Ausgabe 8 der Zeitschrift „Radio Amateur“ aus dem Jahr 1924 war Losevs „Kristadin“ gewidmet. Das Wort „Cristadine“ setzte sich aus den Wörtern „Crystal“ und „Heterodyne“ zusammen und der „Crystadine-Effekt“ bestand darin, dass, wenn eine negative Vorspannung an einen Zinkit-Kristall (ZnO) angelegt wurde, der Kristall begann, ungedämpfte Schwingungen zu erzeugen.
Der Effekt hatte keine theoretische Grundlage. Losev selbst glaubte, dass der Effekt auf das Vorhandensein eines mikroskopisch kleinen „Voltalichtbogens“ am Kontaktpunkt des Zinkitkristalls mit dem Stahldraht zurückzuführen sei.
Die Entdeckung des „Crystadine-Effekts“ eröffnete spannende Perspektiven in der Funktechnik...
... aber es hat wie immer geklappt...
Im Jahr 1922 demonstrierte Losev die Ergebnisse seiner Forschungen zur Verwendung eines Kristalldetektors als Generator kontinuierlicher Schwingungen. Die Veröffentlichung zum Thema des Berichts enthält Diagramme von Labortests und einen mathematischen Apparat zur Verarbeitung von Forschungsmaterial. Ich möchte Sie daran erinnern, dass Oleg zu diesem Zeitpunkt noch keine 19 Jahre alt war.
Die Abbildung zeigt eine Testschaltung für „Crstadin“ und seine für Tunneldioden typische „N-förmige“ Strom-Spannungs-Kennlinie. Dass Oleg Wladimirowitsch Losew der erste war, der den Tunneleffekt bei Halbleitern in die Praxis umsetzte, wurde erst nach dem Krieg klar. Man kann nicht sagen, dass Tunneldioden in modernen Schaltkreisen weit verbreitet sind, aber eine Reihe darauf basierender Lösungen funktionieren erfolgreich in Mikrowellen.
Es gab keinen neuen Durchbruch in der Radioelektronik: Alle Kräfte der Industrie waren damals auf die Verbesserung von Radioröhren gerichtet. Radioröhren ersetzten erfolgreich elektrische Maschinen und Lichtbogenstrecken von Funkübertragungsgeräten. Röhrenradios funktionierten immer stabiler und wurden billiger. Deshalb hielten professionelle Funktechniker den „Crstadin“ damals für eine Kuriosität: einen Überlagerungsempfänger ohne Lampe, wow!
Für Funkamateure erwies sich das Design des „Cristadine“ als ziemlich kompliziert: Es war eine Batterie erforderlich, um dem Kristall eine Vorspannung zuzuführen, ein Potentiometer musste hergestellt werden, um die Vorspannung einzustellen, und es musste ein weiterer Induktor für die Suche hergestellt werden für die Erzeugungspunkte des Kristalls.
Das NRL verstand die Schwierigkeiten der Funkamateure sehr gut und veröffentlichte daher eine Broschüre, in der das Design des „Crstadine“ und das Design des Shaposhnikov-Empfängers gemeinsam veröffentlicht wurden. Funkamateure stellten zunächst den Shaposhnikov-Empfänger her und ergänzten ihn dann mit „Cristadine“ als Funksignalverstärker oder Lokaloszillator.
Ein bisschen Theorie
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des „Cristadine“-Designs gab es bereits alle Arten von Funkempfängern:
1. Detektor-Funkempfänger, einschließlich Direktverstärkungsempfänger.
2. Heterodyn-Funkempfänger (auch als Direktumwandlungsempfänger bekannt).
3. Superheterodyn-Funkempfänger.
4. Regenerative Funkempfänger, inkl. „Autodyne“ und „Synchrodyne“.
Der einfachste Funkempfänger war und ist ein Detektor:
Die Funktionsweise des Detektorempfängers ist äußerst einfach: Wenn er einer negativen Trägerhalbwelle ausgesetzt wird, die auf dem Stromkreis L1C1 isoliert ist, bleibt der Widerstand des Detektors VD1 hoch, und wenn er einem positiven ausgesetzt wird, nimmt er ab, d.h. Melder VD1 „öffnet“. Beim Empfang amplitudenmodulierter Signale (AM) bei „offenem“ Detektor VD1 wird der Sperrkondensator C2 aufgeladen, der nach „geschlossenem“ Detektor über den Kopfhörer BF entladen wird.
