История радиосвязи
Первый в мире патент на связь без проводов был получен в США Махлоном Лумисом еще раньше открытий Герца в 1872 году. Правительством США даже был подписан гранд на финансирование опытов, но правда денег Лумис не получил. До настоящего времени об его исследованиях не сохранилось никаких точных сведений.
Можно сказать, что начало радиосвязи положил немецкий ученый Ге́нрих Ру́дольф Герц, который работая профессором физики технического университета, в 1887- 1888 годах провел работы по наблюдению электромагнитных колебаний, открыл способ создания и обнаружения электромагнитных волн (т.е доказал реальность электромагнитных волн).
В 1889-1890 г. Итальянец А.Риги –профессор физики в университете г. Болонья, экспериментально доказал тождественность электромагнитных и световых волн. Подтвердив на опытах выводы Герца.
В1890 г — во Франции физиком и инженером Эдуардом Бранли на основе когерера (устройство, сопротивление которого принимает крайние значения максимум/минимум, в зависимости от подаваемого на него сигнала) был создан прибор для регистрации электромагнитных волн - радиокондуктор.
4 августа 1894 Англичанин О.Лодж провел публичную демонстрацию беспроводной телеграфии в театре Музея естественной истории Оксфордского университета. В ходе его демонстрации радиосигнал был отправлен из соседнего здания находящегося в 40 метрах и принят аппаратом в театре. Изобретённый Лоджем радиоприёмник содержал радиокондуктор Бранли к которой был присоединен встряхиватель. Лодж дал название этому устройству когерер. Встряхивания когерера было нужно для восстановления его чувствительности к радиоволнам «волнам Герца»
.
Далее в оценках исторических приоритетов в различных странах есть собственный кандидат на титул первооткрывателя. С правотой доводов различных историков сложно спорить, поэтому лучше предоставить известные исторические факты:
В 1893 году в Соединенных Штатах Америки изобрел и запатентовал передатчик Никола Тесла. Уже в 1893 году Тесла отправлял сигналы на расстояние до 30 миль, а в 1895 он же создал приёмник, принципы которого используются до сих пор. В радиопередатчике Теслы колебательный контур (источник радиосигнала) модулировался акустическим сигналом, а приемник осуществлял преобразование радиосигнала в акустический звук. Эта конструкция была гораздо совершеннее чем у Маркони и Попова. Их радиоприемник и радиопередатчик мог осуществлять сигнальную функцию или передавать информацию с помощью азбуки Морзе.
В нашей стране принято считать, что развитие радиосвязи началось с А.С. Попова, который в 1895 году создал достаточно чувствительный приемник пригодный для приема сигнала по радиоэфиру.
Первый доклад о методе использования электромагнитных волн для беспроводной передачи данных, и публичная демонстрация работы созданной им радиоаппаратуры состоялись 7 мая 1895 на заседании Русского физико-химического общества. В России этот день считается днём появления радиосвязи. 12 мая 1895 года журнал «Кронштадский вестник» напечатал публикацию об этом историческом докладе. В нем было сказано: «Уважаемый преподаватель А.С Попов, делая опыты с порошком, комбинировал особый переносный прибор, отвечающий на электрические колебания обычным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстоянии 30 сажен … Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников …».
В марте следующего -1896 года Попов продемонстрировал устройство для передачи сигналов, передав на расстояние 250 м радиограмму состоявшую из двух слов "Генрих Герц". Летом 1897 г. во время опытов по радиосвязи Поповым вместе с его учеником Рыбкиным П.Н была установлена связь между учебными кораблями Балтийского флота «Европа», «Африка» и берегом на расстоянии 5 км. Тогда же было обнаружено свойство радиоволн отражаться от поверхности кораблей. На основе этих наблюдений А.С Попов сделал выводы о возможности практического использования этого явления изложив первоначальные идеи о радиолокации и радионавигации. Весной 1897 года на Транзундском рейде во время сеансов радиосвязи проводимых учениками А.С. Попова была обнаружена возможность приема радиосигналов на слух с помощью телефонной трубки. Это открытие послужило отправной точкой для создания А.С. Поповым первого в мире радиоприемника с телефонной трубкой. Летом 1899 года он модифицировал свой приёмник, поставив вместо реле телефонные трубки, а летом 1901 года им была получена русская привилегия № 6066 с приоритетом от 14 июля 1899 года на новый (линейно-амплитудный) тип телеграфного приёмника. После этого Французской фирмой Дюкрете, уже выпускавшей в 1898 году приёмники конструкции Попова, был начат выпуск телефонных приёмников. В том же 1898 г. – Между Петербургом и Москвой построена самая протяженная в мире воздушная телефонная магистраль длинной 660 км, .
