Номер 8 журналу «Радіоаматор» за 1924 був присвячений «кристадину» Лосєва. Слово "кристадин" було складено зі слів "кристал" і "гетеродин", а "кристадинний ефект" полягав у тому, що при подачі на кристал цинкіту (ZnO) негативного зміщення кристал починав генерувати незагасаючі коливання.
Теоретичного обґрунтування ефект не мав. Сам Лосєв вважав, що ефект обумовлений наявністю мікроскопічної «вольтової дуги» у місці контакту кристала цинкіту зі сталевим дротом.
Відкриття "кристадинного ефекту" відкривало в радіотехніці захоплюючі перспективи.
… а вийшло як завжди…
У 1922 році Лосєв демонструє результати своїх досліджень щодо використання кристалічного детектора в ролі генератора незагасаючих коливань. У публікації на тему доповіді наведено схеми лабораторних випробувань та математичний апарат для обробки матеріалу досліджень. Нагадаю, що Олегу на той момент ще не виповнилося 19 років.
На малюнку зображено схему випробувань «кристадину» та її «N-подібну» вольт-амперну характеристику, типову для тунельних діодів. Що Олег Володимирович Лосєв першим застосував на практиці тунельний ефект у напівпровідниках, стало зрозуміло лише після війни. Не можна сказати, що в сучасній схемотехніці тунельні діоди застосовуються широко, але ряд рішень на них успішно працює на НВЧ.
Нового прориву в радіоелектроніці не сталося: всі сили галузі тоді були кинуті на вдосконалення радіоламп. Радіолампи успішно витісняли електричні машини і дугові розрядники з радіоапаратури. Радіоприймачі на лампах працювали все стійкіше і ставали дешевшими. Тому професійними радіотехніками «кристадин» тоді розглядався як курйоз: гетеродинний приймач без лампи, треба ж!
Для радіоаматорів конструкція «кристадина» виявилася складною: була потрібна батарея для подачі напруги зміщення на кристал, потрібно виготовити потенціометр для налаштування зсуву, потрібно виготовити ще одну котушку індуктивності для пошуку точок кристалу, що генерують.
У НРЛ проблеми радіоаматорів добре розуміли, тому видали брошуру, де конструкція «кристадина» і конструкція приймача Шапошникова були опубліковані разом. Радіоаматори виготовляли спочатку приймач Шапошнікова, а потім доповнювали його «кристадином» як підсилювач радіосигналу або гетеродина.
Трохи теорії
На момент публікації конструкції «кристадину» існували всі види радіоприймачів:
1. Детекторні радіоприймачі, включаючи приймачі прямого посилення.
2. Гетеродинні радіоприймачі (також відомі як приймачі прямого перетворення).
3. Супергетеродинні радіоприймачі.
4. Регенеративні радіоприймачі, у т.ч. «автодини» та «синхродини».
Найпростішим з радіоприймачів був і залишається детекторний:
Діє детекторний приймач надзвичайно просто: при дії виділеної на контурі L1C1 негативної напівхвилі, що несе опір детектора VD1, залишається високим, а при дії позитивної воно знижується, тобто. детектор VD1 "відкривається". При прийомі амплітудно-модульованих сигналів (АМ) при відкритому детекторі VD1 відбувається зарядка блокувального конденсатора C2, який розряджається через головні телефони BF після закриття детектора.
На графіках зображено процес демодуляції сигналу AM у детекторних приймачах.
Недоліки детекторного радіоприймача очевидні з опису принципу його дії: він здатний прийняти сигнал, потужності якого недостатньо, щоб «відкрити» детектор.
Щоб підняти чутливість, у вхідних резонансних контурах детекторних приймачів активно застосовувалися котушки "самоіндукції", намотані "виток до витка" на картонних гільзах великого діаметру товстим мідним дротом. Такі котушки індуктивності мають високу добротність, тобто. ставленням реактивного опору до активного. Це дозволяло при налаштуванні контуру в резонанс збільшити ЕРС прийнятого радіосигналу.
Іншим способом підняти чутливість детекторного радіоприймача є використання гетеродина: у вхідний контур приймача «підмішується» сигнал генератора, налаштованого на несучу частоту. Детектор у цьому випадку «відкривається» не слабким сигналом несучою, а потужним сигналом генератора. Гетеродинний прийом був відкритий ще до винаходу радіоламп та кристалічних детекторів і використовується досі.
