.jpg/1280px-D%C3%89TECTEUR_MAGN%C3%89TIQUE_(radio).jpg)
Магнитный детектор или магнитный детектор Маркони , иногда называемый «Мэгги», был одним из первых детекторов радиоволн, который использовался в некоторых из первых радиоприемников для приема сообщений азбуки Морзе в эпоху беспроводной телеграфии на рубеже 20-го века. [1] [2] Разработанный в 1902 году пионером радиосвязи Гульельмо Маркони [1] [2] [3] на основе метода, изобретенного в 1895 году новозеландским физиком Эрнестом Резерфордом [4], он использовался в беспроводных станциях Маркони примерно до 1912 года, когда на смену ему пришли электронные лампы . [5] Он широко использовался на судах из-за своей надежности и нечувствительности к вибрации. Магнитный детектор был частью беспроводного устройства в радиорубке Титаника, которое использовалось для вызова помощи во время его знаменитого затопления 15 апреля 1912 года. [6]
Примитивные радиопередатчики с искровым разрядником, использовавшиеся в течение первых трех десятилетий радио (1886-1916), не могли передавать звук (звук) и вместо этого передавали информацию посредством беспроводной телеграфии ; оператор включал и выключал передатчик с помощью телеграфного ключа , создавая импульсы радиоволн для написания текстовых сообщений азбукой Морзе . Таким образом, радиоприемное оборудование того времени не должно было преобразовывать радиоволны в звук, как современные приемники, а просто обнаруживать наличие или отсутствие радиосигнала. Устройство, которое это делало, называлось детектором . Первым широко используемым детектором был когерер , изобретенный в 1890 году. Когерер был очень плохим детектором, нечувствительным и склонным к ложному срабатыванию из-за импульсного шума, что побудило множество исследований найти лучшие детекторы радиоволн.
Эрнест Резерфорд впервые использовал гистерезис железа для обнаружения волн Герца в 1896 году [4] [7] путем размагничивания железной иглы, когда радиосигнал проходил через катушку вокруг иглы, однако иглу пришлось перемагничивать, поэтому это было не подходит для детектора непрерывного действия. [7] Многие другие исследователи беспроводной связи, такие как Э. Уилсон, К. Тиссо, Реджинальд Фессенден , Джон Амброуз Флеминг , Ли Де Форест , Дж. Балсилли и Л. Тьери, впоследствии разработали детекторы, основанные на гистерезисе, но ни один из них не получил широкого распространения из-за к различным недостаткам. [7] Многие более ранние версии имели вращающийся магнит над неподвижной железной лентой с катушками на ней. [8] Этот тип был чувствителен только периодически, когда магнитное поле менялось, что происходило, когда магнитные полюса проходили через железо.
Во время своих экспериментов по трансатлантической радиосвязи в декабре 1902 года Маркони обнаружил, что когерер слишком ненадежен и нечувствителен для обнаружения очень слабых радиосигналов при передаче на большие расстояния. Именно эта потребность побудила его разработать магнитный детектор. Маркони разработал более эффективную конфигурацию, в которой движущаяся железная лента, приводимая в движение часовым двигателем, проходит мимо неподвижных магнитов и катушек, что приводит к непрерывной подаче железа, меняющего намагниченность и, следовательно, к постоянной чувствительности (Резерфорд утверждал, что он также изобрел эту конфигурацию). [8] Магнитный детектор Маркони был «официальным» детектором, использовавшимся компанией Marconi с 1902 по 1912 год, когда компания начала переходить на лампу Флеминга и вакуумные лампы типа Audion . Он использовался до 1918 года.
См. рисунок справа. Версия Маркони состояла из бесконечной железной ленты ( B ), состоящей из 70 прядей железной проволоки № 40, покрытой шелком . В процессе работы лента проходит через два шкива с канавками, которые вращаются заводным часовым двигателем. [1] [2] Железная полоса проходит через центр стеклянной трубки, которая плотно намотана одним слоем длиной несколько миллиметров медной проволокой № 36 с шелковым покрытием. Эта катушка ( C ) действует как катушка радиочастотного возбуждения. Поверх этой обмотки намотана небольшая катушка проводом того же сечения с сопротивлением около 140 Ом . Эта катушка ( D ) функционирует как катушка звукоснимателя . Вокруг этих катушек расположены два постоянных подковообразных магнита, которые намагничивают железную ленту, когда она проходит через стеклянную трубку. [1]
Устройство работает за счет гистерезиса намагниченности железных проводов. [1] [2] Постоянные магниты устроены таким образом, чтобы создавать два противоположных магнитных поля, каждое из которых направлено к центру катушек (или от него) в противоположных направлениях вдоль провода. Это позволяет намагничивать железную полосу вдоль ее оси сначала в одном направлении, когда она приближается к центру катушек, а затем меняет ее магнетизм на противоположное направление, когда она выходит с другой стороны катушки. [2] Из -за гистерезиса ( коэрцитивной силы ) железа для изменения намагниченности требуется определенное пороговое магнитное поле ( коэрцитивное поле Hc ). Таким образом, намагниченность в движущихся проводах меняется не в центре устройства, где меняется поле, а где-то по направлению к отходящей стороне проводов, когда поле второго магнита достигает H c . [1] [2] Хотя сам провод движется через катушку, в отсутствие радиосигнала место, где намагниченность «переворачивается», является стационарным относительно приемной катушки, поэтому нет изменения потока и напряжения. индуцируется в приемной катушке.
