Реклама


Радио

Разнообразие радиоантенн на пике Сандия около Альбукерке, Нью-Мексико, США. Передающие антенны часто расположены на горных вершинах, чтобы обеспечить максимальную дальность передачи.

Ра́дио (лат. radiare, radio «испускать, облучать, излучать во все стороны»; radius «луч») — способ беспроволочной передачи сообщений на расстояние посредством радиоволн, а также область науки и техники, связанная с изучением физических явлений, лежащих в основе этого способа, и с его использованием для связи, звукового вещания, передачи изображений, сигнализации, контроля и управления, обнаружения различных объектов и определения их местоположения и для других целей[1].

Термин «радио» впервые ввёл в обращение английский физик-химик Уильям Крукс (William Crookes) в 1873 году (для объяснения результатов некоторых химических опытов), то есть примерно за 20 лет до первых практических опытов по беспроводной телеграфной связи посредством электромагнитных волн и за 30 лет до появления международных рекомендаций по использованию этого термина в данной области науки и техники.

Сам Крукс не проводил экспериментов по технике передачи и приёма электромагнитных волн, но он был писателем-фантастом, допускавшим «бесконтактную биологическую связь между головами людей» и публиковал свои статьи в журналах. В 1892 году в статье «Некоторые возможности применения электричества» в английском журнале общего профиля, описывая воображаемую приёмо-передающую установку, он широко использовал понятие «радио». Другие заявленные по тексту термины, такие как «генерирование», «диапазон», «чувствительность», «избирательность» и прочие, стали впоследствии общеупотребительными.

Аппаратное помещение радиовещательной станции, 1927 год

Принцип работы[ | код]

Радиосвязь. Такая информация, как звук, преобразуется преобразователем, таким как микрофон, в электрический сигнал, который модулирует радиоволны, создаваемые передатчиком. Приёмник перехватывает радиоволны и извлекает несущий информацию сигнал модуляции, который преобразуется обратно в удобную для человека форму с помощью другого преобразователя, такого как громкоговоритель.
Сравнение AM и FM модулированных радиоволн

На передающей стороне (в радиопередатчике) формируется высокочастотный сигнал определённой частоты (несущий сигнал, «несущая частота»). На него накладывается информационный сигнал, который нужно передать (звук, изображение и т. д.) — происходит модуляция несущей частоты информационным сигналом. Модулированный сигнал излучается передающей антенной в пространство, в виде радиоволн.

На приёмной стороне — радиоволны наводят модулированный сигнал в приёмной антенне, откуда он поступает в радиоприёмник. Здесь система фильтров выделяет (из множества наведённых в антенне токов: от разных радиопередатчиков и от других источников радиоволн) сигнал с определённой несущей частотой, а детектор — выделяет из него модулирующий информационный (полезный) сигнал. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого радиопередатчиком, вследствие влияния разнообразных помех.

Первоначально, передаваемый радиосигнал не нёс в себе полезной информации. Первым, догадавшимся промодулировать радиосигнал, был канадский изобретатель Реджинальд Фессенден , который включил угольный микрофон в разрыв провода антенны искрового передатчика. 23 декабря 1900 года Фессенден провёл успешную передачу речи на расстояние 1 миля, которая, по сути, была первым в мире сеансом звуковой радиопередачи.

Так появилась амплитудная модуляция. Звук был сильно искажённым и непригодным для практического применения, но эта передача показала, что после технических доработок вскоре будет возможно передавать звук с помощью радиосигнала. В дальнейших экспериментах, в качестве источника радиосигнала Фессенден начал использовать альтернаторы — машинные (вращающиеся) генераторы переменного тока, а также построил антенну высотой 128 м.

Частотные диапазоны[ | код]

Основная статья: Диапазон частот
Частотный спектр типичного модулированного AM или FM радиосигнала. Состоит из компонента C на несущей частоте с информацией (модуляцией), содержащейся в двух узких полосах частот, называемых боковыми полосами (SB) чуть выше и ниже несущей частоты.

Вещательные антенны

AM-радиостанция
FM-радиостанция
Телеканал
FM-передатчик радиостанции KWNR, Лас-Вегас, которая передаёт на 95,5 МГц мощностью 35 кВт
Спутниковая антенна на резиденции
(слева) Современный мобильный телефон. (справа) Башня сотовой связи совместно используется антеннами, принадлежащими 3 различным сетям.
Морское радио УКВ на корабле

В практике радиовещания и телевидения используется упрощённая классификация радиодиапазонов:

В зависимости от диапазона, радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

Распространение радиоволн[ | код]

Радиоволны распространяются в вакууме и в атмосфере, земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако благодаря эффектам дифракции и отражения возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости, в частности, находящимися на большом расстоянии.

Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно — такое распространение называется многолучёвостью. Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды возникают замирания (англ. fading) — изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой «сумму» радиоволн диапазона, смещённых во времени.

