Развитие средств радиосвязи кратко

Обновлено: 05.07.2024

Хотя радио имеет долгую и интересную историю, на вопрос, кто его открыл, однозначного ответа нет. Например, принципы радиосвязи были практически продемонстрированы в 1893 году Николой Теслой, который представил работу беспроводного радио в Сент-Луисе, США. С другой стороны, изобретателем радио часто называют Гульельмо Маркони - человека, получившего первый патент на беспроводной телеграф (Англия, 1896 год). А уже 12 декабря 1901 года Маркони стал первым человеком, передавшим радиосигналы через Атлантический океан. Наконец, нельзя не вспомнить и нашего Александра Попова, представившего в Петербурге 7 мая 1895 года прибор, который обеспечивал генерацию направленных колебаний «атмосферного электричества« (по сути, являлся радиоприёмником).

Радиосигналы происходят в результате направленного перемещения радиоволн. Подобно волнам на пруду, радиоволна представляет собой серию повторяющихся пиков и впадин. Радиоволна генерируется передатчиком, а затем обнаруживается приёмником.

Основные разновидности радиосвязи и их применение

Высокочастотные колебания - составляющие любого радиосигнала, представляют собой направленное наложение двух колеблющихся в пространстве под углом 900 полей, магнитного и электрического. Энергия, которую вырабатывают эти поля, увеличиваются по мере повышения синхронности таких колебаний и помре увеличения площади, на которую распространяется действие этих полей. Соответственно, сила прохождения сигнала, при росте расстояния до его источника падает.

Для передачи радиосигнала применяются антенны. Конструкция любой антенны предусматривает концентрацию радиоволн, которые содержатся в луче, с увеличением степени такой концентрации КПД антенного устройства увеличивается. Конструктивные особенности передатчика и антенны определяют разновидности радиосвязи.

Радиорелейная связь

Функции радиорелейной линии заключаются в приёме и ретрансляции сигналов, которые принимаются либо от другой радиостанции, либо от провода, оптоволоконного, микроволнового, коаксиального кабеля или другого канала интегрированной наземной линии. Радиорелейная связь – важная, хотя уже и постепенно устаревающая технология системы радиосвязи.

Большинство станций радиорелейной связи представляют собой наземную систему связи типа "точка-точка". Типовой представитель - система связи с релейным микроволновым излучением или система спутниковой связи.

Расположение радиорелейных станций и диаграммы направленности антенн должны быть установлены так, чтобы обеспечивать минимальные помехи для наземных спутниковых станций. Аналоговые и цифровые схемы основной полосы частот радиорелейной связи аналогичны спутниковым системам, однако процесс обмена и передачи сигналов происходит в атмосфере. Радиорелейные линии могут быть частью соединения между земной станцией и центром коммутации сигнала.

Передача сигналов через спутник

Научные данные (например, снимки, сделанные спутником);
Текущее состояние систем спутника;
Данные о местонахождении спутника в космическом пространстве.

Спутниковая передача сигналов происходит по пути их распространения в прямой видимости от наземной станции к спутнику связи (восходящая линия связи) и обратно к земной станции (нисходящая линия связи). Спутник обычно размещается на геостационарной орбите, на высоте около 18…20 тыс. км над Землей, так что он кажется неподвижным из любой точки, откуда виден. Оттуда спутник действует как ретранслятор в небе. Наземная станция включает в себя антенны, здания и электронику, необходимые для передачи, приёма и последующей обработки сигналов.

Используемый частотный спектр аналогичен тому, который применяется для наземного микроволнового радио. Антенна наземной станции обычно является остронаправленной, в то время как спутниковая антенна имеет увеличенную ширину луча, чтобы покрывать большую часть земной поверхности и иметь возможность одновременно связываться со многими удаленными друг от друга земными станциями.

