Схема приемника Попова, приведенная в «Журнале Русского. Демонстрационный макет приемо-передающей системы А. С. Попова

Радио - одно из самых значимых достижений человеческого разума конца 19 века. А начало развития радиотехники неразрывно связано с именем Александра Степановича Попова, которого в России считают изобретателем радио. Сегодня со дня его рождения исполняется 150 лет.

Русский ученый Александр Попов родился в поселке Турьинские рудники, сейчас - город Краснотурьинск Свердловской области в семье священника Степана Петрова Попова и его жены Анны Степановны.

Учился в Далматовском, а затем Екатеринбургском духовных училищах. В 1877 году с отличием окончил общеобразовательные классы в Пермской духовной семинарии. После этого поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Учась в университете, был ассистентом на лекциях по физике, работал экскурсоводом в Первой электротехнической выставки в Санкт- Петербурге, в 1881-1883 годах работал монтером электростанции в товариществе "Электротехник".

В 1882 году защитил диссертацию "О принципах магнито- и динамо-электрических машин постоянного тока" и получил ученую степень кандидата наук. На следующий год ученый совет университета решил оставить его при университете для подготовки к профессорскому званию.

Александр Степанович занимался и преподавательской деятельностью, в частности читал лекции и вел практические занятия в Кронштадте в Минном офицерском классе (МОК) Морского ведомства.

В апреле 1887 года Попов был избран членом Русского физико-химического общества (РФХО), в 1893-м вступил в Русское техническое общество (РТО).

Он много путешествовал - не только по России. Так, в том же 1893 году был на Всемирной промышленной выставке в Чикаго (США). Посетил Берлин, Лондон и Париж, где знакомился с деятельностью научных учреждений.

Точка отсчета

Основной вехой в деятельности Попова стало создание им радиоприемника и системы радиосвязи. В 1895 году он изготовил когерентный приемник, способный принимать на расстоянии без проводов электромагнитные сигналы различной длительности. Собрал и испытал первую в мире практическую систему радиосвязи, включающую искровой передатчик Герца собственной конструкции и изобретенный им приемник. В ходе опытов также была обнаружена способность приемника регистрировать электромагнитные сигналы атмосферного происхождения.

В том же году Попов выступил на заседании РФХО с докладом "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", во время которого и продемонстрировал работу аппаратуры беспроводной связи. Пять дней спустя в газете "Кронштадтский вестник" было опубликовано первое сообщение об успешных опытах Попова с приборами для беспроводной связи.

В 1898 году началось промышленное производство корабельных радиостанций Попова фирмой Э. Дюкрете в Париже. Созданная по инициативе ученого кронштадтская радиомастерская - первое радиотехническое предприятие России, с 1901 года приступила к выпуску аппаратуры для Военно-Морского флота. В 1904 году петербургская фирма "Сименс и Гальске", немецкая фирма Telefunken и Попов совместно организовали "Отделение беспроволочной телеграфии по системе А. С. Попова".

В 1901 году Александр Степанович Попов стал профессором физики в Электротехническом институте императора Александра III. В 1905 году по решению Ученого совета стал первым избранным директором института.

Вообще, нужно отметить, что деятельность Попова как ученого и изобретателя была высоко оценена и в России, и за границей еще при жизни. Ему была присуждена премия РТО, Высочайше пожалована премия "за непрерывные труды по применению телеграфирования без проводов на судах флота", он был награжден Большой золотой медалью Всемирной промышленной выставки в Париже(1900), орденами Российской империи, избран почетным членом РТО, почетным инженером-электриком и президентом РФХО.

После его смерти 13 января 1906 года в России был создан фонд и учреждена премия его имени. В 1945 году был учрежден праздник - День радио, отмечаемый 7 мая, учреждены знак "Почетный радист" и Золотая медаль АН СССР имени А. С. Попова, именные премии и стипендии. Также именем Попова названы малая планета, объект лунного ландшафта обратной стороны Луны, Центральный музей связи и улица в Петербурге, НИИ радиоприема и акустики, теплоход. Ему воздвигнуты памятники в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Краснотурьинске, Котке (Финляндия), Петродворце, Кронштадте, на острове Гогланд.

А в 2005 году Международный институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) установил в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" мемориальную доску в память об изобретении радио Поповым. Таким образом международным общественным признанием организация подтвердила приоритет Александра Степановича Попова в изобретении радио.

Впрочем, вопрос, кто же на самом деле изобрел радио, вызывает споры до сих пор. Главный "конкурент" русского ученого - итальянский радиотехник и предприниматель Гульельмо Маркони (1874-1937), который в 1896 году получил патент на "усовершенствование в передачи электрических импульсов и сигналов и аппаратуры для этого".

