Kristal radyo - Crystal radio

Bu makale, elektriksiz radyo alıcıları ile ilgili. Kristal kontrollü osilatörler için (radyolarda kullanıldığı gibi), bkz. Kristal osilatör .
"Kristal seti" buraya yönlendirir. Avustralyalı rock grubu için bkz Kristal Set .
Radiola tarafından yapılan 1922 tarihli İsveç kristal radyosu, kulaklıklı. Üstteki cihaz, radyonun kedi bıyık dedektörüdür . İkinci bir çift kulaklık jakı sağlanır.
1970'ler dönemi Arrow kristal radyo çocuklara pazarlandı. Kulaklık solda. Sağdaki anten kablosunun, alımı iyileştirmek için ek bir anten görevi gören yatak yayı gibi metal nesnelere tutturmak için bir klipsi vardır.

Bir kristal radyo alıcısı aynı zamanda bir adlandırılan, kristal seti , basit bir radyo alıcısı radyo ilk günlerinde popüler. Harici güce ihtiyaç duymadan ses üretmek için yalnızca alınan radyo sinyalinin gücünü kullanır. En önemli bileşeni olan , orijinal olarak galen gibi bir kristal mineral parçasından yapılmış bir kristal dedektörü olarak adlandırılmıştır . Bu bileşen artık diyot olarak adlandırılmaktadır .

Kristal radyolar, en basit radyo alıcısı türüdür ve bir anten kablosu, bir tel bobini , bir kapasitör, bir kristal dedektörü ve kulaklıklar gibi birkaç ucuz parça ile yapılabilir (çünkü bir kristal setinin yeterli gücü yoktur). bir hoparlör ). Ancak bunlar pasif alıcılardır, diğer radyolar ise radyo sinyalini daha yüksek hale getirmek için pilden veya duvar prizinden gelen akımla çalışan bir amplifikatör kullanır . Bu nedenle, kristal setler oldukça zayıf ses üretir ve hassas kulaklıklarla dinlenmesi gerekir ve yalnızca sınırlı bir aralıktaki istasyonları alabilir.

Rektifiye bir arasında bir temas özelliği mineral ve metal ile 1874 yılında keşfedilmiştir Karl Ferdinand Braun . Kristaller ilk olarak 1894 yılında Jagadish Chandra Bose tarafından mikrodalga optik deneylerinde radyo dalgalarının dedektörü olarak kullanıldı . İlk olarak 1902'de GW Pickard tarafından radyo iletişim alımı için bir demodülatör olarak kullanıldılar . Kristal radyolar, yaygın olarak kullanılan ilk radyo alıcısı türü ve kablosuz telgraf döneminde kullanılan ana tipti . Milyonlarca satılan ve ev yapımı olan ucuz ve güvenilir kristal radyo, radyonun halka tanıtılmasında büyük bir itici güç oldu ve 1920 civarında radyo yayıncılığının başlamasıyla radyonun bir eğlence ortamı olarak gelişmesine katkıda bulundu .

1920 civarında, kristal setlerin yerini, vakum tüpleri kullanan ilk yükseltici alıcılar aldı . Bu teknolojik ilerlemeyle, kristal setler ticari kullanım için modası geçmiş hale geldi, ancak hobiler, gençlik grupları ve izci tarafından esas olarak radyo teknolojisini öğrenmenin bir yolu olarak inşa edilmeye devam edildi . Hala eğitim cihazları olarak satılıyorlar ve inşaatlarına adanmış meraklı grupları var.

FM tasarımları yapılmış olmasına rağmen, kristal radyolar genlik modülasyonlu (AM) sinyalleri alır . Hemen hemen her radyo frekans bandını alacak şekilde tasarlanabilirler , ancak çoğu AM yayın bandını alır. Birkaçı kısa dalga bantları alır, ancak güçlü sinyaller gereklidir. İlk kristal setler, kıvılcım aralığı vericileri tarafından 20 kHz kadar düşük frekanslarda yayınlanan kablosuz telgraf sinyallerini aldı .

Tarih

1920'lerde kristal radyo dinleyen bir aile
Greenleaf Whittier Pickard'ın ABD Patenti 836.531 "Elektrik dalgalarıyla iletilen istihbarat alma araçları" diyagramı
ABD Standartlar Bürosu 1922 Genelgesi 120 " Basit bir ev yapımı radyo alıcısı kıyafeti " Amerikalılara bir kristal radyonun nasıl inşa edileceğini öğretti.

Kristal radyo, 19. yüzyılın sonlarında, 20. yüzyılın başlarında giderek daha pratik radyo alıcılarına dönüşen uzun, kısmen belirsiz bir keşif zinciri tarafından icat edildi . Kristal radyonun ilk pratik kullanımı, erken amatör radyo deneycileri tarafından kıvılcım aralığı vericilerinden iletilen Mors kodu radyo sinyallerini almaktı . Elektronik geliştikçe, radyo ile ses sinyalleri gönderme yeteneği, 1920'lerde günümüzün radyo yayıncılığı endüstrisine dönüşen teknolojik bir patlamaya neden oldu .

İlk yıllar

Kristal radyo (1915) Radyo Müzesi'nde tutuluyor - Monteceneri (İsviçre)

Erken radyo telgrafı , radyo frekanslarında çalışan yüksek frekanslı alternatörlerin yanı sıra kıvılcım aralığı ve ark vericileri kullandı . Dalga reseptörü , bir radyo sinyali tespit ilk aracı oldu. Ancak bunlar, zayıf sinyalleri algılama hassasiyetinden yoksundu.

