Фарадей Майкл (1781-1867) − английский физик, основатель современного учения об электромагнитных явлениях, открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза, заложил основу современных представлении об электромагнитном поле. В 1832 г. он высказал мысль о том, что распространение электрической магнитной сил − явление колебательное и происходит с конечной скоростью.
Максвелл Джеймс Клерк (1831−1879) − английский физик, создавший на основе учения Фарадея стройную математическую теорию электродинамики, объясняющую все известные в то время, а также многие открытые впоследствии электромагнитные явления. Он предсказал существование свободных электромагнитных волн, вычислил скорость их распространения (300 000 км/с) и выдвинул гипотезу об электромагнитной природе света.
Герц Генрих Рудольф (1857−1894) − немецкий физик, экспериментально исследовавший свойства электромагнитных волн и блестяще подтвердивший теорию Максвелла. Он разработал теорию излучения воли с помощью элементарного вибратора (вибратор Герца), которая легла в основу современной теории антенн.
|
|
Однако никто из предшественников А. С. Попова даже не ставил задачу практического использования электромагнитных волн. Первый приемник А. С. Попова − грозоотметчик − был предназначен для регистрации грозовых разрядов. Он, состоял из антенны, когерера и электрического звонка. Когерер − ампула с металлическими опилками, сопротивление которых уменьшается под воздействием электромагнитной волны, − прообраз детектора. Таким образом, уже грозоотметчик А. С. Попова содержал все необходимые элементы приемника: антенну, детектор и воспроизводящее устройство. Демонстрация этого приемника состоялась 7 мая 1895 г. В дальнейшем А. С. Попов существенно усовершенствовал свой приемник, снабдив его телеграфным аппаратом, что позволило осуществить радиотелеграфную связь, используя искровой передатчик с вибратором Герца. Радиостанциями конструкции А. С. Попова оборудовались корабли русского флота. Уже в 1900 г. начала работать первая в мире линия радиосвязи, дальность связи которой достигала 45 км. А. С. Попову принадлежит ряд таких важнейших изобретений в области радио, как использование электрического резонанса для повышения чувствительности приемника, открытие (совместно с П. Н. Рыбкиным) возможности приема телеграфных радиосигналов на слух, открытие явления отражения радиоволн от кораблей, которое легло в основу радиолокации, и ряд других.
Доламповый период в истории радиотехники (три десятилетия с момента изобретения радио) характеризуется развитием телеграфной радиосвязи, дальность которой увеличивалась в основном за счет наращивания мощности передатчиков.
|
|
Искровые передатчики вырабатывали сигнал в виде серии затухающих колебаний, которые создавали значительные помехи в широком диапазоне частот, что значительно затрудняло избирательный прием.
Дуговые передатчики создавали незатухающие колебания и значительно меньшие помехи, однако они могли работать только на длинных и средних волнах и были неудобны в эксплуатации.
Электромашинные передатчики успешно конкурировали с дуговыми, были более надежны и экономичны.
В разработке электрических машин высокой частоты большую роль сыграли работы члена-корреспондента АН СССР В. П. Вологдина. После того как машинные передатчики были вытеснены ламповыми, В. П. Вологдин разработал методы использования и внедрения их в ряд отраслей народного хозяйства, положив начало промышленной электронике.
Электронные лампы начали внедряться в радиотехнику в начале 20-х годов. Малая инерционность, удобство управления анодным током, возможность получения больших мощностей и ряд других достоинств электронных ламп позволили создать ламповые передатчики, которые в короткий срок вытеснили из радиотехники искровые, дуговые и электромашинные передатчики, и высококачественные приемники на принципиально новой основе. Именно благодаря электронным лампам оказалось возможным освоить диапазоны KB и УКВ, осуществить телефонную радиосвязь, телевидение, радиолокацию, создать РПДУ мощностью более 1000 кВт и РПУ чувствительностью в дол микровольта, обеспечить радиосвязь на неограниченные (в пределах Земли) расстоя ния; внедрить электронно-вычислительную и другую электронную технику.
В нашей стране работы по созданию электронных ламп и строительству первы ламповых радиостанций были широко развернуты в Нижегородской радиолаборатории, организованной в 1918 г. Первый концерт по радио, положивший начало радиовещанию, был передан из Нижнего Новгорода в 1923 г. Большой вклад в развитии радиотехники в этот период внесли отечественные ученые.
Бонч-Бруевич Михаил Александрович (1888−1940) (член-корреспондент А СССР) с 1918 г. руководил Нижегородской радиолабораторией, в которой разрабаты вались мощные генераторные лампы с водяным охлаждением анода и радиовещательные станции.
Шулейкин Михаил Васильевич (1884−1939) (академик) − организатор первой нашей стране московской школы радноспециалистов. Его основные исследования от носятся к области антенн, распространения радиоволн, электронных ламп, ламповы генераторов и приемников.