Сотовая связь

Сотовая связь - форма коммуникационной технологии, позволяющая использовать мобильные телефоны. Мобильный телефон является двунаправленным радиоприёмником, обеспечивающим одновременную передачу и прием сигналов. Сотовая связь основана на географическом разделении зоны покрытия связи на соты и внутри сот. Каждой ячейке выделяется определенное количество частот (или каналов), что позволяет большому количеству абонентов вести разговоры одновременно. Таким образом, покрытие сотовой связи происходит путём пространственного разделения на ячейки с базовыми станциями.

Общим элементом всех технологий сотовой связи является использование определенных радиочастот, а также повторное использование частот. Это позволяет предоставлять услугу большому количеству абонентов при уменьшении количества каналов (ширины полосы). Можно создавать широкие сети связи за счет полной интеграции передовых возможностей мобильного телефона.

Как осуществляется радиосвязь

Радиосвязь работает путём передачи и приема электромагнитных волн. Для распространения и перехвата радиоволн используются передатчик и приёмник. Передатчик излучает электромагнитное поле наружу через антенну; затем приемник улавливает это поле и преобразует его в звуки/изображения.

Генерация и приём радиоволн

Радиоволна действует как носитель информационных сигналов; информация кодируется непосредственно на волне – в виде звуков (голос и музыка) и/или изображений (телевидение). Звуки и изображения преобразуются в электрические сигналы (микрофоном или видеокамерой), усиливаются и используются для формирования несущей волны. Усиленный сигнал подаётся на антенну, которая преобразует электрические сигналы в электромагнитные волны для излучения в космос.

Такие волны излучаются со скоростью света и передаются не только по линии прямой видимости, но и за счет отклонения от ионосферы. Приёмные антенны перехватывают часть этого излучения, возвращая ему форму электрические сигналы, после чего подают сигнал на приёмник.

Кодирование информации в радиоволне

На этом принципе основаны все системы беспроводной связи - от пульта дистанционного управления телевизором до контроля положения спутниковой антенны. Отметим, что в современном мире используются все более сложные технологии для кодирования электромагнитных сигналов, улучшения их качества, увеличения объема информации или обеспечения безопасности передачи. Для этого используются устройства Wi-Fi или Bluetooth.

Телеграфирование

Электрический телеграф в ХХ веке был распространённой формой цифровой передачи сигналов в основной полосе частот с использованием металлических носителей (открытый провод). Но, по сегодняшним меркам, скорость передачи информации при телеграфировании является низкой.

Радиотелефонная связь

Является дальнейшим развитием телеграфирования, и реализуется путём передачи речи по витым парам проводов. Из-за возможностей технических средств полоса пропускания речевых сигналов ограничена частотой 4 кГц, эта полоса сохраняется и до настоящего времени.

Сейчас практически все магистральные системы передачи используют цифровую передачу на основе оптического волокна. Однако передача данных в голосовой полосе, которая представляет собой передачу потока цифровых данных через канал, предназначенный для одного аналогового голосового канала, по-прежнему используется в сети доступа - той части сети, которая находится между помещением абонента и обслуживающим центральным офисом.

Голосовые модемы дополняются и вытесняются в сети доступа технологией цифровой абонентской линии, которая повышает скорость обмена информацией при одновременном снижении стоимости услуг. Кроме того, цифровые абонентские линии имеют постоянное подключение к данным.

Модуляция и детектирование

Виды радиосвязи зависят от типа модуляции сигнала. В радиоустройствах с амплитудной модуляцией (АМ) сила амплитуда сигнала изменяется в пределах от минимума до максимума производимых частот. В радио с частотной модуляцией сигнала (FM) изменяется скорость прохождения сигнала. Когда вы настраиваетесь на радио, номер набора показывает частоту в МГц, на которой транслируется сигнал.

FM-модуляция распространена в коммерческих, а АМ-модуляция – в производственных применениях.