20. yüzyılın başlarında, çeşitli araştırmacılar , galen gibi belirli metalik minerallerin radyo sinyallerini tespit etmek için kullanılabileceğini keşfettiler .

Hintli fizikçi Jagadish Chandra Bose , 1894'ten başlayarak mikrodalgaları almak için galen dedektörlerini kullanarak bir kristali radyo dalgası detektörü olarak kullanan ilk kişiydi. bir galen kristali; bu 1904'te verildi, #755840. 30 Ağustos 1906'da Greenleaf Whittier Pickard , 20 Kasım 1906'da verilen bir silikon kristal dedektörü için bir patent başvurusunda bulundu.

Bir kristal dedektörü, bir kristal, genellikle kristalle temas eden ince bir tel veya metal prob ve bu bileşenleri yerinde tutan stand veya muhafaza içerir. Kullanılan en yaygın kristal, küçük bir galen parçasıdır ; pirit de daha kolay ayarlanabilen ve kararlı bir mineral olduğu ve kentsel sinyal güçleri için oldukça yeterli olduğu için sıklıkla kullanıldı. Diğer bazı mineraller de dedektörler olarak iyi performans gösterdi. Kristallerin bir başka yararı, genlik modülasyonlu sinyalleri demodüle edebilmeleriydi . Bu cihaz, telsiz telefonları ve sesli yayınları halka açık bir kitleye ulaştırdı. Kristal setler, embriyonik radyo yayıncılığı endüstrisinin büyümeye başladığı bir zamanda bu sinyalleri almanın ucuz ve teknolojik olarak basit bir yöntemini temsil ediyordu.

1920'ler ve 1930'lar

1922'de (o zamanki adıyla) ABD Standartlar Bürosu, Basit Bir Ev Yapımı Radyo Alıcı Kıyafetinin Yapısı ve Çalıştırılması başlıklı bir yayın yayınladı . Bu makale, basit araçlara sahip bir üyesi olan hemen hemen her ailenin bir radyo yapıp hava durumunu, mahsul fiyatlarını, zamanı, haberleri ve operayı nasıl ayarlayabileceğini gösterdi. Bu tasarım, radyoyu halka ulaştırmada önemliydi. NBS bunu, daha seçici bir iki devreli versiyonla, aynı yıl yayınlanan ve bugün hala meraklılar tarafından sıklıkla inşa edilen Kristal Dedektörlü İki Devreli Bir Radyo Alıcı Ekipmanın Yapısı ve Çalıştırılması ile izledi .

20. yüzyılın başında radyonun ticari kullanımı çok azdı ve radyo deneyleri birçok insan için bir hobiydi. Bazı tarihçiler 1920 sonbaharını eğlence amaçlı ticari radyo yayıncılığının başlangıcı olarak kabul ederler. Westinghouse'un sahibi olduğu Pittsburgh istasyonu KDKA , Harding-Cox başkanlık seçim sonuçlarını yayınlamak için tam zamanında Amerika Birleşik Devletleri Ticaret Bakanlığı'ndan lisansını aldı . Radyonun ilk zamanlarında özel olayların haberciliğinin yanı sıra çiftçilere mahsul fiyat raporlarının yayınlanması da önemli bir kamu hizmetiydi.

1921'de fabrika yapımı radyolar çok pahalıydı. Daha az varlıklı aileler bir radyoya sahip olamadıklarından, gazeteler ve dergiler, ortak ev eşyalarıyla nasıl kristal bir radyo yapılacağına dair makaleler yayınladılar. Maliyeti en aza indirmek için, planların çoğu, ev yapımı radyolar için ortak bir temel haline gelen yulaf ezmesi kutuları gibi boş karton kaplara ayar bobinini sarmayı önerdi.

Kristodin

1920'lerin başlarında Rusya , Oleg Losev , radyo dedektörlerinin üretimi için çeşitli kristallere voltaj önyargıları uygulamayı deniyordu . Sonuç şaşırtıcıydı: bir zinkit ( çinko oksit ) kristali ile amplifikasyon kazandı. Bu, tünel diyotunun geliştirilmesinden on yıllar önce , negatif direnç olgusuydu . İlk deneylerden sonra Losev, rejeneratif ve süperheterodin alıcılar ve hatta vericiler yaptı.

İlkel koşullarda bir kristodin üretilebilir; vakum tüpleri ve modern yarı iletken cihazların aksine, kırsal bir demirhanede yapılabilir . Ancak bu keşif yetkililer tarafından desteklenmedi ve kısa sürede unutuldu; araştırma için birkaç örneğin ötesinde kitlesel miktarda hiçbir cihaz üretilmedi.

"Foxhole radyolar"

2. Dünya Savaşı'nda İtalyan Cephesinde kullanılan "Foxhole radyo". Bir dedektör için bir tıraş bıçağına bastıran bir çengelli iğneye bağlı bir kurşun kalem kullanır.

Mineral kristallere ek olarak, birçok metal yüzeyin oksit kaplamaları , doğrultma yapabilen yarı iletkenler (dedektörler) olarak işlev görür . Kristal radyolar, paslı çiviler, aşınmış paralar ve diğer birçok yaygın nesneden yapılmış dedektörler kullanılarak doğaçlama yapılmıştır.