Радиосигнал от антенны ( А ) принимается тюнером ( не показан ) и проходит через катушку возбуждения С , другой конец которой соединен с землей ( Е ). [2] Быстро меняющееся магнитное поле катушки превышает коэрцитивную силу H c и устраняет гистерезис железа, в результате чего изменение намагниченности внезапно перемещается вверх по проводу к центру, между магнитами, где поле меняет направление. [1] [2] Это имело эффект, аналогичный введению магнита в катушку, вызывая изменение магнитного потока через чувствительную катушку D , вызывая импульс тока в воспринимающей катушке. Звукоснимающая катушка подключена к телефонной трубке ( наушнику ) ( Т ), которая преобразует импульс тока в звук . [2]
Радиосигнал от передатчика с искровым разрядником состоял из импульсов радиоволн ( затухающих волн ), которые повторялись со скоростью звука, около нескольких сотен в секунду. Каждый импульс радиоволн вызывал в наушниках импульс тока, [1] поэтому сигнал в наушниках звучал как музыкальный тон или жужжание.
Железный ремешок приводился в движение ходовой пружиной и часовым механизмом внутри корпуса. Для скорости ленты даны разные значения: от 1,6 до 7,5 см в секунду; устройство, вероятно, могло бы работать в широком диапазоне скоростей. [8] Оператору приходилось удерживать боевую пружину во взведенном состоянии с помощью рукоятки, расположенной сбоку. Иногда операторы забывали его завести, поэтому браслет переставал вращаться, а детектор переставал работать, иногда в середине радиосообщения.
Детектор производил электронный шум , который воспринимался в наушниках как «шипящий» или «ревущий» звук на заднем плане, что несколько утомляло его прослушивание. [9] Это был шум Баркгаузена, возникший из-за эффекта Баркгаузена в железе. [9] Поскольку магнитное поле в заданном участке железной проволоки менялось по мере ее прохождения через детектор, микроскопические доменные границы между магнитными доменами в железе перемещались серией рывков, зацикливаясь на дефектах в железе. кристаллическую решетку, а затем вырвали на свободу. Каждый рывок вызывал крошечное изменение магнитного поля в катушке и вызывал импульс шума.
Поскольку на выходе был переменный аудиоток, а не постоянный ток, детектор можно было использовать только с наушниками, а не с обычным записывающим устройством, используемым в когерерных радиотелеграфных приемниках, - сифонным бумажным магнитофоном. [10]
С технической точки зрения для работы необходимо несколько тонких предпосылок. Напряженность магнитного поля постоянных магнитов на железной ленте должна быть того же порядка, что и напряженность поля, создаваемого радиочастотной катушкой возбуждения, что позволяет радиочастотному сигналу превысить пороговый гистерезис (коэрцитивность) железо. Кроме того, импеданс тюнера, подающего радиосигнал, должен быть низким, чтобы соответствовать низкому импедансу катушки возбуждения, что требует особых требований к конструкции тюнера. Сопротивление телефонного наушника должно примерно соответствовать сопротивлению катушки звукоснимателя, которое составляет несколько сотен Ом. Железная лента движется со скоростью несколько миллиметров в секунду. Магнитный детектор был гораздо более чувствительным, чем когереры , обычно использовавшиеся в то время, [1], хотя и не столь чувствительным, как клапан Флеминга , который начал заменять его примерно в 1912 году. [5]
В «Справочнике технических инструкций для беспроводных телеграфистов», автор: Дж. К. Хоукхед (второе издание, переработанное Х. М. Доусеттом) на стр. 175, приведены подробные инструкции и технические характеристики по эксплуатации и техническому обслуживанию магнитного детектора Маркони.
В 1902 году Маркони изобрел две формы магнитного детектора, один из которых он превратил в детектор электрических волн необычайной тонкости и полезности.
СМИ, связанные с магнитными детекторами, на Викискладе?