Обратным модуляции процессом является детектирование, при котором из общего высокочастотного сигнала выделяется та его часть, которая содержит информационную составляющую. Первые радиоприёмники были именно детекторными.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

Попытки осуществить радиосвязь предпринимал ещё Т. А. Эдисон в 80-е гг. 19 в. (им получен соответствующий патент), до открытия в 1888 электромагнитных волн Г. Герцем;хотя работы Эдисона не имели практического успеха, они способствовали появлению др. работ, направленных на реализацию идеи беспроводной связи. Герцем был создан искровой излучатель электромагнитных волн, который (с последующими различными усовершенствованиями) в течение нескольких десятилетий оставался наиболее распространённым в радиосвязи видом радиопередатчика. Возможность и основные принципы радиосвязи были подробно описаны У. Круксом в 1892, но в то время ещё не предвиделось скорой реализации этих принципов. Развитие радиосвязи началось после того, как в 1895 А. С. Поповым,а годом позже Г. Маркони были созданы чувствительные приёмники, вполне пригодные для осуществления сигнализации без проводов, т. е. для радиосвязи. Первая публичная демонстрация Поповым работы созданной им радиоаппаратуры и беспроводной передачи сигналов с её помощью состоялась 7 мая 1895, что даёт основание считать эту дату фактическим днём появления Радиосвязи.

Радиоприёмник Попова не только оказался пригодным для радиосвязи, но и (с некоторыми дополнительными узлами) был впервые успешно применен им в том же 1895 для автоматической записи грозовых разрядов, чем было положено начало радиометеорологии. В странах Западной Европы и США была развёрнута активная деятельность по использованию радиосвязи в коммерческих целях. Маркони в 1897 зарегистрировал в Англии Компанию беспроводного телеграфирования и сигнализации, в 1899 основал Американскую компанию беспроводной и телеграфной связи, а в 1900 - Международную компанию морской связи. В декабре 1901 им была осуществлена радиотелеграфная передача через Атлантический океан. В 1902 в Германии производство оборудования для радиосвязи организовал А. Слаби (совместно с Г. Арко), а также К. Ф. Браун. Очевидное огромное значение радиосвязи для военных флотов и для морского транспорта, а также гуманистическая роль радиосвязи (при спасании людей с кораблей, потерпевших крушение) стимулировали развитие её во всём мире. На 1-й Международной административной конференции в Берлине в 1906 с участием представителей 29 стран были приняты регламент радиосвязи и международная конвенция, вступившая в силу с 1 июля 1908. В регламенте было зафиксировано распределение радиочастот между разными службами радиосвязи (см. ниже). Было основано Бюро регистрации радиостанций и установлен международный сигнал бедствия SOS. На международной конференции в Лондоне в 1912 было несколько изменено распределение частот, уточнён регламент и учреждены новые службы: радиомаячная, передачи сводок погоды и передачи сигналов точного времени. По решению радиоконференции 1927 было запрещено применение искровых радиопередатчиков, создававших излучение в широком спектре частот и препятствовавших тем самым эффективному использованию радиочастот; искровые передатчики были оставлены только для передачи сигналов бедствия, поскольку широкий спектр излучения радиоволн увеличивает вероятность их приёма. С 1915 до 50-х гг. аппаратура для радиосвязи развивалась главным образом на основе электронных ламп; затем были внедрены транзисторы и др. полупроводниковые приборы.

До 1920 в радиосвязь применялись преимущественно волны длиной от сотен м до десятков км. В 1922 радиолюбителями было открыто свойство декаметровых (коротких) волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них. Вскоре такие волны стали основным средством осуществления дальней радиосвязи Для приёма передаваемых т. о. сигналов, приходящих с больших расстояний, служат чувствительные приёмники и большие, сравнительно остронаправленные антенные сооружения, занимающие большую территорию, т. н. антенное поле (подобные же сооружения используются и для излучения декаметровых волн). Для ослабления радиопомех приёмное оборудование размещается в стороне от городов и вдали от радиопередатчиков, на специальных приёмных радиоцентрах. Радиопередающие устройства также группируются - на передающих радиоцентрах. Те и другие связаны с находящимся в городе центральным телеграфом, откуда поступают передаваемые и куда транслируются принимаемые сигналы.