Die Grafiken zeigen den Demodulationsprozess eines AM-Signals in Detektorempfängern.
Die Nachteile eines Melder-Funkempfängers werden aus der Beschreibung seines Funktionsprinzips deutlich: Er ist nicht in der Lage, ein Signal zu empfangen, dessen Leistung nicht ausreicht, um den Melder zu „öffnen“.
Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wurden in den Eingangsresonanzkreisen von Detektorempfängern aktiv „Selbstinduktionsspulen“ eingesetzt, die „Drehung zu Drehung“ auf Papphülsen mit großem Durchmesser und dickem Kupferdraht gewickelt waren. Solche Induktoren haben einen hohen Gütefaktor, d.h. das Verhältnis von Reaktanz zu aktivem Widerstand. Dies ermöglichte es, beim Abstimmen der Schaltung auf Resonanz die EMF des empfangenen Funksignals zu erhöhen.
Eine weitere Möglichkeit, die Empfindlichkeit eines Detektor-Funkempfängers zu erhöhen, ist die Verwendung eines lokalen Oszillators: Ein Signal von einem auf die Trägerfrequenz abgestimmten Generator wird in den Eingangskreis des Empfängers „gemischt“. In diesem Fall wird der Detektor nicht durch ein schwaches Trägersignal, sondern durch ein starkes Signal des Generators „geöffnet“. Der Heterodyn-Empfang wurde bereits vor der Erfindung von Radioröhren und Kristalldetektoren entdeckt und wird noch heute genutzt.
Der als lokaler Oszillator verwendete „Kristadin“ ist in der Abbildung mit dem Buchstaben „a“ gekennzeichnet, der Buchstabe „b“ bezeichnet einen herkömmlichen Detektorempfänger.
Ein wesentlicher Nachteil des Überlagerungsempfangs war das Pfeifen, das durch die „Frequenzschwebungen“ des Lokaloszillators und des Trägers entsteht. Dieser „Nachteil“ wurde übrigens aktiv beim Empfang von Radiotelegraphen (CW) „nach Gehör“ genutzt, indem die Frequenz des lokalen Oszillators des Empfängers um 600 bis 800 Hz gegenüber der Senderfrequenz angepasst wurde und beim Drücken der Taste ein Ton ausgegeben wurde Signal erschien in den Telefonen.
Ein weiterer Nachteil des Überlagerungsempfangs war die periodische „Dämpfung“ des Signals, die mit dem Gehör wahrnehmbar war, wenn die Frequenzen übereinstimmten, die Phasen des lokalen Oszillators und der Trägersignale jedoch nicht übereinstimmten. Die Mitte der 20er Jahre vorherrschenden regenerativen Röhrenfunkempfänger (Reinartz-Empfänger) hatten diesen Nachteil nicht. Auch bei ihnen war es nicht einfach, aber das ist eine andere Geschichte...
Zu „Superheterodynen“ ist zu erwähnen, dass ihre Herstellung erst Mitte der 30er Jahre wirtschaftlich machbar wurde. Derzeit sind „Superheterodyne“ noch weit verbreitet (im Gegensatz zu „Regeneratoren“ und „Detektoren“), werden aber aktiv durch Heterodyne-Geräte mit Software-Signalverarbeitung (SDR) ersetzt.
Wer ist Herr Lossev?