Особые эффекты[ | код]

Применение[ | код]

Радиовещание[ | код]

Основная статья: Радиовещание

Термин «радиовещание» был введён И. Г. Фрейманом[3] и стал широко использоваться в Советской России с 1921 года, когда Радиотехническим советом Народного комиссариата почт и телеграфов была принята программа, предусматривавшая организацию радиовещания через громкоговорители в центральных городах, в 280 губернских и уездных центрах. Постоянные радиопередачи с применением уличного громкоговорителя были организованы в июне 1921 года в Москве, а 2 августа в подмосковных Люберцах начал работу первый радиоузел[4].

Английский термин «broadcasting» ввёл основатель и преподаватель колледжа беспроводной телеграфии и техники в Сан-Хосе Ч. Херолд. Он построил искровой передатчик, через который начал транслировать речевые и музыкальные программы, которые принимали в основном бывшие и действующие ученики колледжа. Херолд родился и вырос в фермерской среде, где посев семян на поле в разброс назывался «broadcasting» — широкий разброс. Антенна передатчика имела круговую диаграмму направленности, то есть излучала радиоволны во все стороны, и по аналогии с сельскохозяйственным определением, Херолд стал именовать так свои трансляции.

Гражданская радиосвязь[ | код]

Решениями ГКРЧ России (Государственной комиссии по радиочастотам), для гражданской связи физическими и юридическими лицами, на территории Российской Федерации выделены 3 группы частот:
  • 27 МГц (Си-Би, «Citizen’s Band», гражданский диапазон) — с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт. Автомобильные рации диапазона 27 МГц широко используются для организации радиосвязи в службах такси, для связи водителей-дальнобойщиков;
  • 433 МГц (LPD, «Low Power Device») — выделено 69 каналов, для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,01 Вт;
  • 446 МГц (PMR, «Personal Mobile Radio») — выделено 8 каналов, для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,5 Вт.

Любительская радиосвязь[ | код]

Основная статья: Любительская радиосвязь
Любительская коротковолновая радиостанция. Внизу — приёмопередатчик (трансивер), на нём — согласующее устройство с измерителем КСВ

Радиолюбительская связь — многогранное техническое хобби, выражающееся в проведении радиосвязей в отведённых для этой цели диапазонах радиочастот. Данное хобби может иметь направленность в сторону той или иной составляющей; например:

В компьютерных сетях AMPRNet соединение обеспечивается любительскими радиостанциями.

История и изобретение радио[ | код]

Основная статья: Хронология радио
Никола Тесла на лекции демонстрирует принципы радиосвязи, 1891 г.
Приёмник Маркони с когерером

Первый патент на беспроводную связь получил в 1872 году американский радиолюбитель, стоматолог по профессии Малон Лумис, заявивший в 1866 году о том, что он открыл способ беспроволочной связи; в США изобретателем радио считают Дэвида Хьюза (1878), а также Томаса Эдисона (1875; патент 1885) и Николу Теслу (патент на передающее устройство с резонанс-трансформатором в 1891 году[5]); в Германии — Генриха Герца (1888); во Франции — Эдуарда Бранли (1890); в ряде балканских стран — Николу Теслу (1891); в Бразилии — Ланделя де Муру (1893—1894); в Англии — Оливера Джозефа Лоджа (1894); в Индии — Джагадиша Чандру Боше (1894 или 1895); в России — А. С. Попова (1895) и Якова Наркевича-Иодко (1890).

Создателем первой успешной системы обмена информацией с помощью радиоволн (радиотелеграфии) на западе считается итальянский инженер Гульельмо Маркони (1895)[6][7][8].

В СССР и в бывших союзных республиках изобретателем радиотелеграфии считается А. С. Попов[7][9]. В опытах по радиосвязи, проведённых в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, прибор А. С. Попова обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м. На заседании Русского физико-химического общества в Петербурге 25 апреля (7 мая) 1895 года А. С. Попов продемонстрировал, как указано в протоколе заседания, «прибор, предназначенный для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве»[10]. В СССР, с 1945 года, 7 мая стали отмечать как День радио.

Приёмник Попова

Далее радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на манёврах Черноморского флота в 1899 году учёный установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 году дальность радиосвязи была уже 150 км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика: искровой промежуток был размещён в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс. Существенно изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был включён телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899 году была обнаружена возможность приёма сигналов с помощью телефона. В начале 1900 года радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

Во Франции изобретателем беспроволочной телеграфии долгое время считался создатель когерера (трубки Бранли) (1890) Эдуард Бранли[11][12].

В Индии радиопередачу в миллиметровом диапазоне в ноябре 1894 года демонстрирует Джагадиш Чандра Боше[13][14].

В Великобритании, в 1894 году первым демонстрирует радиопередачу и радиоприём на расстояние 40 метров изобретатель когерера (трубка Бранли со встряхивателем) Оливер Джозеф Лодж. Первым же изобретателем способов передачи и приёма электромагнитных волн (которые длительное время назывались «Волнами Герца — Hertzian Waves»), является сам их первооткрыватель, немецкий учёный Генрих Герц (1888).