Ne zaman Müttefik askerleri yakınında durdurulmuştu Anzio, İtalya 1944 bahar aylarında Almanlar tespit olabilir donanımları vardı, motorlu kişisel radyo alıcıları kesinlikle yasaktır edildi lokal osilatör sinyal superheterodin alıcıları. Kristal kümeler, güçle çalışan yerel osilatörlerden yoksundur, bu nedenle algılanamazlar. Bazı becerikli askerler, haber ve müzik dinlemek için atılan malzemelerden "kristal" setler inşa ettiler. Bir tür, mavi çelik tıraş bıçağı ve dedektör için kurşun kalem kullandı . Bıçak üzerindeki yarı iletken oksit kaplamaya (manyetit) temas eden kurşun noktası, ham bir nokta temaslı diyot oluşturdu. Bıçağın yüzeyindeki kurşun kalem ucunu dikkatli bir şekilde ayarlayarak, düzeltme yapabilen noktalar bulabilirler. Setleri "olarak adlandırılan edildi siper radyolar popüler basın tarafından" ve bunlar bir parçası haline geldi folklor ait Dünya Savaşı .

İkinci Dünya Savaşı sırasında Alman işgali altındaki bazı ülkelerde , sivil halktan radyo setlerine yaygın olarak el konuldu. Bu, kararlı dinleyicileri, genellikle basit bir kristal setinden biraz daha fazla olan kendi gizli alıcılarını oluşturmaya yönlendirdi. Bunu yapan herkes yakalanması durumunda hapsedilme ve hatta ölüm riskiyle karşı karşıya kaldı ve Avrupa'nın çoğunda BBC'den (veya diğer müttefik istasyonlardan) gelen sinyaller böyle bir sette alınacak kadar güçlü değildi.

Sonraki yıllar

İkinci Dünya Savaşı Liberty gemisinde yedek alıcı olarak kullanılan kristal radyo

Başlangıçta sahip olduğu popülerliği ve genel kullanımı hiçbir zaman geri kazanmamış olsa da, kristal radyo devresi hala kullanılmaktadır. İzci 1920'lerden beri kendi programında bir radyo seti yapımını tutmuş. 1950'ler ve 1960'lar boyunca çok sayıda prefabrike yenilik öğesi ve basit kit bulunabilirdi ve elektronikle ilgilenen birçok çocuk bir tane yaptı.

1920'lerde ve yine 1950'lerde kristal radyolar inşa etmek bir çılgınlıktı . Son zamanlarda, hobiler ilk enstrümanların örneklerini tasarlamaya ve inşa etmeye başladılar. Bu setlerin görsel görünümü ve performansları için çok çaba harcanmaktadır. Yıllık kristal radyo 'DX' yarışmaları (uzun mesafe resepsiyonu) ve bina yarışmaları , bu set sahiplerinin birbirleriyle rekabet etmesine ve konuyla ilgili bir topluluk oluşturmasına olanak tanır.

Temel prensipler

Bir kristal radyo alıcısının blok şeması
Basit bir kristal radyonun devre şeması.

Bir kristal radyo, esaslarına indirgenmiş bir radyo alıcısı olarak düşünülebilir. En azından şu bileşenlerden oluşur:

  • Bir anten hangi elektrik akımları tarafından uyarılan radyo dalgaları .
  • Anten tarafından alınan tüm radyo sinyallerinden istenen radyo istasyonunun frekansını seçen bir rezonans devresi (ayarlı devre) . Ayarlı devre, bir tel bobini ( indüktör olarak adlandırılır ) ve birbirine bağlı bir kapasitörden oluşur. Devrenin bir rezonans frekansı vardır ve bu frekanstaki radyo dalgalarının diğer frekanslardaki dalgaları büyük ölçüde bloke ederken dedektöre geçmesine izin verir. Bobin veya kapasitörün biri veya her ikisi ayarlanabilir, bu da devrenin farklı frekanslara ayarlanmasına izin verir. Bazı devrelerde kapasitör kullanılmaz ve anten bu işlevi görür, çünkü alması amaçlanan radyo dalgalarının çeyrek dalga boyundan daha kısa bir anten kapasitiftir.
  • Bir yarı iletken kristal detektör demodüle radyo sinyalini elde etmek için bir ses sinyali ( modülasyon ). Kristal dedektörü , radyo frekansı alternatif akımını ses frekansı modülasyonuna demodüle ederek kare kanun dedektörü olarak işlev görür . Dedektörün ses frekansı çıkışı kulaklık tarafından sese dönüştürülür. İlk setler , yüzeyine dokunan ince bir tel ile galen gibi küçük bir kristal mineral parçasından oluşan bir " kedi bıyık dedektörü " kullanıyordu . Kristal detektör Adlarının radyolar kristali verdi bileşeni oldu. Modern setler , modern yarı iletken diyotları kullanır , ancak bazı hobiciler hala kristal veya diğer dedektörlerle deneyler yaparlar.
  • Ses sinyalini, duyulabilmeleri için ses dalgalarına dönüştüren bir kulaklık . Bir kristal alıcı tarafından üretilen düşük güç, bir hoparlöre güç sağlamak için yetersizdir , bu nedenle kulaklıklar kullanılır.
1922'den bir kristal radyonun devresini gösteren resimli diyagram. Bu ortak devre bir ayar kapasitörü kullanmadı , ancak bobin ile ayarlanmış devreyi oluşturmak için antenin kapasitansını kullandı . Dedektör , kristalin bir kısmında onunla temas halinde olan ve bir diyot kontağı yapan ince bir tel ile bir galen parçasından oluşan bir kedi bıyık dedektörüydü.

