Когерер — основной элемент приёмника А.С.Попова

Имя Эдуарда Бранли не особенно известно в мире, но во Франции считают, что он внёс важнейший вклад в изобретение радиотелеграфной связи. Он первым добился успеха в поисках эффективного индикатора электромагнитных волн. Проводя опыты в 1890 г., он заметил, что при искровом разряде сопротивление тонкого слоя металлических опилок, насыпанных на стеклянную пластинку, резко падает. Используя это явление, Э.Бранли создал лабораторный прибор, который назвал радиокондуктором. Он позволял по отклонению стрелки гальванометра в цепи судить о приходе электромагнитной волны, но при этом сразу терял чувствительность. Для её восстановления радиокондуктор надо было встряхнуть.

Следующий шаг удалось сделать английскому физику Оливеру Джозефу Лоджу. Лодж заметил, что между двумя расположенными достаточно близко друг к другу шариками при проскакивании искры мог проходить достаточный для действия электрического звонка ток. Лодж объяснил это явление тем, что под влиянием электрической искры происходит когезия (сцепление) шариков. Вскоре он создал прибор, напоминавший радиокондуктор Э.Бранли и представлявший собой стеклянную трубочку, наполненную металлическими опилками. Эту трубочку Лодж назвал когерером. Почему Лодж не изобрёл радио? Сам он так объяснил этот факт: «Я был слишком занят работой, чтобы браться за развитие телеграфа или любого другого направления техники. У меня не было достаточного понимания того, чтобы почувствовать, насколько это окажется экстраординарно важным для флота, торговли, гражданской и военной связи».

В отличие от Лоджа А.С.Попов стал искать более эффективный способ восстановления чувствительности когерера. Помог ему в поисках случай. Хотя, я полагаю, что случайностей в исследованиях не бывает.

Итак, главная деталь в приёмнике Попова — когерер, который изобрёл (кто? — вопрос ученикам). Но именно Попов предложил когерер Бранли—Лоджа в качестве чувствительного к радиоизлучению элемента.

В отличие от Лоджа он применил звонок не как пассивный индикатор, а как активный элемент схемы приёмника: молоточек, ударяя по чашке звонка, фиксировал приём сигнала, а при обратном " ходе встряхивал когерер, обеспечивая этим готовность системы принять следующий сигнал. Трубочка когерера АВ фиксировалась горизонтально в зажимах М и N с помощью лёгкой часовой пружинки, которой для большей упругости была придана форма зигзага. Звонок располагался так, чтобы молоточек мог делать лёгкие удары по середине трубочки когерера, на которую во избежание поломки надевалось резиновое кольцо. Трубочка и звонок укреплялись на одной вертикальной доске. Сигнал, будучи принятым, автоматически восстанавливал способность когерера принимать следующий сигнал. Реле с источником питания (4—5 В) могло размещаться где угодно. В цепи батарейки постоянно протекал ток: от электрода Р к платиновой пластинке А когерера, далее, через металлический порошок в трубке к другой платиновой пластинке В когерера и по обмотке реле обратно к электроду О батарейки. Сила этого тока была недостаточной, чтобы притянуть якорь реле, но, когда под воздействием электромагнитного сигнала сопротивление порошка мгновенно уменьшалось в результате сцепления, ток настолько увеличивался, что якорь притягивался. В этот момент участок цепи от батарейки к звонку, разомкнутый ранее в точке С, замыкался, якорь электромагнита притягивался, и связанный с ним молоточек бил по чашке звонка. Однако тотчас же цепь электромагнита разрывалась в точке D, и при обратном ходе молоточек стукал по трубочке когерера, опять уменьшая проводимость цепи, — реле размыкало цепь звонка. После этого система готова была принимать следующий сигнал, и так — до окончания приёма всей информации.

4. Физика — экспериментальная наука

Система телеграфии без проводов была неоднократно проверена весной 1895 г. в учебных кабинетах, а когда не стало хватать места — то и в саду минного офицерского класса, при этом дальность радиосвязи составляла 30—40 сажен, т.е. 60—80 м.

В своей статье 1896 г. Попов также отметил, что его приёмник системы телеграфии без проводов может быть использован и как отметчик грозовых разрядов. Сразу же после исторического доклада, он в июне 1895 г. создал прибор метеорологического назначения, названный метеорологами разрядоотметчиком А.С.Попова, а позже — грозоотметчиком Попова. Но это было второе, отдельное изобретение на основе обсуждаемой схемы. В новом приборе на выходе вместо аппарата Морзе был установлен прибор братьев Ришар для автоматической записи грозовых разрядов на ленте самописца. Свой грозоотметчик А.С.Попов установил на метеорологической станции Лесного института для накопления данных о частоте и силе грозовых разрядов, являющихся помехами радиоприёму.

Радио изобретено в России

Только после своих опытов А.С.Попов доложил о своём изобретении на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) 25 апреля (7 мая) 1895 г. На этом заседании он продемонстрировал первый в мире сеанс радиосвязи с передачей и приёмом длинных и коротких сигналов — элементов азбуки Морзе — и их фиксацией звонком приёмника. Он отметил, что приёмник с антенной в виде вертикального провода длиной 2,5 м «отвечал» на открытом воздухе колебаниям, произведённым большим герцевым вибратором, на расстоянии 30 сажен (64 м). Свой доклад А.С.Попов закончил словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор может быть применён к передаче сигналов на значительные расстояния».

А.С.Попов с самого начала полагал, что его приёмник должен быть неотъемлемой частью будущей системы беспроводной телеграфии. Об этом чётко сказано в его статье: «На одиночные колебания приёмник отвечает коротким звонком; непрерывно действующие разряды спирали (передатчика. — Ред.) отзываются на приёмнике довольно частыми, через приблизительно равные промежутки времени следующими короткими звонками». Так передавались точки и тире азбуки Морзе. При установке в марте 1896 г. на выходе приёмника аппарата Морзе точки и тире чётко фиксировались на телеграфной ленте. Для увеличения дальности радиосвязи до приемлемой с практической точки зрения А.С.Попову потребовался год. Он усовершенствовал свой передатчик: увеличил его мощность, установил на выходе, как и на приёмнике, вертикальную штыревую антенну, а также аппарат Морзе для фиксации сигналов на телеграфной ленте. С усовершенствованной системой телеграфии без проводов А.С.Попов выступил
на заседании физического отделения РФХО 12 (24) марта 1896 г. На этот раз он продемонстрировал передачу и приём первой в мире радиограммы с текстом «Генрих
Герц» на расстоянии 250 м. Телеграфная лента с этим текстом долго хранилась у участника этого заседания проф. В.К.Лебединского, пока не погибла с его библиотекой в Риге в ходе Первой мировой войны.