Мандельштам Леонид Исаакович (1879−1944) (академик) работал в области оп тики и радиофизики. Совместно с Н. Д. Папалекси возглавил школу советских ради физиков, разработавших теорию нелинейных колебаний. Им проведены фундамен тальные исследования в области распространения радиоволн, параметрнческо возбуждения колебаний, радиоинтерференциониого метода измерения расстояний.
Папалекси Николай Дмитриевич (1880−1947) (академик) с 1914 г. работал области создания электронных ламп, впервые в России осуществил телефонную ра диосвязь, внес большой вклад в разработку проблем нелинейной радиотехники, квар цевой стабилизации частоты, селективного приема, изобрел радиопеленгатор.
Введенский Борис Алексеевич (1893−1969) (академик) занимался теорией ра пространения радиоволн, а также получил расчетные формулы для условий распро странения УКВ.
Минц Александр Львович (1895−1974) (академик) − разработал мощные РПД Под его руководством построены мощнейшие радиовещательные станции, а такж ускорители элементарных частиц.
Академик Берг Аксель Иванович (1893−1979) разработал теорию и методы ра чета ламповых генераторов, руководил строительством ламповых радиостанций, возглавлял работы по радиолокации, кибернетике, вычислительной технике.
|
|
Наиболее характерным признаком современного периода развития радиоэлектроники можно считать резкое расширение сферы ее применения. Начало этого перио следует отнести к 40-м годам, когда потребности ПВО и навигации стимулировал быстрое развитие радиолокации, что, в свою очередь, потребовало разработки техник дециметровых и сантиметровых волн, на которых радиолампы и колебательные кон туры уже не могли работать. Происходит техническое перевооружение, появляютс такие новые электронные приборы, как клистроны, магнетроны, лампы бегущей волны, а также новые колебательные системы − объемные резонаторы и новые систем передачи энергии − волноводы. Значительные успехи в области радиолокации − с здание мощных импульсных передатчиков, остронаправленных антенн, сверхчувстви тельных приемников −: сделали возможным развитие радиоастрономии и космическо радиоэлектроники. Так, радиолокационный комплекс, разработанный под руководством академика Владимира Александровича Котельникова, обеспечивает радиолокацию Венеры. Отраженные с расстояния более 100 млн км сигналы уверенно воспринимаются приемником, реагирующим на мощность сигнала порядка Вт.
В тесной связи с радиолокацией развивалась и кибернетика − наука об управлении. Первые кибернетические задачи возникли как задачи управления локационными системами. Развитие кибернетики, в свою очередь, стимулировало разработку современных средств обработки информации − ЭВМ, которые в короткое время превратились в мощнейший двигатель науки, экономики, технологии.
Следующий шаг вперед в развитии радиоэлектроники − широкое внедрение полупроводниковых приборов (ППП), ставшее возможным благодаря успехам физики твердого тела и потребовавшее полного технического перевооружения электронной промышленности. Транзисторизация позволила резко снизить габаритные размеры и массу, повысить экономичность аппаратуры, что особенно важно для ЭВМ, авиации и космонавтики.
|
|
Дальнейшее развитие в этом направлении привело к созданию микромодулей, а затем интегральных микросхем, в которых "плотность упаковки" микроэлементов составляет 1 млрд на 1 дм. Экономичность и надежность таких схем в тысячи раз выше ламповых. Например, как показали испытания, аппаратура на интегральных схемах может работать в течение 80 млн схемочасов без единого отказа.
Наконец, современный период характеризуется дальнейшим расширением диапазона используемых частот. Освоение инфракрасных волн сделало возможным "тепловое видение" − обнаружение объектов по слабому тепловому излучению.
Изобретение лазеров, в частности работающих в оптическом диапазоне, открыло новую научно-техническую область − оптическую радиоэлектронику, которая имеет феноменальные возможности. Например, лазерный локатор измеряет расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Лазерная линия связи "пропускает" одновременно 1 млн телефонных каналов. Лазерный луч "выбивает" отдельные атомы из "длинных" органических молекул, избирательно изменяя их свойства. Лазерная юлография позволяет получать объемные изображения, не отличимые от оригинала. Наша наука занимает в этой области ключевые позиции. Не случайно из трех ученых, которым были присуждены Нобелевские премии за работы в области лазеров, двое − академики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров − наши соотечественники.
ВЫВОДЫ
В основу радиотехники положено три принципа: использование радиоволн, применение колебаний радиочастоты н управление радиочастотными колебаниями, в результате которого формируется радиосигнал.
Эти принципы реализуются в канале радиосвязи, состоящем из РПДУ и РПУ.
Линией связи является свободное пространство.
Осуществление радиосвязи стало возможным в результате решения ряда научно-технических задач, которые могут быть сформированы как учебные проблемы, подлежащие решению.
Основные применения радиотехники − это радиовещание и телевидение, радиосвязь, радионавигация и радиолокация, радиотелеметрия и радиоуправление, радиоастрономия. Еще более широк диапазон применения радиоэлектроники. Радиотехника и электроника превратились в один из решающих факторов научно-технического и культурного развития современного общества.