Bir kristal radyonun güç kaynağı olmadığından, kulaklık tarafından üretilen ses gücü, yalnızca anten tarafından yakalanan radyo dalgaları yoluyla alınan radyo istasyonunun vericisinden gelir . Alıcı antenin kullanabileceği güç, radyo vericisinden uzaklığının karesi ile azalır . Güçlü bir ticari yayın istasyonu için bile , alıcıdan birkaç mil uzaktaysa , anten tarafından alınan güç çok küçüktür, tipik olarak mikrowatt veya nanowatt olarak ölçülür . Modern kristal setlerinde, antende 50 pikawatt kadar zayıf sinyaller duyulabilir. Kristal radyolar kullanmadan bu zayıf sinyalleri alabilir amplifikasyon sadece insan büyük duyarlılığı nedeniyle işitme sadece 10 arasında bir yoğunluk ile sesleri duyabilir, -16 W / cm 2 . Bu nedenle, kristal alıcılar, radyo dalgalarından gelen enerjiyi mümkün olduğunca verimli bir şekilde ses dalgalarına dönüştürecek şekilde tasarlanmalıdır. Öyle olsa bile , kablosuz telgraf çağında kullanılan radyotelgraf sinyalleri yüzlerce milden alınabilse de , genellikle sadece AM yayın istasyonları için yaklaşık 25 millik mesafelerdeki istasyonları alabilirler ve kristal alıcılar, sırasında okyanus ötesi iletişim için bile kullanıldı. O dönem.

Tasarım

1920 civarında güvenilir vakum tüplerinin ortaya çıkmasıyla ticari pasif alıcı geliştirme terk edildi ve ardından kristal radyo araştırmaları öncelikle radyo amatörleri ve hobileri tarafından yapıldı . Birçok farklı devre kullanılmıştır. Aşağıdaki bölümlerde bir kristal radyonun parçaları daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Anten

Anten, elektromanyetik enerjiyi dönüştürür radyo dalgaları bir için alternatif elektrik akımının ayar bobinine bağlanan anten bölgesi. Bir kristal radyoda tüm güç antenden geldiğinden, antenin radyo dalgasından mümkün olduğunca fazla güç toplaması önemlidir. Anten ne kadar büyükse, o kadar fazla güç yakalayabilir. Kristal setlerle yaygın olarak kullanılan tipteki antenler, uzunlukları aldıkları radyo dalgalarının çeyrek dalga boyunun katlarına yakın olduğunda en etkilidir . Kristal radyo kullanıldığında dalgaların uzunluğu (çok uzun olduğu için PM yayın bant dalgaları 182-566 olan m ve 597-1857 fit. Uzunluğunda) Anten gelen, mümkün olduğunca uzun şekilde yapılır , uzun tel aksine, kırbaç modern radyolarda kullanılan antenler veya ferrit loopstick antenler .

Ciddi kristal radyo hobileri , binalar veya ağaçlar arasında olabildiğince yükseğe asılı yüzlerce fit telden oluşan, merkezde veya bir ucunda alıcıya giden bir besleme telinden oluşan "ters L" ve "T" tipi antenler kullanır. . Bununla birlikte, daha sık olarak, pencerelerden sarkan rastgele uzunluklarda kablolar kullanılır. İlk günlerde (özellikle apartman sakinleri arasında) popüler bir uygulama, yatak yayları , yangın merdivenleri ve dikenli tel çitler gibi mevcut büyük metal nesneleri anten olarak kullanmaktı.

Zemin

Kristal alıcılarda kullanılan tel antenler , çıkış voltajlarını toprağa göre geliştiren monopol antenlerdir . Alıcı bu nedenle akım için bir geri dönüş devresi olarak toprağa (toprak) bir bağlantı gerektirir . Topraklama kablosu bir radyatöre, su borusuna veya toprağa çakılan metal bir kazığa bağlıydı. İlk günlerde yeterli bir toprak bağlantısı yapılamazsa , bazen bir karşı denge kullanılırdı. Kristal setler , antenden verimli bir şekilde güç aktarmak için gereken düşük giriş empedansına sahip olacak şekilde tasarlandığından, kristal setler için güçlü alıcılardan daha önemlidir . Düşük dirençli bir toprak bağlantısı (tercihen 25 Ω'un altında) gereklidir, çünkü topraktaki herhangi bir direnç antenden gelen mevcut gücü azaltır. Buna karşılık, modern alıcılar, yüksek giriş empedansına sahip voltajla çalışan cihazlardır, bu nedenle anten/toprak devresinde çok az akım akar. Ayrıca, şebekeden beslenen alıcılar, iyi kurulmuş bir topraklama yoluyla toprağa bağlanan güç kabloları aracılığıyla yeterli şekilde topraklanır.

ayarlı devre

En eski kristal alıcı devresinde ayarlanmış bir devre yoktu.

Ayarlı devre , bir bobini ve bir de kapasitör birbirine bağlı bir şekilde hareket rezonatör bir diyapazonun benzer. Antende radyo dalgaları tarafından indüklenen elektrik yükü, bobin boyunca kapasitörün plakaları arasında hızla ileri geri akar. Devre, istenen radyo sinyalinin frekansında yüksek bir empedansa , ancak diğer tüm frekanslarda düşük bir empedansa sahiptir. Bu nedenle, istenmeyen frekanslardaki sinyaller, ayarlı devreden toprağa geçerken, istenen frekans bunun yerine dedektöre (diyot) iletilir ve kulaklığı uyarır ve duyulur. Alınan istasyonunun frekansı rezonans frekansı f ile belirlenir ayarlı devrenin kapasitans C kondansatörü ve endüktans L bobininin:

Devre, endüktansı (L), kapasitansı (C) veya her ikisini değiştirerek, devreyi farklı radyo istasyonlarının frekanslarına "ayarlayarak" farklı frekanslara ayarlanabilir. En düşük maliyetli setlerde, indüktör, bobin boyunca kayabilen sargılara karşı bastıran bir yay kontağı yoluyla değişken hale getirildi, böylece endüktansı değiştirerek bobinin daha büyük veya daha az sayıda dönüşü devreye girdi . Alternatif olarak, devreyi ayarlamak için değişken bir kapasitör kullanılır. Bazı modern kristal setleri , bir ferrit manyetik çekirdeğin bobinin içine ve dışına hareket ettirildiği bir ferrit çekirdek ayar bobini kullanır , böylece manyetik geçirgenliği değiştirerek endüktansı değiştirir (bu, daha az güvenilir mekanik teması ortadan kaldırır).

Anten, ayarlanmış devrenin ayrılmaz bir parçasıdır ve reaktansı , devrenin rezonans frekansının belirlenmesine katkıda bulunur. Çeyrek dalga boyundan daha kısa antenler kapasitif reaktansa sahip olduğundan, antenler genellikle bir kapasitans görevi görür . Birçok erken kristal setinde bir ayar kapasitörü yoktu ve bunun yerine bobin ile ayarlanmış devreyi oluşturmak için tel antende bulunan kapasitansa ( bobindeki önemli parazitik kapasitansa ek olarak) güveniyordu .

En eski kristal alıcıların ayarlanmış bir devresi yoktu ve sadece anten ile toprak arasına bağlı bir kristal dedektörden ve üzerinde bir kulaklıktan oluşuyordu. Bu devre , antenin geniş rezonansının yanı sıra herhangi bir frekans seçici elemana sahip olmadığı için, istenmeyen istasyonları reddetme yeteneği çok azdı, bu nedenle geniş bir frekans bandındaki tüm istasyonlar kulaklıkta duyuldu (pratikte en güçlü olanı genellikle sesi boğar). diğerleri). Radyonun ilk günlerinde, yalnızca bir veya iki istasyonun bir kristal setinin sınırlı aralığında olduğu zaman kullanıldı.

Empedans eşleştirme

"İki kaydırıcı" kristal radyo devresi. ve 1920'lerden bir örnek. Bobin üzerindeki iki kayan kontak, radyonun empedansının, radyo ayarlanırken antene uyacak şekilde ayarlanmasına izin verdi ve bu da daha güçlü alım ile sonuçlandı.

Maksimum gücü kulaklığa aktarmak için kristal radyo tasarımında kullanılan önemli bir ilke empedans uyumudur . Bir devrenin empedansı diğerinin karmaşık eşleniği olduğunda, maksimum güç devrenin bir bölümünden diğerine aktarılır ; bu, iki devrenin eşit dirence sahip olması gerektiği anlamına gelir. Bununla birlikte, kristal setlerde, anten-toprak sisteminin empedansı (yaklaşık 10-200 ohm ) genellikle alıcının ayarlı devresinin empedansından (rezonansta binlerce ohm ) daha düşüktür ve ayrıca toprağın kalitesine bağlı olarak değişir. bağlantı, antenin uzunluğu ve alıcının ayarlandığı frekans.

Bu nedenle, geliştirilmiş alıcı devrelerinde, anten empedansını alıcının empedansına uydurmak için anten, ayar bobininin dönüşlerinin sadece bir kısmı boyunca bağlandı. Bu, ayar bobinini , ayar işlevini sağlamanın yanı sıra (bir ototransformatör bağlantısında) bir empedans uyumlama trafosu olarak hareket ettirdi . Antenin düşük direnci, dirençle eşleşmesi için dönüş oranının karesine (antenin bağlı olduğu dönüş sayısının, bobinin toplam dönüş sayısına oranı) eşit bir faktörle artırıldı (dönüştürüldü). ayarlanmış devre. Kablosuz çağda popüler olan "iki kaydırıcı" devrede, hem anten hem de dedektör devresi bobine kayan kontaklarla bağlandı ve hem rezonans frekansının hem de dönüş oranının (etkileşimli) ayarlanmasına izin verdi. Alternatif olarak, bobin üzerindeki muslukları seçmek için çok konumlu bir anahtar kullanıldı. Bu kontroller, istasyonun kulaklıktaki sesi en yüksek çıkana kadar ayarlandı.

Empedans uyumu için musluklu doğrudan bağlı devre

seçicilik sorunu

Kristal kümelerinin dezavantajlarından biri , istenen istasyona yakın frekanstaki istasyonlardan gelen parazitlere karşı savunmasız olmalarıdır . Genellikle iki veya daha fazla istasyon aynı anda duyulur. Bunun nedeni, basit ayarlı devrenin yakındaki sinyalleri iyi reddetmemesidir; geniş bir frekans bandının geçmesine izin verir, yani modern alıcılara kıyasla büyük bir bant genişliğine (düşük Q faktörü ) sahiptir ve alıcıya düşük seçicilik verir .

Kristal dedektör sorunu daha da kötüleştirdi, çünkü nispeten düşük dirence sahipti , bu nedenle ayarlanmış devreyi "yükledi", önemli miktarda akım çekti ve böylece salınımları sönümledi, Q faktörünü azalttı, böylece daha geniş bir frekans bandına izin verdi. Birçok devrede, seçicilik, dedektör ve kulaklık devresini, bobin dönüşlerinin yalnızca bir kısmı boyunca bir musluğa bağlayarak geliştirildi. Bu, ayarlanan devrenin empedans yüklemesini azalttı ve dedektörle empedans eşleşmesini iyileştirdi.