Осенью 1899 года проводя испытания радиостанций на броненосцах Черноморского флота А.С. Попов достиг дальности связи свыше 20 км.
В мае 1899 г. – Впервые в звуковом виде по радиоэфиру были переданы телеграммы на головной телефон ассистентами А.С. Попова П.Н. Рыбкиным и А.С. Троицким.
В январе 1900 года А.С. Попов осуществил радиосвязь на расстояние свыше 40 км между двумя островами. Это была первая в мире линия беспроволочной связи созданная для практических целей, она обслуживала экспедицию по снятию с камней броненосца «Генерал-адмирал Апраксин».
Летом 1901 года А.С Поповым были сконструированы новые резонаторные радиостанции отличающиеся более точной настройкой. Осенью того же года они были испытаны на кораблях Черноморского флота. Была осуществлена двухсторонняя связь на расстоянии 150 км. Примерно в это же время начинается практическое и регулярное использование радиосвязи в военно-морском флоте оснащение радиопередатчиками кораблей русского военно-морского флота..
Многие ученые считают создателем первой полноценной радиоустановки инженера из Италии Гульельмо Маркони. В Англии 1896-м Маркони получил приоритетную справку, а 2 июля 1897 года патент на приемник и передатчик.
Однако патент Маркони в то время был признан только Англией и его родиной Италией. Франция, Германия и Россия его не признали, заявив что изобретение не имеет новизны и при этом сослались на работы А.С. Попова. Соединенные Штаты Америки сослались на работы Томаса Эдисона и патенты Никола Теслы, назвав изобретение Маркони плагиатом. Состоявшийся практически через полвека в 1943 году, суд установил приоритет Никола Теслы в изобретении над Маркони.
И все-таки надо отдать должное предпринимательскому таланту Маркони. Получив патент 2 июля 1897 года на приемник и передатчик он уже 20 июля организовывает акционерное общество «Маркони К°» пригласив для работы многих видных инженеров и ученых того времени. В конце лета того же 1897 года Маркони осуществляет передачу радиосигналов на 14 км, а в октябре — на 21 км. В ноябре 1897 года Маркони построил первую мощную стационарную радиостанцию на острове Уайт которая обеспечивала связь острова с материком уже на расстоянии 23 км. В мае 1900 году он запатентовал новую систему настройки и приема сигнала. В этом же году открыл в Челмсфорде свой первый «завод беспроволочного телеграфа», в котором работало больше 50 человек. В декабре 1901 года Маркони смог организовать первую радиосвязь через Атлантический океан передав, по его словам, азбукой Морзе букву «S», о чём сообщил общественности сам лично (никакими другими источниками это не подтверждено). Однако в конце следующего 1902 года уже была налажена регулярная радиосвязь через Атлантику. В 1905 году Маркони патентует направленную связь. В 1909 году Маркони и Браун были отмечены Нобелевской премией по физике за заслуги в области телеграфии. 1913: Маркони начал первую дуплексную трансатлантическую беспроводную связь между Северной Америкой и Европой. Еще один изобретатель радио индийский ученый Джагдиш Чандра Боше в ноябре 1894 г. в городе Калькутта и в 1899 г. в Лондоне продемонстрировал опыты по беспроводной передаче сигнала в миллиметровом диапазоне. Вместо магнитного порошка в его когерере использовалась ртуть. Джагдиш Боше был сторонником свободного распространения научных идей, поэтому свое изобретение запатентовал только по просьбам друзей через 3 года(в 1901 году) в Соединенных Штатах Америки.
