужно, конечно, быть физиком, электриком, радиотехником, что, к сожалению, мне не далось. С такой оговоркой рекомендую статью к печати.

26.01.2017 21:21 Ответ на рецензию автора Мальцев Сергей Николаевич:
Спасибо за подробную историческую рецензию. Буду еще ждать рецензию технаря.

3.03.2017, 20:33 Надькин Тимофей Дмитриевич
Рецензия: Статья имеет определенный интерес и для историков, занимающихся развитием научных знаний, внедрением их в практику. Конечно, большее отношение она имеет к техническим наукам. Можно рекомендовать к публикации.
05.03.2017 16:16 Ответ на рецензию автора Мальцев Сергей Николаевич:
Спасибо за рецензию.



Комментарии пользователей:

24.01.2017, 21:29 Эрштейн Леонид Борисович
Отзыв: По-моему статья очень интересная. Не знаю уж насколько она научная с точки зрения исторической науки. Но читать интересно. Жаль там про Маркони ничего нет. Надеюсь историки смогут рекомендовать текст к публикации.


29.01.2017, 19:52 Мальцев Сергей Николаевич
Отзыв: Решил, что можно добавить немного во введении и про Маркони, яркий конкурент Попова.


Оставить комментарий


 
 

Вверх