RA-QSO-RK, №7, 1928 год. ПОЛУЧЕНИЕ КОРОТКИХ ВОЛН С КРИСТАДИНОМ.

"RA-QSO-RK", №7, июль 1928 год, стр. 65-67 (приложение к "Радио Всем", №13)

ПОЛУЧЕНИЕ КОРОТКИХ ВОЛН С КРИСТАДИНОМ.

О. В. Лосев.

§ 1. — Об отрицательном сопротивлении; получение коротких волн; "емкостные колебания".

Получение коротких волн с кристаллическим ("кристадинным") генератором пока еще не может иметь практического интереса. Неустойчивость работы генерирующего детектора и трудность нахождения хороших генерирующих точек на кристалле чрезвычайно возрастают с укорочением длины волны до нескольких десятков метров. Вообще же волны короче 25 метров (точнее 24,3 м) совершенно не удавалось получать от кристаллического генератора.

Напомним некоторые общие сведения о кристадине.

Рис. 1.

Назначение генерирующего детектора в кристадинной схеме — преобразовывать энергию постоянного тока в энергию тока переменного. Характеристика генерирующего детектора (зависимость между миллиамперами и вольтами на его зажимах, выраженная графически) — см. рис. 1 — имеет «падающий» участок i0В. Как раз, при вольтах и миллиамперах постоянного тока. соответствующих этому участку, генерирующий детектор — для переменного тока или изменений тока — представляет собою «отрицательное сопротивление».

Обычное омическое сопротивление обладает тем свойством, что положительному приращению тока +Δi1) соответствует положительное приращение напряжения +ΔE на его зажимах; и потому частное ΔE / Δi = Rm тоже положительно. Но, как известно, частное от деления напряжения на ток выражает сопротивление: по аналогии мы назовем Rm «сопротивлением изменению тока».

Здесь же (у характеристики рис. 1), на участке i0В, напряжение падает с увеличением тока, т. е. получает отрицательное приращение (—ΔE) при положительном приращении тока +Δi, а потому и Rm получится отрицательным.

Проводник с падающей характеристикой является «отрицательным сопротивлением» лишь для изменений тока или переменного тока (наложенного на постоянный ток так, чтобы изменения тока не выходили из пределов участка падения).

Изменения эдс (электродвижущей силы), появившиеся на таком проводнике будут направлены в ту же сторону с изменениями приходящей извне переменной эдс (конечно, в каждый данный момент). Другими словами, такое «сопротивление» не будет поглощать энергии проходящего по нему переменного тока (если изменения тока не выходят из пределов i0В), а наоборот, будет прибавлять к ней еще некоторую энергию «от себя». Эта добавляемая энергия берется, конечно, за счет энергии постоянного тока, который должен обязательно проходить по генерирующему детектору для того, чтобы тот сделался отрицательным сопротивлением. Надо помнить, что для постоянного тока — генерирующий детектор — самое настоящее положительное сопротивление, которым энергия постоянного тока поглощается.

Мы опишем здесь лабораторную установку для получения коротких волн.

Рис. 2.

Ее схема показана на рис. 2. Контур L2C2 служит волномером. В тот момент, когда он настроен на волну, даваемую кристадинным генератором, наблюдается наибольшее отклонение чувствительного гальванометра m. Контур L2C2 проградуирован на длины волн в метрах, Д — обычный кристаллический детектор (галеновый). Сб — блокировочный конденсатор. По отклонению гальванометра m при том или ином значении градусов С2 и судят о возбуждении колебаний генерирующим детектором. L3 и L4 — дроссельные катушки; они намотаны в один слой (во избежание собственной емкости) и служат для того, чтобы не пропускать ток высокой частоты в цепь постоянного тока. Сопротивление R — «балластное»; в данном случае оно было равно 2 300 ом — без него невозможна устойчивая работа генерирующего детектора G. Генерирующий детектор — (+) цинкит, (—) стальная проволочка2). Постоянный ток через генерирующий детектор во время его работы равнялся 2 или 3 миллиамперам; напряжение батареи В = 12 в. Катушка L1 11 см диаметром состоит из 7 витков; катушка L2 представляет собою один виток диаметром 11 см.