Endüktif kuplaj

Empedans eşleştirmeli endüktif olarak birleştirilmiş devre. Bu tip, 20. yüzyılın başlarında çoğu kaliteli kristal alıcıda kullanıldı.
"Gevşek kuplör" anten transformatörü ile amatör yapımı kristal alıcı, Belfast, 1914 civarında

Daha sofistike kristal alıcılarda, ayar bobini, gevşek bağlantı adı verilen bir teknikle seçiciliği artıran ayarlanabilir bir hava çekirdekli anten bağlantı transformatörü ile değiştirilir . Bu , biri ( birincil ) antene ve toprağa bağlı olan ve diğeri ( ikincil ) devrenin geri kalanına bağlı olan manyetik olarak bağlanmış iki tel bobinden oluşur . Antenden gelen akım, birincil bobinde alternatif bir manyetik alan yaratır, bu da ikincil bobinde bir akımı indükler ve daha sonra doğrultulur ve kulaklığa güç verilir. Bobinlerin her biri ayarlı devre olarak işlev görür ; birincil bobin antenin (veya bazen başka bir kapasitör) kapasitansı ile rezonansa girer ve ikincil bobin ayar kapasitör ile rezonansa girer. Hem birincil hem de ikincil, istasyonun frekansına ayarlandı. İki devre, bir rezonans transformatörü oluşturmak için etkileşime girdi .

Azaltma bağlantı fiziksel daha az olacak şekilde ayırarak, bobinler arasında manyetik alan diğer bir kesişen arasında azaltır karşılıklı indüktansı , bant genişliği daralır ve çok daha keskin sonuçları, tek bir ayarlı devre tarafından üretilenden daha fazla seçici ayarlama . Bununla birlikte, daha gevşek bağlantı, ikinci devreye geçen sinyalin gücünü de azalttı. Transformatör, dinleyicinin en iyi alımı elde etmek için çeşitli ayarlarla deneme yapmasına izin vermek için ayarlanabilir bağlantı ile yapılmıştır.

"Gevşek kuplör" olarak adlandırılan ilk günlerde yaygın olan bir tasarım, daha büyük bir birincil bobin içinde daha küçük bir ikincil bobinden oluşuyordu. Daha küçük bobin, daha büyük bobinin içine veya dışına doğrusal olarak kaydırılabilmesi için bir rafa monte edildi . Radyo parazitiyle karşılaşılırsa, daha küçük bobin daha büyük olandan daha uzağa kaydırılır, kuplaj gevşetilir, bant genişliği daraltılır ve böylece girişim sinyali reddedilir.

Anten kuplaj transformatörü ayrıca , anten empedansının devrenin geri kalanıyla daha iyi eşleşmesini sağlayan bir empedans eşleştirme transformatörü olarak işlev gördü . Bobinlerden biri veya her ikisi genellikle, bir anahtarla seçilebilen ve bu transformatörün dönüş sayısının ve dolayısıyla "dönüş oranının" ayarlanmasına izin veren birkaç kademeye sahipti.

Kuplaj transformatörlerinin ayarlanması zordu, çünkü üç ayarlama, birincil devrenin ayarlanması, ikincil devrenin ayarlanması ve bobinlerin bağlanması, hepsi etkileşimliydi ve birini değiştirmek diğerlerini etkiledi.

Kristal dedektörü

Ana madde: Kristal dedektörü (radyo)
Galena kristal dedektörü
Modern kristal radyolarda kullanılan Germanyum diyot (yaklaşık 3 mm uzunluğunda)
Kristal dedektörü nasıl çalışır? (A), genlik modülasyonlu ayarlı devrenin radyo sinyali. Hızlı salınımlar, radyo frekansı taşıyıcı dalgasıdır . Ses sinyali (ses) yavaş varyasyonları (içerdiği modülasyon dalga amplitüdü (dolayısıyla terimi genlik modülasyonu, AM)). Bu sinyal kulaklık tarafından sese dönüştürülemez, çünkü ses gezileri eksenin her iki tarafında aynıdır, ortalama sıfıra ulaşır, bu da kulaklığın diyaframında net hareket olmamasına neden olur. (B) Kristal, akımı bir yönde diğerinden daha iyi iletir, genliği sıfıra eşit olmayan ancak ses sinyaline göre değişen bir sinyal üretir. (C) Radyo frekansı taşıyıcı darbelerini gidermek ve ses sinyalini bırakmak için bir baypas kondansatörü kullanılır.
Hassasiyeti artırmak için dedektör ön pilli devre ve kedi bıyığının ayarlanmasına yardımcı olmak için sesli uyarı

Kristal dedektör , radyo frekansı taşıyıcı dalgasından modülasyonu ( ses dalgalarını temsil eden ses sinyali) çıkararak radyo frekansı sinyalini demodüle eder . Erken alıcılarda, sıklıkla kullanılan bir tür kristal dedektörü “ kedi bıyık dedektörü ” idi. Tel ve kristal arasındaki temas noktası yarı iletken diyot görevi gördü . Kedi bıyık detektörü , akımın bir yönde zıt yönde olduğundan daha iyi akmasına izin veren ham bir Schottky diyotu oluşturdu. Modern kristal setleri, modern yarı iletken diyotları kullanır . Bir kristal fonksiyonları zarf detektörü , rektifiye alternatif akım , bir darbe için radyo sinyali doğru akım , bu detektöre bağlanmıştır kulaklık ile ses dönüştürülebilir ses sinyalinin dışarı olan iz, bu nedenle tepe. Dedektörden gelen doğrultulmuş akım , yüksek endüktif reaktans tarafından bloke edilen ve erken tarihli kulaklıkların bobinlerinden iyi geçmeyen, içindeki taşıyıcı frekansından radyo frekansı darbelerine sahiptir . Bu nedenle, genellikle kulaklık terminallerine baypas kapasitörü adı verilen küçük bir kapasitör yerleştirilir; radyo frekansındaki düşük reaktansı, kulaklık etrafındaki bu darbeleri toprağa atlar. Bazı setlerde, kulaklık kablosu, bu bileşenin atlanabilmesi için yeterli kapasiteye sahipti.