В 30-е гг. были освоены метровые, а в 40-е - дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40-50 км. Поскольку ширина диапазонов частот, соответствующих этим длинам волн, - от 30 Мгц до 30 Ггц - в 1000 раз превышает ширину всех диапазонов частот ниже 30 Мгц (волны длиннее 10 м), то они позволяют передавать огромные потоки информации, осуществляя многоканальную связь. В то же время ограниченная дальность распространения и возможность получения острой направленности с антенной несложной конструкции позволяют использовать одни и те же длины волн во множестве пунктов без взаимных помех. Передача на значительные расстояния достигается применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи или с помощью спутников связи, находящихся на большой высоте (около 40 тыс. км) над Землёй (см. Космическая связь). Позволяя вести на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ, радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются несравненно более эффективными, чем обычная дальняя радиосвязь на декаметровых волнах, значимость которой соответственно уменьшается (за ней, например, остаётся роль полезного резерва, а также роль средства связи на направлениях с малыми потоками информации).

При большой мощности радиопередатчика (десятки квт) радиосвязь на метровых волнах в узкой полосе частот (несколько кгц) возможна на расстояниях ~ 1000 км за счёт рассеяния волн в ионосфере (см. Ионосфернаярадиосвязь). Пользуются также отражением радиоволн от ионизованных следов метеоров, сгорающих в верхних слоях атмосферы (см. Метеорная радиосвязь), но при этом передача информации идёт с перерывами, что не позволяет осуществлять телефонных переговоры.

Малая часть энергии излучения на дециметровых и сантиметровых волнах может также распространяться за пределы горизонта (на расстояния в сотни км) благодаря электрической неоднородности тропосферы. Это позволяет при сравнительно большой мощности передатчиков (порядка нескольких квт) строить линии радиорелейной связи с расстоянием между промежуточными станциями в 200-300 км и более (при сужении частотного спектра излучения, т. е. уменьшении объёма передаваемой информации, см. Тропосферная радиосвязь).

Организационно-технические мероприятия и средства для установления радиосвязи и обеспечения её систематического функционирования образуют службы радиосвязи, различаемые по назначению, дальности действия, структуре и др. признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической радиосвязи (к космической радиосвязи относят все виды радиосвязи с использованием одного или нескольких спутников или иных космических объектов); фиксированной (между определёнными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения. Для производственных и специальных служебных надобностей имеются ведомственные службы радиосвязи в некоторых министерствах и организациях (например, в гражданской авиации, на ж.-д., морском и речном транспорте, в службах пожарной охраны, милиции, медицинской службе городов), а также внутрипроизводственная связь на промышленных и с.-х. предприятиях, в некоторых учреждениях и т.д. (см. также Радиостанция низовой связи). Большое значение имеет радиосвязь в вооружённых силах.

Лит.: Регламент радиосвязи, М., 1975; Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы, под ред, А. И. Берга, М., 1966; Развитие связи в СССР. 1917-1967, под ред. Н. Д. Псурцева, М., 1967; Чистяков Н. И., Хлытчиев С. М., Малочинский О. М., Радиосвязь и вещание, М., 1968; Гусятинский И. А., Пирогов А. А., Радиосвязь и радиовещание, М., 1974.
Н. И. Чистяков.

Возможность передачи электромагнитных волн открыл Герц (1887 год), наблюдая искру в промежутке знаменитого вибратора. Попов первым догадался заложить полезную информацию, упомянув знаменитого немецкого учёного первым земным посланием. Германия поныне уверена: изобретатель радиосвязи рождён страной Гёте.

Термины

Радиосвязь – вид электросвязи, использующий принцип передачи информации, минуя эфир, посредством электромагнитных волн частотой ниже 3000 ГГц.
Радиовещание – однонаправленная радиосвязь.
Рация (радиостанция) – приёмопередающее устройство радиосвязи.
Поляризация – термин, описывающий поведение вектора электрического поля волны. Различают линейную (занимает одну плоскость), круговую (вращается), эллиптическую (вращается, изменяя периодически амплитуду).