1904 г. – англичанин Джон Амброз Флеминг на основе опытов Эдисона по одностороннему прохождению электрического тока в вакууме, изобрёл и запатентовал выпрямитель на двухэлектродной лампе.
Диоды Флеменга практически пол века использовались в радиоприёмниках и только в начале 60-х годов были полностью заменены на полупроводниковые диоды.
1906 г. –американец Ли де Форест установив в диод Флеминга управляющий электрод получил устройство способное усиливать переменные токи - триод токов.
В том же 1906 году Ли де Форест и Фессенден изобрели способ амплитудной модуляции радиосигнала с помощью низкочастотного сигнала. То есть сделали возможным передавать не только радиосигналы, но и человеческую речь по радиоволнам. Было положено начало современной радиосвязи, той которую мы видим в настоящее время.
В 1913 году немецким физиком Александром Мейснером, на основе изобретений Флеминга и Ли де Фореста - электронных вакуумных ламп, был создан ламповый радиопередатчик. По сравнению с детекторными приёмниками, ламповый отличался более компактными размерами и лучшим качеством приёма радиосигналов.
Примерно с 1918 -1920 годов в США начинают работать радиовещательные радиостанции. Они на регулярной основе передают развлекательные радиопередачи по всей территории Соединенных Штатов. Немного позже примерно в 1922-1925 годах радиовещательные радиостанции начинают появляться и в Европе.
1922 г. – радиолюбителями открыто свойство коротких волн преломляться и отражаться от верхних слоев атмосферы. Благодаря этому они могут распространяться на любые расстояния.
В Советском Союзе в это время строятся мощные радиопередающие станции. Одной из первых в 1924 году была построена радиопередающая станция в Сокольниках 1.2 КВт в 1926 году вступила в строй 20 КВт радиостанция а в 1928 году в Москве 100 КВт радиостанция. С середины 20х годов для радиопередач начали применяться короткие радиоволны. В 1926 году начали регулярное радиовещание коротковолновые радиостанции в Нижнем Новгороде, Владивостоке, Ташкенте.
В 1926 г. началось развитие коротковолнового диапазона. Для Советской армии стали производить коротковолновые радиостанции 6ПК, 5АК, 11АК, 71ТК и некоторые другие.
В 1933 году в Советском Союзе была создана самая мощная в мире 500 КВт радиостанция имени Коминтерна (современное ее название «Радиоцентр №9»). Радиостанция была построена к 1933 году группой опытных специалистов во главе с академиком Александром Львовичем Минцем. На момент постройки она являлась самой совершенной в мире, превосходящей американские и европейские радоипередатчики.
В 1918-1935 годах в США Эдвин Армстронг разработал основные виды радиоприемников применяемых и в настоящее время. В частности супергетеродин. Первым предложил использовать частотную модуляцию в радиосвязи. ЧМ(частотная модуляция) повысила качество связи позволив избавится от большого количества помех, принимать более высококачественный звук и практически полный диапазон частот человеческого уха 15-20Гц – 15КГц.
- - В 1936 г В Советском Союзе была создана первая мобильная радиостанция РБ (рация батальонная).В отличие от раций двадцатых годов эта радиостанция имела широкий диапазон частот, могла использовать несколько видов антенн и обеспечивала гораздо большую дальность связи. Ее серийный выпуск начался в 1938 г. А в 1940 г. появилась модернизированная радиостанция РБМ
В 1939 году в Америке Э. Армстронг построил первую радиостанцию, работающую в ЧМ модуляции радиоволн. Создание в 30х годах передатчиков на средние длины волн и изменение элементной базы сделало возможным уменьшить размеры и вес радиопередающих устройств до размеров позволяющих переносить их одним человеком. Стало возможным создание портативных радиостанций.
Первой компанией создавшей серийную переносную(портативную) радиостанцию стала MOTOROLA. Рация была выпущена1940 году и называлась – SCR536.