Именно ему, а также немецкому инженеру Карлу Фердинанду Брауну , досталась в 1909 году, уже после смерти Попова, Нобелевская премия "за работы по созданию беспроволочного телеграфа". Еще один претендент на звание изобретателя радио - Никола Тесла, серб, переехавший на ПМЖ в США.

Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников

3. Забытое изобретение А.С. Попова или первый в мире Детекторный радиоприемник

Итак, 7 мая 1895 года нашим соотечественником Александром Степановичем Поповым на заседании Русского физико-химического общества был продемонстрирована в действии первая в мире система беспроводной сигнализации с радиоприемником телеграфных сигналов оригинальной конструкции . Летом 1897 г. итальянец Гульельмо Маркони получает патент на аналогичное устройство. За исключением второстепенных деталей приемный аппарат Маркони по схеме и принципу действия был полностью аналогичен прибору А.С. Попова, который он разработал за 14 месяцев до этого. К сожалению, в борьбе за приоритет в создании первого в мире радиоприемника с когерером, требующим встряхивания, научная общественность как у нас в стране, так и за рубежом не уделила должного внимания не менее важному изобретению А.С. Попова - первому в мире детекторному радиоприемнику на который 110 лет назад А.С. Попов получил патенты как в России, так и в Англии и Франции, США, Испании и Швейцарии [Быстров Ю.А., Золотинкина Л.И. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» - первая научно-образовательная школа электроники России // История отечественной электроники. - т.2. - М.: ИД Столичная энциклопедия, 2012. - С 529–548.] Об этом забытом историческом факте, а также судьбе детекторного приемника на протяжении его более чем вековой истории и пойдет речь.

Заметим, что сходство первых приемников А.С. Попова (1895 г.) и Г. Маркони (1896 г.) прежде всего было в том, что принимаемые сигналы приводили в действие электромагнитный ударник, встряхивающий металлические опилки в когерере Бранли. И в том и другом случае включение электромагнита ударника производилось для приведения в действие как самописца с записью регистрируемых сигналов на бумагу (в своем грозоотметчике в 1895 г.), так и телеграфного аппарата, когда впервые в мире была передана радиотелеграмма «Генрих Герц» в 1896 г.

Но настоящий прорыв в увеличении дальности радиосвязи был связан с применением электромагнитных телефонных трубок. Впервые идея воспользоваться наушниками пришла во время проверки радиоприемной аппаратуры сотрудниками, работавшими с А.С. Поповым, П.Н. Рыбкиным и Д.С. Троицким. Они непосредственно подключили телефонные трубки к когереру, который не срабатывал, и услышали передаваемые сигналы. Дальнейшее изучение А.С. Поповым эффекта детекторного действия когерера с металлическим окисленным порошком позволило ему вообще отказаться от встряхиваемого молоточком когерера. Им было проведено множество опытов с различными типами радиокондукторов (так стал называть А.С. Попов когерер без встряхивания).

Попов дает такое описание радиокондуктора (в нашем понимании детектора): «Для передачи на большие расстояния я употребляю «радиокондуктор», состоящий из стеклянной трубки, внутри которой приклеены две ленточки из платины, на которых находятся крупинки стали, обладающие многочисленными участками с окисленной поверхностью. Трубка хорошо просушенная, закрывается герметически.(…) Я показал с той же целью, что можно комбинировать микрофонный уголь с разными металлами. Простые электроды из металла или графита с металлическими стержнями, иголками и т. д. позволяют воспроизвести это интересное явление».

Именно такого типа радиокондуктор был установлен в радиоприемниках А.С. Попова, применявшихся в спасательной операции броненосца «Генерал-адмирал Апраксин», наскочившего на скалы вблизи о. Гогланд в Финском заливе. Когда Николай II узнал об аварии броненосца он писал: «Главному морскому штабу разработать к весне 1900 г. проект соединения главнейших пунктов южного берега Финского залива телеграфной линией между Кронштадтом и Ревелем». Как видно из этого предписания, телеграфный кабель можно было проложить только весной, но к тому времени броненосец был бы раздавлен льдами. Единственным выходом было применение беспроволочного телеграфа. К этому времени Попов уже располагал усовершенствованной радиоаппаратурой с телефонными трубками и новым радиокондуктором.