Sadece kristal yüzeyindeki belirli bölgeler doğrultucu bağlantılar olarak işlev görüyordu ve cihaz kristal tel temasının basıncına karşı çok hassastı ve bu basınç en ufak bir titreşimle bozulabiliyordu. Bu nedenle, her kullanımdan önce deneme yanılma yoluyla kullanılabilir bir temas noktası bulunması gerekiyordu. Operatör, kulaklıkta bir radyo istasyonu veya "statik" sesler duyulana kadar kabloyu kristal yüzey boyunca sürükledi. Alternatif olarak, bazı radyolar (devre, sağda) dedektörü ayarlamak için giriş devresine bağlı pille çalışan bir sesli uyarı kullandı . Buzzer'ın elektrik kontaklarındaki kıvılcım zayıf bir statik kaynak işlevi gördü, bu nedenle dedektör çalışmaya başladığında vızıltı kulaklıklardan duyulabiliyordu. Zil daha sonra kapatıldı ve radyo istenen istasyona ayarlandı.

Galena (kurşun sülfür) kullanılan en yaygın kristaldi, ancak en yaygın olanı demir pirit (aptal altını, FeS 2 ), silikon , molibdenit (MoS 2 ), silikon karbür (karborundum, SiC ) olmak üzere çeşitli diğer kristal türleri de kullanıldı. ) ve bir zinkit - bornit (ZnO-Cu 5 FeS 4 ) kristalden kristale bağlantı ticari adı Perikon . Kristal radyolar ayrıca mavi çelik tıraş bıçakları ve kurşun kalemler , paslı iğneler ve kuruşlar gibi çeşitli yaygın nesnelerden doğaçlama yapılmıştır . Bunlarda, metal yüzey üzerindeki yarı iletken bir oksit veya sülfür tabakası genellikle düzeltme işleminden sorumludur.

Modern setlerde, dedektör için kristal dedektörden çok daha güvenilir olan ve herhangi bir ayar gerektirmeyen bir yarı iletken diyot kullanılır. Germanyum diyotlar (veya bazen Schottky diyotlar ) silikon diyotlar yerine kullanılır, çünkü daha düşük ileri voltaj düşüşleri (0,6 V'a kıyasla yaklaşık 0,3 V) onları daha hassas hale getirir.

Tüm yarı iletken dedektörler kristal alıcılarda oldukça verimsiz çalışır, çünkü dedektöre gelen düşük voltaj girişi, ileri daha iyi iletim yönü ile ters daha zayıf iletim arasında çok fazla fark yaratamayacak kadar düşüktür. Silisyum karbür gibi bazı erken kristal dedektörlerin hassasiyetini arttırmak için , dedektör boyunca bir pil ve potansiyometre ile küçük bir ileri ön gerilim voltajı uygulandı . Önyargı, diyotun çalışma noktasını algılama eğrisinde daha yükseğe taşır ve daha az sinyal akımı (daha yüksek empedans) pahasına daha fazla sinyal voltajı üretir. Telsizin diğer empedanslarına bağlı olarak, bunun sağladığı yararın bir sınırı vardır. Bu geliştirilmiş hassasiyet, DC çalışma noktasının, bağlantının IV eğrisi üzerinde daha arzu edilen bir voltaj-akım çalışma noktasına (empedans) taşınmasından kaynaklanmıştır . Pil telsize güç vermiyor, sadece çok az güç gerektiren ön gerilim sağlıyordu.

kulaklık

Piezoelektrik kulaklıklı modern kristal radyo

Kristal setlerde kullanılan kulaklık gereksinimleri, modern ses ekipmanlarında kullanılan kulaklıklardan farklıdır. Elektrik sinyali enerjisini ses dalgalarına dönüştürmede verimli olmaları gerekirken, çoğu modern kulaklık , sesin yüksek kalitede yeniden üretilmesini sağlamak için verimliliği feda eder. Erken ev yapımı setlerde, kulaklıklar en maliyetli bileşendi.

1600 ohm manyetik kulaklık.

Kablosuz çağ kristal setleriyle kullanılan erken kulaklıklar, dönemin korna hoparlörlerine benzer şekilde çalışan hareketli demir sürücülere sahipti . Her kulaklık , çevresinde ikinci bir elektromıknatıs oluşturan bir tel bobini olan kalıcı bir mıknatıs içeriyordu . Her iki manyetik kutup da hoparlörün çelik diyaframına yakındı. Ne zaman ses sinyali radyodan elektromıknatıs en sargılar geçirildi, akım değişen oluşturulan bobin akmasına neden oldu manyetik alan artmış ya da azalmış o sebebiyle sabit mıknatısa. Bu, diyafram üzerindeki çekim kuvvetini değiştirerek diyaframın titreşmesine neden oldu. Diyaframın titreşimleri önündeki havayı itip çekerek ses dalgaları oluşturur. Telefon çalışmasında kullanılan standart kulaklıklar , düşük bir empedansa sahipti , genellikle 75 Ω ve bir kristal radyonun sağlayabileceğinden daha fazla akım gerektiriyordu. Bu nedenle, kristal set radyolarla (ve diğer hassas ekipmanlarla) kullanılan tip, 2000-8000 Ω yüksek empedans veren daha ince telin daha fazla dönüşü ile sarılmıştır.