Английский термин прямо затрагивает двунаправленность процесса передачи информации – two-way radio. Ручные рации отделены ныне (2001 год) собственным названием – walkie-talkie. Ранее 40-х годов термины рация, радиостанция употреблялись синонимично. Современный обиход внёс коррективы. Полноценное общение подразумевает использование участниками индивидуального приёмника, передатчика.

История

Вещание шло параллельно развитию связи. Технические средства масс-медиа вполне позволяют общаться, однако передатчики лишены способности принимать информацию. Двустороннее общение предполагает наличие, использование абонентами раций – приёмопередающих устройств.

Спасите наши души

Это интересно! Тонувший Титаник активно опрашивал окружающие корабли, умело применяя азбуку Морзе. Талант радистов настолько развеселил компанию часом ранее, что матросская братия сочла позывные SOS очередной удачной шуткой.

Полученный урок позволил усовершенствовать методы передачи информации. Начиная 1912 годом, военные, гражданские корабли непременно оборудовали средствами дальней беспроводной связи-телеграфами. Первая мировая война явилась временем создания спасательно-охранной службы SOLAS-14. Эксперты разработали ряд основополагающих норм:

Внедрение вахты на частоте 500 кГц (СВ).
Судно снабжается двумя радиоустановками: главная, аварийная.
Дальность передачи сигнала бедствия главного блока — минимум 100 (морских) миль.
Аварийное оборудование функционирует 6 часов автономно, предельное расстояние слышимости – 60..80 морских миль.

Спутниковые каналы передачи информации.
Буквопечатающая радиосвязь УБПЧ.
Цифровой избирательный вызов.

Вкупе технологии повышали предельную дистанцию посыла сигнала бедствия (система INMARSAT, включающая 4 геостационарных спутника, обслуживаемых наземными береговыми станциями), устраняли необходимость в дежурном. Современные SOS принимают специально предназначенные оказывать помощь центры. Берег затем оповещает окрестные плавучие суда. Тонущий корабль волен выбросить аварийный буй. Частота бедствия 1,6 ГГц улавливается спутником, стартует спасательная кампания.

Развитие вещания

Осуществлению чаяний меломанов, призирающих точку-тире, поспособствовал Роберт фон Либен, выпустивший первый газовый триод. Параллельно подсуетился Ли де Форест, американский изобретатель, запатентовавший Аудион. Конструкцию, повторяющую первый триод. Однако название выбрано поудачнее. Оба мало смыслили, подарив последователям право изобрести усилитель (1912 год).

Отдельные исследователи склонны считать первой попыткой радиовещания опыт Реджинальда Фессендена рождественским вечером 1906 года.
Франк Конрад (Электрическая компания Вестингауза, давшая занятие Николе Тесла) в 1916 году стал использовать собственный гараж, передавая информацию, прикрываясь позывными 8XK. Задумка переродилась 2 ноября 1920 года, став коротковолновой станцией KDKA. Сегодня каждый радиолюбитель имеет собственные позывные, позволяя организовать радионаправление собеседникам.
Калифорниец Чарльз Херрольд (1909 год) начал вещание, передав звук. 1919 год 6 ноября подарил Нидерландам первую коммерческую станцию.

Первая радиостанция

Начиная 1920-м, трели певчих заполнили мир. Первый однокорпусной приёмопередатчик-радиостанцию изобрёл австралиец, старший констебль Фредерик Вильям Дауни (1923 год, Виктория). Полиция – исторический родитель технологии. Громоздкие ящики заняли задние сиденья используемых Ланчий патрульных. Эстафету переняли военные лётчики: разведчик стал сообщать обстановку, пропуская этапы возврата, сбрасывания бумажного послания войскам союзников.

Мобильные рации

Мобильный приёмопередатчик изобрёл Дональд Хингс, снабдивший устройствами сотрудников компании CM&S (1937). Система напоминала солидный рюкзак. Вторая мировая война дала мощный толчок развитию технологии. Переносные радиостанции стали незаменимым другом ополчившихся сторон.

Параллельно работала американская компания Моторола. Первая переносная рация SCR-300 вышла в 1940 году. Появление компактных моделей сопутствовало становлению группы Битлз. Полупроводниковая элементная база помогла миниатюризации устройств.