В 1899 году три комплекта радиостанций конструкции А.С. Попова были изготовлены французской фирмой Дюкрите. Поэтому, несмотря на большое расстояние (47 км), которое нужно было преодолеть для передачи радиосообщений в спасательной операции, Попов приступает к решению поставленной перед ним задачи. Уже 25 января 1900 г. с о. Гогланд была послана на Котку (о. Кутсало) первая радиотелеграмма. Ответ был тревожный: «Командиру ледокола «Ермак». Около Лавенсари оторвало льдину с рыбаками. Окажите помощь». «Ермак» в тот же день пошел в Ревель, захватив спасенных им 27 рыбаков. Обмен радиотелеграфными сообщениями продолжался до апреля месяца, когда броненосец «Апраксин» был снят со скал. Всего было передано 440 радиотелеграмм.

Использованная в спасательной операции в сложнейших зимних условиях радиоаппаратура, изобретенная А.С. Поповым доказала ее надежность и пригодность для практического применения. За это Попов был удостоен Электротехническим институтом звания почетного инженера-электрика, получил высочайшую благодарность и вознаграждение от Морского министерства. А первый детекторный радиоприемник А.С. Попова, на который он получил патент в России, Англии и Франции был награжден золотой медалью на Всемирной выставке в Париже в 1900 году.

У английского патента № 2797, выданного 25 февраля 1900 г. было следующее конкретное название: «Improvementsin Coherersfor Telephonicand Telegraphic Signalling ». Русский патент (привилегия № 6066) имел более общее название: «Приемник депеш, посылаемых с помощью электромагнитных волн» (рис. 5).

Рис. 5. Собственноручный чертеж А.С. Попова из российского патента телефонного приемника депеш (1900 г.).

Хочу привести страницу из английского журнала «Engineering», июнь 1900 г. с сообщением о выдаче А.С. Попову патента на детекторный приемник в Англии (рис. 6). Как там написано в заголовке, он не требует восстановления когерера. Обращаю ваше внимание на две схемы приемника, заявленные А.С. Поповым. Первая - с радиокондуктором, подключенным к наушникам последовательно с батареей, а вторая - с наушниками, подключенными ко вторичной обмотке согласующего трансформатора (А.С. Попов называет его индукционной бобиной), первичная обмотка которого подключается в цепь с радиокондуктором. Как пишет А.С. Попов, «в этом случае звуки слышатся в телефоне громче и отчетливее, нежели в отсутствии индукционной бобины, обычно употребляемой в микротелефонных станциях».

Рис. 6. Фрагмент описания английского патента А.С. Попова

Часто задают вопрос: раз первыми прием на слух осуществили П.Н. Рыбкин и Д.С. Троицкий, почему их не считают изобретателями детекторного приемника?

Начну с разъяснения, почему патент на телефонный приемник депеш получил А.С. Попов, а не Рыбкин П.Н. или Троицкий Д.С. Для этого нужно обратиться к описанию патента, составленного самим А.С. Поповым. В самом начале он пишет, что «основанием для устройства нового приемника депеш, посланных по системе Морзе с помощью электромагнитных волн, служит вновь открытое свойство когерера». Далее: «Употребление телефона уже применялось для изучения электрических колебаний». И, наконец, о новом свойстве когерера: «Это новое свойство случайно обнаружено с трубкой (прим .: имеется ввиду когерер), мной изобретенной для телеграфа без проводников моими непосредственными помощниками - ассистентом Минного класса П.Н. Рыбкиным и капитаном Д.С. Троицким во время опытов, проводимых в Кронштадте в начале июня сего года».

Рис. 7. Рисунки из американского патента А.С. Попова .

Еще одно изобретение детекторного приемника в США принадлежит Пикару (Greenleaf Whittier Pickard «Meansforreceiving intelligence communicated by electric waves » U.S. Patent 836,531 -, 1906). Он получил патент в тот же год, что и Дэнвуди, но его приемник уже имеет более совершенную конструкцию кристаллического детектора, почти классическую. Об истории своего изобретения он опубликовал статью «How I Inverted the Crystal Detector » The Electrical Experimenter , August, 1919. В этой статье он рассказывает, что для выбора наилучшего кристаллического детектора он перепробовал свыше 30 000 комбинаций различных материалов. Кстати, до сегодняшнего дня схематическое обозначение диода принадлежит также ему.

Также после А.С. Попова на детекторный приемник получил патент в США Боше (BoseJ.C., физик из Индии). Он получил патент в 1904 г. с таким названием «Detector for electrical disturbances », заявку на который он подал в 1901 году. И хотя Боше в описании своего патента не может еще отказаться от термина когерер, ставя его в один ряд с детектором: «This invention has reference to detector sandso-called coherers for there ceptionofe lectrical disturbances, Hertzianwaves… ». Тем не менее именно он впервые ввел в обиход слово детектор(detector ).

