|
С момента, когда А. С. Попов
впервые применил свой детектор для обнаружения электромагнитных волн, прошло
почти 60 лет. С тех пор детектор, как и все прочие элементы радиоприемника,
непрерывно подвергался усовершенствованиям, но до сего времени продолжает
оставаться обязательной частью каждого радиоприемника.
Небезынтересно проследить за изменениями, которые детектор
претерпел за это время.
В приемнике А. С. Попова детектором служила трубочка,
наполненная мелкими металлическими опилками,— когерер. Под действием
электромагнитных колебаний сопротивление промежутка, заполненного опилками,
резко уменьшалось, и это обстоятельство А. С. Попов использовал для
обнаружения электромагнитных волн в окружающем пространстве.
Когерер имеет очень малую чувствительность. Он не мог
найти широкого применения и вскоре был заменен детектором, состоявшим вначале
из пары уголь — сталь (А. С. Попов, 1901 г.), а потом из кристалла какого-либо минерала и прикасающегося к нему металлического острия. Работа детектора
основывалась на свойстве такой пары хорошо проводить ток в одном направлении
и почти не проводить его в обратном.
Крупнейшим недостатком кристаллических детекторов, широко
применявшихся вплоть до второй мировой войны, являлась неустойчивость их
работы. Односторонней проводимостью обладает не вся поверхность кристалла, а
лишь отдельные ее точки. Найти чувствительную точку было нелегко, а найдя ее,
приходилось всячески оберегать детектор от толчков и сотрясений, так как
малейшего сдвига острия с чувствительной точки было достаточно для того,
чтобы детектор перестал работать.
Появление электронной лампы, казалось, решило проблему
детектирования. Диод обладает идеальной односторонней проводимостью, т. е.
является идеальным детектором. Работает диод устойчиво, не боится сотрясений.
Однако диод оказался менее чувствительным к слабым
сигналам, чем кристаллический детектор. Кроме того, для питания нити накала
нужно иметь батарею или другой источник. Все это привело к тому, что
кристаллический детектор так и не был вытеснен диодом из радиоприемников того
времени.
Переворот в технике радиоприема, вызванный появлением
трехэлектродной лампы с ее огромным усилением, привел также к
усовершенствованию детектора. В ламповых приемниках начали применять только
ламповые три- одные детекторы, полностью вытеснивЩие кристаллические.
Наибольшее распространение получил сеточный детектор, отличающийся большой
чувствительностью и обладающий способностью детектировать очень слабые
сигналы. Огромным преимуществом сеточного детектора перед кристаллическим
было то, что сеточный детектор не только детектировал, но одновременно и
усиливал сигналы, тогда как кристаллический детектор никакого усиления не
давал. Благодаря этим своим достоинствам сеточный детектор на долгие годы
занял почти монопольное положение в ламповых приемниках.
От детектора в то время требовалась главным образом
высокая чувствительность.
Появление экранированных ламп не вытеснило сеточный
детектор из приемников прямого усиления. Усовершенствование схемы заключалось
лишь в том, что вместо триода для сеточного детектирования стал применяться
тетрод.
Значительно меньшее распространение получил анодный
детектор, обладавший меньшей чувствительностью, т. е. плохо детектировавший
слабые сигналы.
После перехода к супергетеродинным схемам требование
высокой чувствительности детектора потеряло свою остроту, так как усиление
слабых высокочастотных колебаний до детектора не представляло затруднений. На
первый план выдвинулось требование минимальных искажений. Как раз с этой
стороны сеточный детектор оказался наименее удовлетворительным — он заметно
искажал.
Несколько лучшие результаты в этом отношении давал анодный
детектор, однако наименьшие искажения, как показали исследования,
обеспечивал простой диодный детектор. Этот детектор прочно вошел в практику и
в течение всех последних лет являлся практически единственным типом детектора
в супергетеродинных приемниках. Диодный детектор особенно хорошо детектирует
сигналы с относительно большой амплитудой и при правильно выбранных элементах
схемы практически не вносит искажений.
По мере перехода к более высоким частотам элементы схемы
супергетеродинного приемника изменялись, приспосабливаясь к новым условиям.
Неизменным оставался лишь детектор — диод отлично справлялся со своими
задачами. Мало того, на дециметровых волнах область применения детектора
расширилась: диод заменил сложные многоэлектродные лампы; он оказался
наиболее удачным смесителем в супергетеродине для дециметрового диапазона.
Однако дальнейшее повышение рабочих частот серьезно поколебало безупречную до
того репутацию диода: на сантиметровых волнах он уже не мог работать. Емкость
между анодом и катодом, которая у обычных диодов достигает 3—4 пиквфарад,
оказалась для этих частот чрезмерно большой; она шунтирует диод и создает
обходной путь для высокочастотных колебаний, так как ее сопротивление для них
ничтожно мало. Например, для волн длиной 10 см оно составляет всего около 13 омов.
Тут пришлось опять вспомнить о кристаллическом детекторе,
который после небольших конструктивных переделок оказался вполне пригодным
для работы на сверхвысоких частотах. Он обладает ничтожной емкостью, так как
площадь соприкосновения острия с кристаллом измеряется долями микрона.
Современные кристаллические детекторы для сверхвысоких
частот свободны от основного недостатка, о котором говорилось вначале, —
неустойчивости «точки», а емкость их сведена всего к 0,1—0,2 пикофарады. Их
конструкция обеспечивает надежную работу. В качестве материала для кристалла
используется кремний, а для острия — тонкая вольфрамовая проволочка. Еще
лучшие результаты дают германиевые детекторы, получившие распространение в
последние годы; у них проволочное острие можно иногда даже приварить к
поверхности кристалла.
Кристаллические детекторы находят применение в
радиолокационных и телевизионных приемниках. Широко применяются они и в
радиоизмерительной аппаратуре для измерений на высоких частотах.
Таким образом, за 50 с лишним лет своего существования
детектор проделал интересный путь развития: кристаллический детектор — диод —
триод — многоэлектродная лампа — диод—кристаллический детектор. Значит ли
это-, что круг замкнулся и радиотехника вернулась назад? Ни в коем 'случае.
Она не вернулась к исходной точке — старому детектору. Хотя в кристаллическом
детекторе наших дней используется тот же принцип, но техническое выполнение
детектора стоит на несравненно более высоком уровне. Устойчивость и
надежность работы этого детектора не идут ни в какое сравнение с
кристаллическим детектором первых дней радиотехники.
|