Начиналась война и основным заказчиком радиостанции стала армия США . Рация работала на средних волнах в АМ модуляции. Для того времени устройство оказалось достаточно компактным им вполне мог пользоваться 1 человек. Эти рации успешно применялись в войсках до конца войны.
Примерно в это же время компания начала производить и первую в мире средневолновую радиостанцию работающую в ЧM модуляции -SCR300 . Это была довольно крупная носимая радиостанция весом около 16 кг.
В 40-х годах начали применятся дециметровые и сантиметровые волны. В 1945 году, в связи с бурным развитием средств радиосвязи, в США состоялся Конгресс по вопросам гражданской радиосвязи, для которой была выделена полоса частот 460-470 МГц. Эта полоса должна была обеспечить потребности частных лиц. В 1947 году вышел документ 6661, где были введены правила гражданской радиосвязи - CB-Radio и вводились два класса лицензий для передатчиков — класс A (60 Вт) и класс B (5 Вт).
1948 г. – американской исследовательской группой под руководством Р. Шокли был изобретен полупроводниковый транзистор. В настоящее время без него не обходится ни один радиоэлектронный прибор в мире.
Развитие радиосвязи в конце ХХ века
В 1954: Американская фирма Regency а затем в 1960 году фирма Sony представили свои первые карманные транзисторные радиоприёмники, работающий от стандартной батареи Так как ток потребления этих приборов был достаточно мал такие приемники могли проработать достаточно долго без смены элемента питания.
В настоящее время транзисторы заменили лампы почти полностью. Они только применяются в аппаратуре очень большой мощности, либо для генерации очень высокой частоты.
Во второй половине 20 века большое влияние на развитие радиосвязи в мире оказали несколько японских фирм. Сразу после второй мировой войны была образована фирма Kenwood. В то время она носила название Kasuga Radio Co., Ltd и производила высокочастотные преобразователи для радиовещательных компаний Японии. В 1962 году компания выпустила первый в мире промышленный транзисторный усилитель. В 1999 году она участвовала в совместной разработке первой в мире мобильной цифровой радиостанции. В 2003 году разработала шлюз VoIP для передачи через интернет голоса. Это дало возможность связываться через интернет с радиостанциями по всему миру. В 1956 году инженер Sako Hasegawa организовал исследовательскую лабораторию в области радиолюбительской связи и телевидения «General Television Service Co. Ltd.», которая в 1964 получила всемирно известное название «Yaesu Musen Co. Ltd.». Большую известность фирме принес представленный ею в 1960 году радиолюбительский коротковолновый SSB передатчик FL-20. В 1970 году компания представила первый в мире трансивер с однополосной модуляцией HF SSB - Yaesu FT-101. В 1983 году компания представила первый в мире КВ трансивер с возможностью управления с персонального компьютера - FT-980 HF. А в 1991 году самый малогабаритный в мире КВ трансивер FT-890 со встроенным автоматическим антенным тюнером. В 1964 году Tokuzo Inoue основал компанию «INOUE EIectric Manufacturing Co., Ltd.» (будущую «ICOM Incorporated» одну из самых крупных фирм по производству радиооборудования). Эта Японская фирма одной из первых наладила мелкосерийное производство радиолюбительской радиостанции FDAM-1, собранной полностью на транзисторах. Это явилось серьезным прорывом в технике того времени. Радиостанция имела отличные радиотехнические характеристики. Фирмой сразу же было продано больше 200 трансиверов. В дальнейшем было произведено более 3000 модернизированных радиостанций этой модели. Компания первой внедрила 5-ти тоновый селективный вызов, первый мобильный трансивер с двойным высокочастотным приемом и многое другое.
4 октября 1957 г. – Советский Союз открыл эру космической связи. Был выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли с радиопередатчиком на борту.
В Начале 1990-х: Радиолюбители-экспериментаторы начали использовать персональные компьютеры с аудиокартой для обработки радиосигналов соединив радиосвязь с Интернетом. Стало возможным связаться с абонентом в любой точке земли.
В Конец 1990-х: Ведущие производители радиостанций Motorola, Kenwood, Icom начали разработку цифровых стандартов для радиовещания. В конце 20 века появилось цифровое радиовещание.
