Кіріспе

Когерлер – радио толқындарын анықтаудың алғашқы құралы, 20 ғасырдың басында сымсыз телеграфия дәуіріндегі алғашқы радио қабылдағыштарда қолданылған. Оның радиода қолданылуы 1890 жылы француз физигі Эдуард Бранли жасаған жаңалықтарға негізделген, ал келесі он жылда басқа физиктер мен өнертапқыштар оны жетілдірген. Бұл құрылғы екі электродтан тұратын түтікшеден немесе капсуладан құралған, олардың арасында шамалы ғана кеңістік болады, ал сол кеңістікте металл ұнтақтары орналасқан. Құрылғыға радиожиілікті сигнал келген кезде, металл бөлшектері бірігіп, "когерленеді", құрылғының бастапқыдағы жоғары қарсылығын төмендетіп, осылайша одан көп тікелей ток өтуіне мүмкіндік береді. Қабылдағышта, ток қоңырауды немесе Морзе лентасын жазатын құрылғыны іске қосып, алынған сигналды тіркеуге мүмкіндік береді. Когердегі металл ұнтақтары сигнал (импульс) тоқтағаннан кейін де өткізгіш күйде қалатындықтан, когерді электромагнит арқылы итермеленетін соққымен қайта "декогерлеу" қажет болатын, әрбір сигнал қабылданған сайын, осылайша когерді бастапқы күйіне келтіруге болады. Когерлер шамамен 1907 жылға дейін кеңінен қолданылып келді, содан кейін олар одан да сезімтал электролиттік және кристалл детекторларымен ауыстырылды.

Тарих

Электрлік немесе электрлік ұшқындардың қатысуындағы бөлшектердің немесе металл сынықтарының мінез-құлқы Эдуард Бранлидің 1890 жылғы еңбегінен бұрын, тіпті электромагнетизм теориясының дәлелденуінен бұрын көптеген тәжірибелерде байқалды. 1835 жылы швед ғалымы Питер Сэмюэл Мунк Лейден банкасынан шыққан ұшқынның әсерінен металл сынықтары қоспасындағы кедергінің өзгергенін байқады. 1850 жылы Пьер Гитар шаңды ауа электрленген кезде бөлшектердің сым тәрізді жиналатынын анықтады. Электрмен әрекеттесе алатын бөлшектер туралы идея ағылшын инженері Сэмюэл Альфред Варлидің 1866 жылғы «Найзағай көпірінде» қолданылды – бұл телеграф желілеріне қосылған найзағайдан қорғайтын құрылғы, камераға енетін екі металл тікенегі бар ағаштан жасалған. Бұл кеңістік ұнтақталған көмірмен толтырылды, ол төмен вольтты телеграф сигналдарының өтуіне кедері келтірді, бірақ жоғары вольтты найзағай соққысын өткізіп, жерге түсірді. 1879 жылы Уэльс ғалымы Дэвид Эдвард Хьюз өзі жасап жатқан микрофондағы көміртек таяқшасы мен екі көміртек блоктары арасындағы бос байланыстардың, сондай-ақ металл түйіршіктердің жақын жердегі құрылғыдан пайда болатын ұшқындарға жауап беретінін анықтады. Шотландтық электр инженері және астроном Джордж Форбс Бранлидің сынық түтігінің герцтік толқындарға, яғни неміс физигі Генрих Герц (кейін радио толқындары деп аталды) дәлелдеген ауа арқылы тарайтын электромагниттік сәулеленудің бір түріне реакция жасайтынын болжады. 1893 жылы физик В. Б. Крофт Лондондағы Физикалық қоғамның отырысында Бранлидің тәжірибелерін көрсетті. Крофт пен басқаларға Бранли түтігіндегі сынықтар ұшқындарға немесе ұшқындардың жарығына реакция жасай ма, әлде жоқ па екені белгісіз болды. Джордж Минчин Бранли түтігінің герцтік толқындарға күн батареясы сияқты реакция жасайтынын байқап, «Металл ұнтақтары бар қабықшаларға электромагниттік сәулеленудің әсері» деген мақала жазды.

Операция

Қазіргі заманғы AM радиостанциялары үздіксіз радиожиілікті таратады, оның амплитудасы (қуаты) дыбыс сигналымен модуляцияланады, алғашқы радио хабар таратушылар сымсыз телеграфия (радиотелеграфия) арқылы ақпаратты таратты. Хабар таратушы қосылып, өшірілді (қосқыш-өшіркіш принцип) – модуляцияланбаған тасымалдаушы толқын сигналының әртүрлі ұзындықтағы импульстарын, «нүктелерді» және «тысқыштарды» жасау үшін, олар Морзе кодымен мәтіндік хабарламаларды құрады. Осының нәтижесінде, алғашқы радио қабылдағыш құрылғылары радиосигналдың бар-жоғын ғана анықтауға тиіс болды, оны дыбысқа айналдырмауға. Мұны істейтін құрылғы детектор деп аталды. Когер радионың алғашқы кезеңдерінде сынақтан өткен көптеген детектор құрылғыларының ішінде ең табыстысы болды. Когердің жұмысы электрлік байланыс кедергісі құбылысына негізделген. Нақтырақ айтқанда, металл бөлшектері бірігіп (бір-біріне жабысып), радиожиіліктік электр тогына ұшырағаннан кейін электр тогын әлдеқайда жақсы өткізеді. Антеннадан келетін радиосигнал тікелей когердің электродтарына қолданылды. «Нүкте» немесе «тысқыш» радиосигналы келгенде, когер өткізгіш болатын. Когердің электродтары сондай-ақ батареямен қуатталатын тұрақты ток тізбегіне қосылды, ол құлаққаптарда немесе телеграфта «щылқырау» дыбысын немесе сигналды жазу үшін қағаз таспасында белгі жасады. Айыныштысы, радиосигнал алынып тасталғаннан кейін когердің электрлік кедергісі төмендеуін тоқтатпады. Бұл қиындық тудырды, себебі когер келесі «нүкте» немесе «тысқыш» сигналды қабылдауға дереу дайын болуы керек еді. Сондықтан, когерді «декогеренттеу» үшін оны механикалық түрде соққыға ұшыратып, бөлшектерді бастапқы жоғары кедергі күйіне қайтару үшін қосымша механизм қосылды. Егер «тысқыш» сигнал беріліп жатса, радиожиілігі соққы кезінде де қабылдана береді, ал когер бірден қайтадан өткізгіш болып, бүкіл процесс таспаға басқа белгі салу үшін қайталанады. Нәтижесінде, «тысқыш» таспаға бір-біріне жақын орналасқан бірнеше «нүкте» түрінде белгіленеді. Радиотолқындар арқылы бөлшектердің бірігуі – бүгінгі күнге дейін толыққанды түсіндірілмеген құбылыс. Жақында бөлшектермен жасалған тәжірибелер бөлшектердің арасындағы кішкентай контактілік аймақ арқылы өтетін радиожиіліктік электр тогының салдарынан пайда болатын микро дәнекерлеу құбылысы арқылы бөлшектердің бірігетіні туралы гипотезаны растады.

Кемел тұйықталу когеренті

Кемел тораптық когерер деп аталатын бірнеше нұсқасы бар. Жоғарыда файлды когерер үшін ұсынылған жұмыс принципі (микрокестендіру) осы типке қатысты болмауы мүмкін, себебі декогереудің қажеті жоқ. Маркони осы құрылғының темір мен сынаптан жасалған нұсқасын алғашқы трансатлантикалық радиохабарлама үшін пайдаланған. Оның бұрынғы нұсқасын 1899 жылы Джагдиш Чандра Бос ойлап тапқан. Құрылғы өте жұқа оқшаулағыш май қабатымен жабылған сынап бассейні бар кішкентай металл кеседен тұрады; майдың бетінен кішкентай темір дискі ілінген. Регулировкалық бұранда арқылы дискінің төменгі жиегі май қабатын тесіп жібермейтіндей қысыммен маймен жабылған сынапқа тиеді. Оның жұмыс істеу принципі толыққанды түсініксіз. Байқау әрекеті радиожиіліктік сигнал майдың оқшаулағыш қабатын бір жолмен бұзып, құрылғыға тоқ өткізуге мүмкіндік бергенде болады, соның арқасында сериялы қосылған қабылдағыш датчик іске қосылады. Бұл когерер түрі өздігінен қалпына келеді және декогереуді қажет етпейді. 1899 жылы Бос Лондон Корольдік қоғамында таныстырылған баяндамасында "телефон детекторы бар темір-сынап-темір когерерін" жасағанын хабарлады. Кейіннен ол 1904 жылы нақты электромагниттік қабылдағыш үшін "Электрлік бұзылыстарды анықтаушы" еңбегін де алды.