Основные этапы истории изобретения радио, с точки зрения развития теории и практики радиосвязи, выглядят следующим образом:

Изобретение радиосвязи дало начало таким научно-техническим направлениям, как радиоастрономия, радиометрология, радионавигация, радиолокация, радиоразведка, радиопротиводействие[36].

Радио послужило мощнейшим стимулом в исследовании и развитии электричества, и стало основой электроники. А электроника, в свою очередь, породила вычислительную технику.

Галерея[ | код]

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

  1. Радио // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. Горелик Г. С.(1959). Колебания и волны.
  3. Стр. 78 журнала «Радио» № 6 за 1990 год. archive.radio.ru. Дата обращения 7 мая 2020.
  4. Зорина О. Я., Хажеева И. В. Организация системы государственного управления радио в СССР в 1920-е годы.
  5. 1 2 Шапкин В. И. Радио: открытие и изобретение. — Москва: ДМК ПРЕСС, 2005. — 190 с., 98 ил.
  6. Guglielmo Marconi//Encyclopaediz Britannica
  7. 1 2 Aleksandr Popov//Encyclopaediz Britannica
  8. Маркони начинает и выигрывает (недоступная ссылка). Дата обращения 3 июня 2017. Архивировано 25 августа 2017 года.
  9. Какое радио изобретал Маркони.
  10. 1 2 Журнал Русского физико-химического общества. Т. XXVII. Вып. 8. С. 259 — декабрь 1895.
  11. TSF : Livres anciens, rares, d’occasion sur Galaxidion Архивная копия от 29 ноября 2011 на Wayback Machine (фр.)
  12. Rendons à César ce qui appartient César (фр.)
  13. Jagadish Chandra Bose: The Real Inventor of Marconi’s Wireless Receiver; Varun Aggarwal, NSIT, Delhi, India
  14. Mukherji, Visvapriya, Jagadish Chandra Bose, second edition, 1994, pp. 3-10, Builders of Modern India series, Publications Division, Ministry of Information and Broadcasting, Government of India, ISBN 81-230-0047-2
  15. Махлон Лумис Виртуальный компьютерный музей История компьютеров в СССР и за рубежом. Дата обращения 16 апреля 2013.
  16. http://www.ufn.ru/ufn92/ufn92_4/Russian/r924d.pdf
  17. Дэвид Эдвард Юз и открытие радиоволн Виртуальный компьютерный музей История компьютеров в СССР и за рубежом. Дата обращения 16 апреля 2013.
  18. 1 2 Ко дню Радио
  19. 1 2 газета «КОММЕНТАРИИ». Знать и понимать
  20. 1 2 «Кто „изобрёл“ радио?» Архивная копия от 22 января 2008 на Wayback Machine. Лев Николаевич Никольский (лауреат Государственной премии, кандидат технических наук)
  21. Лачинов Д. А. Основы метеорологии и климатологии. — СПб, 1895. С. 460.
  22. Ржонсницкий Б. Н. Дмитрий Александрович Лачинов. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1955
  23. Какое радио изобретал Маркони Виртуальный компьютерный музей История компьютеров в СССР и за рубежом. Дата обращения 16 апреля 2013.
  24. 1 2 Летопись радиотехники: 1895—1899 (недоступная ссылка). Дата обращения 6 января 2008. Архивировано 21 июня 2015 года.
  25. Н. И. Чистяков. Начало радиотехники: факты и интерпретация
  26. Когда и кем было изобретено радио Виртуальный компьютерный музей История компьютеров в СССР и за рубежом. Дата обращения 16 апреля 2013.
  27. 1 2 Adventures in CyberSound (недоступная ссылка). Дата обращения 7 января 2008. Архивировано 3 ноября 2007 года.
  28. madasafish
  29. Производство радиостанций и грозоотметчика системы А. С. Попова Виртуальный компьютерный музей История компьютеров в СССР и за рубежом. Дата обращения 16 апреля 2013.
  30. Н. И. Чистяков. Ошибки в изложении истории надо ис
  31. Изобретение радио. Кто был первым? | № 3, 2006 год | Журнал «Наука и жизнь»
  32. Срок регистрации домена закончился  (недоступная ссылка с 23-05-2013 [2674 дня] — историякопия)
  33. Маркони (Marconi), Гульельмо. Лауреаты Нобелевской премии. Наука и техника
  34. Миркин В. В. К истории советской радиосвязи и радиовещания в 1945—1965 гг. // Вестник Томского государственного университета. История. 2013, № 1 (21). — С. 202.
  35. Виртуальный компьютерный музей. www.computer-museum.ru. Дата обращения 18 октября 2017.
  36. Из истории изобретения и начального развития радиосвязи: Сб. док. и материалов / Сост. Л. И. Золотинкина, Ю. Е. Лавренко, В. М. Пестриков; под. ред. проф. В. Н. Ушакова. — СПб.: изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), 2008. — 288 с. — ISBN 5-7629-0932-8

Литература[ | код]

Ссылки[ | код]

Реклама