Die Geschichte von Oleg Losevs Auftritt im Radiolabor Nischni Nowgorod begann in Twer, wo der junge Mann, nachdem er einem Vortrag des Leiters des Twerer Empfangssenders, Stabskapitän Leshchinsky, zugehört hatte, das Radio einschaltete.
Nach seinem Abschluss an einer richtigen Schule geht der junge Mann zum Moskauer Institut für Kommunikation, kommt aber irgendwie nach Nischni Nowgorod und versucht, einen Job bei NRL zu bekommen, wo er als Kurier angestellt wird. Das Geld reicht nicht, er muss im NRL auf der Landung schlafen, aber das ist für Oleg kein Hindernis. Er erforscht physikalische Prozesse in Kristalldetektoren.
Kollegen glaubten, dass Prof. einen großen Einfluss auf die Ausbildung von Oleg Losev als Experimentalphysiker hatte. VC. Lebedinsky, den er in Twer kennenlernte. Der Professor hob Losev hervor und unterhielt sich gerne mit ihm über Forschungsthemen. Wladimir Konstantinowitsch war stets freundlich, taktvoll und gab viele als Fragen getarnte Ratschläge.
Oleg Wladimirowitsch Losew widmete sein ganzes Leben der Wissenschaft. Ich habe es vorgezogen, alleine zu arbeiten. Ohne Co-Autoren veröffentlicht. Ich war in meiner Ehe nicht glücklich. 1928 zog er nach Leningrad. Arbeitete bei CRL. Arbeitete mit ak. Ioffe. Wurde Ph.D. „nach der Gesamtheit der Arbeit.“ Er starb 1942 im belagerten Leningrad.
Aus der Sammlung „Nischni Nowgorod Pioniere der sowjetischen Funktechnik“ über Losevs „Kristadin“:
Oleg Wladimirowitschs Forschungen waren ihrem Inhalt nach ursprünglich technischer Natur und sogar Amateurfunk-Charakter, doch gerade durch sie erlangte er Weltruhm, da er in einem Zinkit-Detektor (Mineralzinkoxid) mit Stahlspitze die Fähigkeit entdeckte, kontinuierliche Schwingungen anzuregen in Funkkreisen. Dieses Prinzip bildete die Grundlage für einen röhrenlosen Funkempfänger mit Signalverstärkung, der die Eigenschaften eines Röhrenempfängers aufweist. Im Jahr 1922 wurde es im Ausland „Cristadine“ (kristallines Heterodyn) genannt.
Der Autor beschränkt sich nicht nur auf die Entdeckung dieses Phänomens und die konstruktive Entwicklung des Empfängers, sondern entwickelt auch eine Methode zur künstlichen Veredelung zweitklassiger Zinkitkristalle (durch Schmelzen in einem Lichtbogen) und sucht auch nach einer vereinfachten Methode zum Auffinden aktive Punkte auf der Oberfläche des Kristalls zur Berührung der Spitze, die für die Anregung von Schwingungen sorgen.
Für die aufgetretenen Probleme gab es keine triviale Lösung; es war notwendig, in noch unentwickelten Bereichen der Physik zu forschen; Ausfälle des Amateurfunks beflügelten die physikalische Forschung. Es war völlig angewandte Physik. Die einfachste Erklärung für das damals auftretende Phänomen der Schwingungserzeugung war sein Zusammenhang mit dem thermischen Widerstandskoeffizienten des Zinkitdetektors, der sich erwartungsgemäß als negativ herausstellte.
Verwendete Quellen:
1. Losev O.V. An den Ursprüngen der Halbleitertechnologie. Ausgewählte Werke - L.: Nauka, 1972
2. „Radio Amateur“, 1924, Nr. 8
3. Ostroumov B.A. Nischni Nowgorod Pioniere der sowjetischen Funktechnik – L.: Nauka, 1966
4.
5. Polyakov V.T. Funkempfangstechnik. Einfache Empfänger von AM-Signalen - M.: DMK Press, 2001
Source: habr.com