Разновидности

Критериями деления могут являться:

Частота (ДВ, СВ, КВ, УКВ, СВЧ…).
Модуляция (амплитудная, фазовая, частотная, ШИМ, ВИМ…).
Тип сигнала (цифровой, аналоговый, дискретный…).
Поляризация (круговая, линейная, эллиптическая…).
Уровень подготовки абонентов (профессиональная, любительская…).
Назначение (рабочая, служебная, домашняя, технологическая, тестировочная…).
Местоположение абонентов, узлов (космическая, наземная…).
Степень подвижности приёмопередающих устройств (мобильная, стационарная, транспортная…).
Факт участия человека (автоматическая, автоматизированная, живая…).

Принцип действия

Перенос информации неизвестной субстанцией неимоверно сложно объяснить. Учёные, пытаясь сохранить лицо, отписываются трёхэтажными формулами, употребляя замысловатые термины. Корпускулярно-волновой дуализм продолжает настойчиво демонстрировать неполноценность современных научных взглядов.

Важный момент! Изначально технология изобретена радистами, выступала альтернативой проводной связи. Параллельно бурно развивается развлекательная отрасль – вещание.

Радиоволна

Схема возникновения электромагнитной волны доподлинно неизвестна. Экспериментально установлена структура, поясняемая иллюстрацией:

Вектор напряжённости электрического поля лежит в одной плоскости. Амплитуда изменяется, следуя синусоиде.
Вектор напряжённости магнитный занимает перпендикулярную плоскость. Форма аналогичная.
Волна распространяется вдоль траверсы, сохраняя параметры.

Направление вектора устанавливали путём действия на электрические заряды. Частотный диапазон определён экспертами:

Нижняя граница – 0,03 Гц (10 млн. км).
Верхняя граница – 3 ТГц (0,1 мм).

Мера поглощения энергии средой определена частотой. Любительской связи отдали наихудшие варианты, максимально плохо преодолевающие эфир.

Излучение-приём

Практиков мало интересует действительное положение вещей. Важно одно: волна переносит:

Энергию.
Момент.
Угловой момент.

Природа неизвестна — вещь работает. Первопроходец Герц шёл следующим эмпирическим путём:

Получил электрические колебания LC-контура. Частоту заранее оценил, пользуясь уравнениями Максвелла.
Начал разворачивать витки индуктивности, сформировав два прямолинейных плеча вибратора.
Меж обкладками конденсатора расположенного поблизости аналогичного контура наблюдал искру.

Постепенно зародилась идея (Попов) передавать информацию беспроводным методом. Первые радиостанции сильно напоминали телеграф.

Поляризация

Герц быстро заметил: лучшую пару составляют приёмный и передающий вибраторы, расположенные параллельно. Понятие поляризации родилось много позже. Однако Попов знал результат эксперимента, использовав одинаковую ориентацию антенн. Избранное положение позволяло вести приём с любого азимута – необходимый критерий стабильности функционирования системы подвижных объектов (морских судов).

Вибратор Герца обладал линейной поляризацией. Параметр приёмной и передающей сторон обязан быть идентичен. Помимо линейной различают:

Антенна

Нужную поляризацию обеспечивает конструкция антенны, организуя электромагнитную совместимость системы приёмник-передатчик. Попов использовал штырь-вибратор Герца. Получил линейную поляризацию. Спутниковые тарелки обеспечивают различные характеристики. Запад преимущественно рад линейной поляризации, некоторые каналы Российской Федерации – задают круговую. Дань наследию тяжёлого прошлого: спутники-шпионы, постоянно движущиеся, обеспечивают наилучшие показатели, задействовав принципы круговой поляризации.

Модуляция

Амплитудная модуляция кодирует информацию изменением уровня сигнала несущей частоты. Приёмной стороне подойдёт кристаллический детектор, описанный выше, исторически явившийся первой ласточкой. Технология активно стала использоваться гражданскими диапазонами КВ. Сравнительно длинная волна легко огибает земную поверхность, покрывая тысячи миль.
Частотная модуляция изменяет частоту несущей предопределённым образом. Изобретена Эдвином Армстронгом (1933 год). Технология улучшает качество звучания, составляя базис развлекательных радиостанций. Факт использования УКВ-диапазона объясняет теорема Котельникова.