Modern kristal setler , çok daha hassas ve aynı zamanda daha küçük olan piezoelektrik kristal kulaklıklar kullanır . Hafif bir diyaframa yapıştırılmış, her iki tarafına elektrotlar takılmış bir piezoelektrik kristalden oluşurlar . Radyo setinden gelen ses sinyali elektrotlara uygulandığında, kristalin titreşmesine ve diyaframın titreşmesine neden olur. Kristal kulaklıklar, doğrudan kullanıcının kulak kanalına takılan ve sesi kulak zarına daha verimli bir şekilde bağlayan kulak tomurcukları olarak tasarlanmıştır . Dirençleri çok daha yüksektir (tipik olarak megohm), bu nedenle ayarlanmış devreyi büyük ölçüde "yüklemezler" ve alıcının artan seçiciliğine izin verirler . Piezoelektrik kulaklığın daha yüksek direnci, yaklaşık 9 pF'lik kapasitansına paralel olarak, düşük frekansların geçişine izin veren ancak yüksek frekansları bloke eden bir filtre oluşturur . Bu durumda bir baypas kapasitörüne gerek yoktur (pratikte kaliteyi geliştirmeye yardımcı olmak için genellikle 0,68 ila 1 nF civarında küçük bir tane kullanılmasına rağmen), bunun yerine kulaklığın girişine paralel olarak 10-100 kΩ'luk bir direnç eklenmelidir.

Kristal radyolar tarafından üretilen düşük güç, tipik olarak bir hoparlörü çalıştırmak için yetersiz olsa da , bazı ev yapımı 1960'lar setleri , hoparlörün devreye düşük empedansını eşleştirmek için bir ses dönüştürücüsü olan bir tane kullandı . Benzer şekilde, modern düşük empedanslı (8 Ω) kulaklıklar, alıcı onları sürmek için yeterli akım üretmediğinden kristal setlerde değiştirilmeden kullanılamaz. Bazen, empedanslarını sürücü anten devresinin daha yüksek empedansı ile eşleştirmek için bir ses transformatörü ekleyerek kullanılırlar.

Güç kaynağı olarak kullanın

Güçlü bir yerel vericiye ayarlanmış bir kristal radyo, amplifikasyon olmadan duyulamayan uzak bir istasyonun ikinci bir güçlendirilmiş alıcısı için bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.

Alınan sinyalin taşıyıcısındaki gücü geri kazanmaya yönelik başarısız girişimler ve doğrulanmamış iddiaların uzun bir geçmişi vardır. Geleneksel kristal setleri yarım dalga doğrultucular kullanır . Şöyle PM sinyalleri sahip modülasyon tepe voltaj sadece% 30 faktörü, alınan sinyal gücü (en fazla 9 den% ) gerçek ses bilgisi ve% 91 sadece DC voltaj rektifiye edilir. <düzeltme> %30 rakamı radyo testi için kullanılan standarttır ve konuşma için ortalama modülasyon faktörünü temel alır. Düzgün tasarlanmış ve yönetilen AM vericileri, bozulmaya veya "sıçramaya" (istenen sinyal bant genişliğinin dışına yayılan aşırı yan bant enerjisi) neden olmadan tepe noktalarında %100 modülasyona çalıştırılabilir. Ses sinyalinin her zaman zirvede olma olasılığının düşük olduğu göz önüne alındığında, enerji oranı pratikte daha da büyüktür. Bu DC voltajını ses enerjisine dönüştürmek için büyük çaba sarf edildi. Daha önceki bazı girişimler , 1966'da tek transistörlü bir yükselticiyi içerir . Bazen bu gücü geri kazanma çabaları, daha verimli bir algılama üretme çabalarıyla karıştırılır. Bu tarih, şimdi "ters çevrilmiş iki dalgalı anahtarlamalı güç ünitesi" kadar ayrıntılı tasarımlarla devam ediyor.

Galeri

Birinci Dünya Savaşı sırasında kristal radyo dinleyen asker, 1914
Bir Marconi Mk III kristal alıcısı kullanan Avustralyalı sinyalciler, 1916.
Marconi Type 103 kristal seti.
SCR-54 - Birinci Dünya Savaşı'nda ABD Sinyal Birlikleri tarafından kullanılan bir kristal seti
Transatlantik iletişim için kullanılan Marconi Type 106 kristal alıcı, yakl. 1917
Ev yapımı "gevşek kuplör" seti (üstte) , Florida, yak. 1920
Crystal radyo, Almanya, yak. 1924
İsveçli "kutu" kristal radyo, kulaklıklı, yakl. 1925
"Sepet örgüsü" bobini gösteren Alman Heliogen marka radyo, 1935
Polonyalı Detefon marka radyo, 1930-1939, bir "kartuş" tipi kristal kullanarak (üstte)
1920'den önceki kablosuz telgraf döneminde, kristal alıcılar "son teknoloji" idi ve sofistike modeller üretildi. 1920'den sonra kristal setler , acil durumlarda, gençler ve yoksullar tarafından kullanılan vakum tüplü radyolara ucuz bir alternatif haline geldi .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar