Считается, что впервые передачу голоса и музыки по радио (на расстояние до 1 мили) посредством искрового передатчика осуществил канадский и американский изобретатель Реджинальд Фессенден в 1900 году.
В 1906 году Фессендену же, уже с использованием машинного генератора ВЧ, удалось передать в эфир настоящий музыкальный концерт. Для амплитудной модуляции ВЧ-колебаний Фессенден разработал специальный угольный микрофон, рассчитанный на прохождение тока в несколько ампер, и включаемый в цепь передающей антенны.
При изменении сопротивления угольного микрофона изменялся ток в антенне, что и приводило к амплитудной модуляции.
Но еще более лучшим решением, вплоть до эпохи электронных ламп, приемлемым для модуляции колебаний, генерируемых дуговыми и машинными генераторами, явилось применение изобретенного немецким инженером Лео Пунгсом (1883-1979) устройства, названного им "регулировочным дросселем". В русскоязычной литературе устройство называется дросселем Пунгса или телефонным дросселем.
Ниже описание этого устройства, данное Герхартом Гёделем: "Он включил в антенный контур катушку с железным сердечником, разделенным на тонкие составляющие. Сигналы звуковой частоты подавались на вторую обмотку, намотанную на том же сердечнике, что изменяло магнитное состояние сердечника, а тем самым и сопротивление в антенной цепи, что приводило к амплитудной модуляции тока несущей частоты в такт со звуковой частотой".
Лео Пунгс родился 6 августа 1883 года в Москве в семье фабриканта. Электротехнике он учился в Дармштадте (Германия), и в 1912 году получил ученую степень доктора наук в Институте высоких напряжений при Технической школе Дармштадта.
Годом позже Пунгс перешел на работу в берлинское АО Лоренц, где и изобрел в 1913 году т.н. "регулировочный дроссель", посредством которого в 1920 году впервые была осуществлена модуляция дугового генератора мощностью 4 кВт, располагавшегося вблизи Потсдама. Передача велась в диапазоне длинных волн.
Концерт, переданный а канун Рождества 22 декабря 1920 года, принимался в Москве на расстоянии 1700 км. "Концертная бригада" представляла собой коллектив из 2 музыкантов-любителей, игравших на фисгармонии и скрипке.
4-киловаттный дуговой передатчик, посредством которого был передан Рождественский концерт 22 декабря 1920 годаПроблемой модуляции Пунгс занимался и позднее. Уже в качестве руководителя Технической школы Брауншвейга он разработал, совместно с Харбигом и Тертом, процесс HAPUG-модуляции, предназначенной экономно распоряжаться генерируемой мощностью ВЧ путем поддержания почти постоянного и максимально высокого коэффициента модуляции, для чего напряжение несущей частоты подстраивается под текущее напряжение модулирующей частоты.
Принцип HAPUG-модуляции кратко поясняется графиком ниже. .
Слева - обычная модуляция; справа - HAPUG-модуляция. Но возвращаемся к теме статьи - дросселю Пунгса. Дело в том, что в схеме Фессендена при включении угольного микрофона в антенную цепь при увеличении мощности передатчика угольные зерна в микрофоне горели и начинали слипаться. Микрофон располагался непосредственно на передатчике, и диктор подвергался постоянной опасности обжечь рот или нос, поскольку удаленное управление модуляцией было невозможно. Разрабатывались даже специальные угольные микрофоны с водяным охлаждением.
В схеме же Пунгса микрофон располагался вдали от передатчика, что повышало безопасность передающей системы. Ток в антенной цепи изменялся не изменением активного сопротивления в цепи (в схеме Фессендена), а изменением реактивного сопротивления (вследствие изменения индуктивности дросселя при изменении намагничивания сердечника).
Впрочем, сам факт, что кажущееся сопротивление катушки со стальным сердечником изменяется при намагничивании сердечника постоянным током, был установлен Фессенденом еще в 1902 году. Но в практике радиотелефонии этот принцип в то время использован не был, поскольку существовало предубеждение против использования стальных сердечников в технике высоких частот.
Дроссель же Пунгса использовался не только для модуляции дуговых и машинных генераторов, но еще некоторое время и для модуляции генераторов ВЧ на электронных лампах в диапазоне коротких волн с длиной волны порядка сотен метров.
Ниже схема дросселя Пунгса изображенной на первой картинке статьи конструкции с трехстержневым сердечником.
Железный сердечник состоит из двух полностью разделенных частей I и II, на которые намотаны высокочастотные обмотки S1 и S2, а на общую часть намотана управляющая обмотка S3. W - машинный генератор ВЧ.
Обратите внимание: Этот день в истории.
Обмотки S1 и S2 совместно с конденсатором C образуют колебательный контур.Ток в обмотке управления S3 регулируется реостатом R. При изменении тока изменяется намагниченность сердечника, а с ним и индуктивность и реактивное сопротивление катушек S1 и S2, а вместе с этим и регистрируемый амперметром A ток ВЧ.
Эксперименты с машинным генератором частотой 42,3 кГц (длина волны 7100 м) показали, что в отсутствие намагниченности полное сопротивление обмоток S1 и S2 составляет 800 Ом, а при полном насыщении сердечника 2 Ома.
Направления намотки обмоток S1 и S2 выбраны так, чтобы в обмотке управления S3 напряжение ВЧ не наводилось, и необходимости защищать батарею B отдельным дросселем от протекания токов ВЧ нет. Для модуляции ВЧ-передатчика реостат R заменяется угольным микрофоном.
При длинах волн от 2000 до 3000 м сердечник навивается из стальной ленты толщиной 0,07 мм, изолированной бумагой. При длинах волн 300-1000 м сердечник изготавливается из тончайшего эмалированного стального провода. Чем выше частота тока ВЧ, тем меньше габариты дросселя Пунгса.
При мощности переменного тока 1,5 кВт и длине волны 500 м габариты дросселя составляют 10х7х6 см, с весом сердечника всего 10 г. Подобный дроссель изображен ниже.
На рисунке A - обмотка управления, а B - сердечник из тонкого эмалированного стального провода. Катушки смонтированы на жестком деревянном основании, а вся конструкция при работе помещается в резервуар с маслом.
Для передачи НЧ-колебаний без существенных нелинейных искажений необходимо, чтобы дроссель работал на своем линейном участке характеристики. На рисунке ниже характеристика дросселя Пунгса в зависимости тока в антенне (вертикальная ось) от значения постоянного тока управления (горизонтальная ось) для длин волн 300, 450 и 600 м.
Для неискаженной передачи речи и музыки необходимо работать лишь на линейном участке характеристики, для чего необходимо осуществить предварительное намагничивание сердечника, пропуская через катушку управления, в отсутствие сигнала НЧ, постоянный ток, что отображено вертикальной линией A.
Схема дугового передатчика изображена ниже.
Дроссель Пунгса включен в заземленной части антенны, индуктивно соединенной с дуговым передатчиком. Реостатом R выставляется смещение сердечника, в середине линейной части характеристики.
Для модулирования ВЧ-колебаний по подобной схеме требуется значительная мощность НЧ. Так, для управления дуговым передатчиком мощностью 5 кВт требуется мощность НЧ-сигнала в 1 кВт. При этом качество передачи было весьма высоким.
Также, дроссель Пунгса использовался и для радиотелеграфии, при этом сердечник дросселя переключался телеграфным ключом из состояния отсутствия тока в состояние полного насыщения, т.е. устройство работало в ключевом режиме.
Еще по теме здесь: История.
Источник: Забытая страница истории радио. Дроссель Пунгса.