Дальняя связь капризна, лепту вносят солнечная активность, погодные условия. Частотная модуляция замечательно противостоит разрядам молнии. Факт доказан компанией Дженерал Электрик (1940 год).

Выбор частот

Страны определили вещанию, связи полосы. Широким массам отданы диапазоны, демонстрирующие максимальные недостатки: значительное затухание, поглощение парами воды. Преимущества достались армии, спасателям, полиции.

Типичный диапазон УКВ (FM) вещания – 87,5..108 МГц.
СССР занимал вдобавок полосу 65,8..74 МГц.
Япония доныне довольствуется отрезком 76..95 МГц.

Обычно частоты даются с шагом 100 кГц. Южная Корея, США, Филиппины, Карибы задействуют лишь нечётные множители каналов. Европа, Греция, Африка поступают наоборот. И только Италия уменьшила шаг вдвое (50 кГц). Частоты каналов фазовой модуляции ниже УКВ сегодня устарели.

Любительские

Радиолюбителям страны выделяют ограниченные диапазоны:

Длинные волны – 135,7..137,8 кГц.
Средние волны – 472..479 кГц. Международная практика ограничивает излучение мощностью 1 Вт. Россия запрещает.
Короткие волны предполагают использование передатчика мощностью максимум 1 кВт. Диапазоны: 1,8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 25; 28 МГц.
УКВ (FM). 50; 70; 220 МГц запрещены российским законодательством. Разрешенные: 144..146; 430..440; 1260..1300 МГц; 2,4; 5,65; 10; 24; 47; 75,5; 122,25; 134; 241 ГГц.

Радиолюбитель обязан сдать экзамен государственной комиссии, получив позывной.

Гражданские

Частоты доступны гражданам, включая лишённых личных позывных (см. выше). История развития вопроса красноречиво иллюстрируется примером США, осваивающего грабли. Послевоенный бум заставил правительство пересмотреть ряд вопросов. Радиолюбителям вырезали скромный надел 460-470 МГц, одновременно ограничили мощность передатчиков (класс А – 60 Вт, класс В – 5 Вт), немедля вызвав критику профессионалов:

Дороговизна оборудования.
Невозможность связи горожан. Короткие волны гасятся любыми препятствиями.

27 МГц

Был найден компромисс – средняя область КВ-диапазона, задействованная медициной, промышленностью. США стали регистрировать радиолюбителей, аппаратура постепенно дешевела. Отчётность бесстрастно показала резкий рост желающих общаться средствами эфира: 500.000 официальных пользователей (январь 1977 года). СССР разрешили обывателям засорять 27 МГц 30 декабря 1988 года. Шизофреники скажут: вот, развалили Союз радиолюбители. Параноики добавят музыкантов, алкоголиков, тунеядцев, интеллигенцию, отдельных студентов…

Советские органы выделили передатчикам мощностью 0,5 Вт 10 полузасекреченных каналов, шагом 12,5 кГц. Промышленность выпустила радиостанции Урал-Фермер. Результат виден невооружённым глазом. Фермеры отказались наводнять Урал сельскохозяйственной продукцией. Радиостанции мощностью ниже 10 Вт не подлежат государственной регистрации. Соглашения постоянно меняются, уточняйте сведения, получая свежие цифры.

Сегодня диапазон 27 МГц международный, предъявляет единственное ограничение: мощность передатчика ниже 10 Вт. Широко используют дальнобойщики. Весомые преимущества коротких волн позволяют им огибать препятствия. Мировая практика предусматривает ряд соглашений, исполняемых производителями:

Первый канал – 26,965 МГц.
Шаг – 10 кГц.
Присвоены номера каналов – 1..40.
С9EF – 27,065 МГц – служба спасения. Использование местами прекращено, любителям общаться запрещено по-прежнему. С9Е (см. ниже) эксплуатировать разрешается. 21 декабря 2012 года канал начала отслеживать Гражданская Аварийная Связь. Часть территории РФ охвачено проектом бесплатного оказания экстренной помощи.