Возможность получения коротких волн — порядка 25 метров — показывает, что инерция процессов, происходящих в контакте генерирующего цинкитного детектора ничтожно мала (волна 24,3 м соответствует частоте 12 300 000 пер. сек) Это представляет собою одно из наиболее важных данных при развитии того или иного взгляда на механизм действия генерирующего контакта. К этому вопросу мы вернемся в § 2.

Следует отметить, что кривые колебаний, соответствующих по частоте волнам порядка 25 метров, с генерирующим детектором, обычно получаются весьма неправильной (несинусондальной) формы. Вследствие этого, при приеме коротковолновых станции на регенеративную кристадинную схему, по методу биений, далеко не всегда удается получить чистый тон звуковой частоты.

Происходит это благодаря следующему обстоятельству.

Рис. 3.

Отношение C/L в колебательном контуре, при получении коротких волн, приходится брать весьма большим, потому что с увеличением отношения C/L «легкость возникновения» колебаний с генерирующим детектором повышается. Но увеличение C/L как раз одна из причин искажения формы кривой колебательного тока, даваемого кристадином. На рис. 3 показана осциллограмма; нижняя кривая — почти правильной (синусоидальной) формы — может превратиться в верхнюю, как раз вследствие увеличения C/L в колебательном контуре, на который работает генерирующий детектор.

Мы видели (рис. 2), что для возбуждения колебаний с генерирующим детектором был взят контур, соединенный с ним последовательно (L1C1 с G). Генерирующий детектор не может хоть сколько-нибудь устойчиво возбуждать колебания, если самоиндукция и емкость контура соединить параллельно с G.

Это вытекает из самой формы характеристики (рис. 1), но мы не будем останавливаться здесь, — потребовалось бы подробное изложение вопроса об отрицательном сопротивлении, что завело бы нас далеко от темы.

Рис. 4.

Скажем лишь, что генерирующий детектор может возбуждать устойчиво колебания в так называемом «емкостном контуре», составленном из омического сопротивления R и емкости С (рис. 4); самоиндукция такого контура чрезвычайно мала по сравнению с C и R. Колебания эти замечательны тем, что они дают много высших гармоник, могущих зайти и в область коротких волн. Основной период таких «емкостных колебаний» пропорционален произведению R*C3).

§ 2. — О действии генерирующего контакта; светящийся детектор.

Можно предполагать, что генерирующий детектор работает благодаря возникновению между острием его контактной проволочки и кристаллом микроскопического электронного разряда. Чрезвычайно малая инерция процессов в контакте именно находится в согласии с этим взглядом. Гипотетический разряд некоторыми из своих свойств напоминает свойства обычной вольтовой дуги, например, тем, что характеристика генерирующего детектора, как мы уже видели, получается «падающей» (см. рис. 1). Но это не вольтова дуга в буквальном смысле, а электронный разряд, причем, как мы увидим дальше, электроды не накалены, но лишь слабо нагреты.

Рис. 5.

Взгляд этот приобретает несколько более реальный оттенок после сопоставления действия цинкитного контакта с явлениями, наблюдающимися в контакте светящегося карборундового детектора4). С карборундовым детектором (карборунд — стальная проволочка5) очень трудно получить «падающие» характеристики, — практически он не может генерировать в каких бы то ни было контурах. Но в его контакте можно наблюдать характерное свечение во время прохождения тока (см. рис. 5). Свечение, при соответствующей силе тока, через контакт, можно получить довольно интенсивным — и без труда наблюдать его и невооруженным глазом.

Характер и интенсивность свечения чрезвычайно сильно зависят от направления тока через контакт. Обычно оно более интенсивно при (+) карборунд, (—) стальная проволочка. Выпрямительное действие карборундового контакта находится в несомненной связи с его свечением.

Инерция возникновения и потухания свечения, даже при наиболее сильных допустимых токах через контакт, ничтожно мала.

Явления, наблюдающиеся со светящимся детектором, снова приводят к взгляду о микроскопическом электронном разряде, который, объясняя весьма различные явления и в цинкитном и в карборундовом контактах, становится, таким образом, более правдоподобным.

В микроскоп можно хорошо видеть, что светящаяся поверхность в контакте карборундового детектора совершенно не накалена. Например, капелька бензина, капнутая на свечение долго не испаряется — если, конечно, не пропускать слишком сильного тока (не свыше 20 миллиамп.). Известно, что можно наблюдать холодное свечение (флюоресценцию) со многими минералами, подвергнутыми действию катодных лучей в эвакуированной трубке. Оказывается, что свечение карборунда в контакте детектора весьма напоминает флюоресценцию карборундовых же кристаллов в трубке. Но, разумеется, полной аналогии здесь быть не может — электронный процесс в контакте детектора всё же весьма отличен от процессов в эвакуированной трубке — уже по одному тому, что расстояния в контакте чрезвычайно малы по сравнению с длиной пути электронного потока в трубке.

Рис. 6.

Электронный разряд в контакте цинкитного генерирующего детектора тоже «холодный»; это показывают наблюдения действия температуры на генерирующий контакт. Уже несильное нагревание извне (например на 60° С) весьма заметно изменяет свойства данной генерирующей точки. Если детектор генерирует, — нагревание постепенно прекращает колебания (например, если просто поднести зажженную спичку); если перестать нагревать контакт — колебания возникнут вновь.

Из серии характеристик, приведенных на рис. 6, снятых с одной и той же генерирующей точки при различных нагреваниях извне, видно, что нагревание уменьшает величину отрицательного сопротивления, даваемого детектором (кривые делаются положе).

Понижение температуры действует обратным образом. Поэтому, при практической работе, в особенности при получении коротких волн, выгодно бывает охлаждать генерирующий детектор, помещая его контакт в какой-либо жидкий диэлектрик, интенсивно испаряющий (например, в бензин). При получении коротких волн улучшение действия приэтом заметно весьма резко.

Рис. 7.

В заключение скажем несколько слов о возможности практического применения светящегося детектора. Осуществление передачи изображений, по многим причинам, следует считать наиболее удобным и открывающим большие перспективы, именно при применении коротких волн. Благодаря тому, что инерция возникновения и потухания свечения карборундового детектора ничтожно мала — это одни из источников света могущих «следить» за каждым отдельным изменением тока, при весьма большой частоте изменений.

Рис. 8.

На рис. 7 приведена фотографическая запись переменного тока 500 пер./сек. на движущейся фильме при помощи светящегося карборундового детектора; схема, с которой произведена запись, показана на рис. 8. Также могут быть записаны фотографически и изменения тока при приеме изображений, соответствующие отдельным моментам передачи изображения. Предел, в смысле увеличения частоты переменного тока, — запись «отдельных полупериодов» которого еще возможна — зависит теперь не от «инертности свечения», которая чрезвычайно мала, как мы уже отмечали, а от степени интенсивности действия свечения на фотографическую пластинку. (Ведь с увеличением частоты, — время действия каждого «отдельного полупериода», будет уменьшаться).

Нижегородская радиолаборатория.


1) 3наком Δ обозначается "приращение". (назад)

2) Химический состав минерала цинкита — окись цинка — ZnO. (назад)

3) Журнал "Телегр. и телеф. без проводов", №38, стр. 436; 1926 г. (назад)

4) "Телегр. и телеф. без пров.", №44, стр. 485; 1927 г. "Радиолюбитель" № 11-12 стр. 409, 1927 год. (назад)

5) Химический состав карборунда SiC, — карбид силиция. (назад)