«Кристадин», що використовується як гетеродина, позначений на малюнку літерою «а», літерою «б» позначений звичайний детекторний приймач.
Істотним недоліком гетеродинного прийому був свист, що виникає за рахунок «биття частот» гетеродина та несучої. Цей "недолік", до речі, активно застосовувався для прийому "на слух" радіотелеграфа (CW), коли гетеродин приймача відбудовувався за частотою на 600 - 800 Гц від частоти передавача і при натисканні ключа в телефонах виникав тональний сигнал.
Ще одним недоліком гетеродинного прийому було помітне на слух періодичне «загасання» сигналу при збігу частот, але розбіжності фаз сигналів гетеродина і несучої. Недоліки цього були позбавлені регенеративні лампові радіоприймачі (приймачі Рейнарця), що безроздільно панували в середині 20-х років. З ними теж все було непросто, але це вже інша історія.
Про «супергетеродини» слід згадати, що виробляти їх стало економічно доцільно лише з середини 30-х. В даний час "супергетеродини" все ще широко застосовуються (на відміну від "регенераторів" і "детекторів"), але активно витісняються гетеродинними апаратами з програмною обробкою сигналу (SDR).
Who is Mr Lossev?
Історія появи Олега Лосєва в Нижегородській радіолабораторії розпочалася ще у Твері, де прослухавши лекцію начальника Тверської приймальної радіостанції штабс-капітана Лещинського, юнак спалахує радіо.
Після закінчення реального училища молодий чоловік їде вступати до Московського інституту зв'язку, але якимось чином приїжджає до Нижнього Новгорода і намагається влаштуватися працювати в НРЛ, куди його беруть кур'єром. Грошей не вистачає, спати доводиться в НРЛ на сходовому майданчику, але це не є перешкодою для Олега. Він веде дослідження фізичних процесів у кристалічних детекторах.
Колеги вважали, що величезний вплив формування Олега Лосєва як фізика-експериментатора надав проф. В.К. Лебединський, з яким той познайомився ще у Твері. Професор виділяв Лосєва і любив з ним поговорити на тематику досліджень. Володимир Костянтинович був незмінно доброзичливий, тактовний і давав безліч замаскованих під питання порад.
Усе своє життя Олег Володимирович Лосєв віддав науці. Вважав за краще працювати один. Публікувався без співавторів. У шлюбі не був щасливий. 1928 року переїхав до Ленінграда. Попрацював у ЦРЛ. Попрацював з ак. Іоффе. став к.т.н. "за сукупністю робіт". Загинув 1942 року в блокадному Ленінграді.
Зі збірки «Нижегородські піонери радянської радіотехніки» про «кристадин» Лосєва:
Дослідження Олега Володимировича за своїм змістом спочатку мали технічний і навіть радіоаматорський характер, проте саме ними він завоював світову популярність, виявивши в детекторі з цинкіту (мінеральний окис цинку) зі сталевим вістрям здатність збуджувати в радіотехнічних контурах коливання. Цей принцип ліг в основу безлампового радіо з посиленням сигналу, що має властивості лампового. У 1922 році за кордоном його було названо «кристадин» (кристалічний гетеродин).
Не обмежуючись відкриттям цього явища і конструктивною розробкою приймача, автор розробляє спосіб штучного облагородження другосортних цинкітних кристалів (переплавкою їх в електричній дузі), а також шукає спрощений спосіб відшукання на поверхні кристала активних точок для торкання вістря, що забезпечували збудження.
Завдання, що при цьому виникли, не мали тривіального рішення; необхідно було проводити дослідження у ще нерозроблених галузях фізики; радіоаматорські невдачі стимулювали фізичні дослідження. То була фізика цілком прикладна. Найпростішим поясненням явища генерування коливань, яке тоді вимальовувалося, був його зв'язок з термічним коефіцієнтом опору цинкітного детектора, який, як і очікувалося, виявився негативним.
Використані джерела:
1. Лосєв О.В. У витоків напівпровідникової техніки. Вибрані праці - Л.: Наука, 1972
2. «Радіоаматор», 1924 №8
3. Остроумов Б.А. Нижегородські піонери радянської радіотехніки - Л.: Наука, 1966
4.
5. Поляков В.Т. Техніка радіоприймання. Прості приймачі АМ сигналів - М.: ДМК Прес, 2001
Джерело: habr.com