Можно надеяться, что преданием гласности забытого американского патента нашего соотечественника А.С. Попова удастся расширить область приоритетов в истории радиотехники нашей страны. И как бы детектирующий прибор не назывался: трубка Бранли, когерер Лоджа, радиокондуктор Попова, ртутный когерер Маркони и даже двухэлектродная лампа Флеминга и т. д., все эти приборы в нашем современном понимании - детектирующие устройства. И с исторической точки зрения следует их четко различать по их свойствам и по времени появления. В этом ряду твердотельные «карборунд» Данвуди и «кошачий ус» Пикарда и даже детектор Боше не опережают детектирующий радиокондуктор Попова. Именно поэтому изобретателем первого в мире детекторного приемника, в котором окисные пленки в контакте с платиной и определяли детектирующие свойства радиокондуктора, а принятый сигнал регистрировался с помощью телефонов, можно по праву назвать Александра Степановича Попова.

Изобретение А.С. Попова получило свое развитие и в советской России. С первых дней советской власти правительство придавало большое значение развитию радиотехники в России. Уже в 1918 году в Нижнем Новгороде создается большая радиолаборатория. В состав радиолаборатории вошли такие известные ученые, как М.А. Бонч-Бруевич, В.П. Вологдин, В.К. Лебединский, В.М. Лещинский, П.А. Остряков, Д.А. Рожанский,

В.В. Татаринов, А.Ф. Шорин и др. М.А. Бонч-Бруевич будучи руководителем Нижегородской радиолаборатории в течение 10 лет много сделал для развития отечественной радиоэлектроники. Нижегородская радиолаборатория получила мировую известность и была дважды (в 1922 и в 1928 гг.) награждена орденом Трудового Красного знамени за создание первых отечественных радиоламп. Например, в 1920 году была создана первая самая мощная в мире радиолампа для первого радиотелефонного передатчика в России. Тем не менее большое внимание радиолаборатория уделяла и разработке различных радиоприемников. В частности, в 1920-е годы большой популярностью пользовался детекторный приемник, разработанный сотрудником радиолаборатории С.И. Шапощниковым.

А другой сотрудник радиолаборатории О.В. Лосев разработал детекторный приемник с полупроводниковым усилителем, известный как «Кристадин Лосева». Изобретение Лосева стало мировой сенсацией. Лишь через много лет получило объяснение использование детектора в кристадине, который фактически явился прообразом современных туннельных диодов. А метод радиоприема с дополнительным полупроводниковым генератором, работающим на частоте принимаемого сигнала, был первым опытом синхронного детектирования, широко распространенного в настоящее время. Последним детекторным приемником промышленного изготовления можно считать «Комсомолец» .

После Великой Отечественной войны в нашей стране чувствовалась нехватка дешевых массовых радиоприемников. С целью создания образцов детекторных приемников, пригодных для массового производства отечественной промышленностью, в 1947 году Осоавиахим СССР объявил конкурс. В конкурсе приняли участие 31 конструктор из 14 предприятий и НИИ разных министерств. Первая премия была присуждена инженеру М.Р. Капланову (НИИ МПСС) за детекторный приемник, названный им «Комсомолец», который и был рекомендован к внедрению в производство на разных предприятиях страны (рис. 8).

Рис. 8. Детекторные приемники «Комсомолец » из Москвы, Ленинграда и Минска.

Интерес к детекторным приемникам сохранился и в наши дни. В хорошем смысле детекторный приемник можно назвать антикризисным приемником. Он не требует затрат на источники электропитания, так как в нем используется только энергия передающей радиостанции. С созданием в последнее время более совершенных радиоэлектронных микросхем теперь можно создать детекторный приемник с более высокой чувствительностью. Что же это за микросхемы? Речь идет о недавно созданных MOSFETEPA Dsarrays с электрически-программируемой пороговой архитектурой (Electrically-Programmable Analog Devices EPADs ). Данные устройства обладают уникальными свойствами по потребляемой мощности (нВт), работают со сверхнизкими питающими напряжениями (меньше 0,5 В). Приведем впечатляющие характеристики уже выпускаемой микросхемы ALD110900. Один каскад усилителя: V+ = 0,5V; 1+ = 1,9 ?А; Pd = 960 nW; Gain = 24. Два каскада усиления: V+ = 0,5 V; 1+ = 2,8 ?А; Pd = 1,4 ?W, Gain = 52. Используя такую микросхему, удается собрать современный высокочувствительный детекторный приемник (рис. 9).

Рис. 9. Современный детекторный приемник