Дальнобойщики зачастую наводняют C15EA, С15EF (27,135 МГц).
27,140 МГц традиционно занималась игрушечными станциями, управляемой детской техникой.
С19EF, C19EA (27,185) отвели целям передачи сводок (погода, наличие пробок). Использование мешает работе частоты 27,19 МГц.
27,19 МГц общепринятый способ организации дальней связи волнами однополосной модуляции.
Российский 20-й канал (частотная модуляция) был выделен обладателям усилителей. Мощность передатчиков достигает сотен Вт, помогая преодолеть волне гигантские расстояния.
27-й российский канал аналог предыдущего. Используют амплитудную модуляцию.

Загруженность эфира заставила искать способы впихнуть больше информации. Изобрели нулевой канал 26,96 МГц, сообразно ввели еще 40 каналов (шаг 10 кГц). Радиолюбители быстро разрубили путы, выдумав незамысловатую систему обозначений, учитывающую ералаш:

ДМВ: 433,075..434,775 МГц

Максимальная выходная мощность нерегистрируемого передатчика ограничена цифрой 0,01 Вт. Более мощную аппаратуру настраивают. Международным сообществом частоты/устройства называются LPD433 (маломощная аппаратура 433 МГц). Используются:

Промышленностью.
Медициной.
Научными организациями.
Бытовые устройства: пульты управления, радиосигнализация, любительские радиостанции, не требующие регистрации.

433,075 (1).
433,1 (2).
433,2 (6).
433,3 (10).
433,35 (12).
433,475 (17).
433,625 (23).
433,8 (30).

Зарубежная практика пестрит необычными правилами:

Любители США проходят регистрацию согласно лицензии FCC.
Великобритания раздаёт лицензии диапазона 432..440 МГц заядлым радистам, допуская мощности 400 Вт. Каналы 1..14 считают выходными, 62..69 – входными.

ДМВ: 446, 00625..446,09375 МГц

Систему часто называют PMR446 (аналог FRS США), максимальная мощность передатчика – 0,5 Вт. Общепринятый вызывной, аварийный канал – 8; автомобильный (эквивалент 15 канала 27 МГц) – 2. Столь неровные цифры призваны уберечь от помех соседние диапазоны. Номера каналов-частоты:

446,00625.
446,01875.
446,03125.
446,04375.
446,05625.
446,06875.
446,08125.
446,09375.

Принципы построения каналов

Проектировщик решает последовательно круг задач:

Выбор частотного диапазона.
Обоснование метода модуляции.
Обеспечение электромагнитной совместимости путём указания соответствующих конструкций антенн.
Расчёт мощности, дальности.
Решение вопроса о необходимости применение кодирования информации, включая избыточность пакетов.
Определение конструкции устройств, возможности покупки готовых узлов системы.
Указание способов монтажа, транспортировки, хранения, использования.
Гарантийные условия.

Инженер обязан уметь найти необходимые сведения, преследуя специфические цели заказчика. Знать наизусть громадный объем не позволяют современные технологии обучения, переподготовки персонала. Перечень литературы зачастую пестрит иностранными изданиями. Важный пункт – знание английского языка, умение пользоваться мировой паутиной.

Процесс обмена информацией

Преимущества изобретения Попова доступны сторонам, выполнившим ряд условий:

Единая частота.
Одинаковая поляризация.
Верный выбор пространственного направления.

Принцип универсален. Корабли, самолёты, солдаты, полиция снабжены позывными. Организации сажают централизованных операторов, заправляющих общением. Радиолюбители равноправны.

Описанную схему называют полудуплексной. Означает наличие возможности взаимного общения, но поочерёдно. Полнодуплескная схема подразумевает использование двух частот, практически встречается редко.

История изобретения радио

Открытие электромагнитного поля в 1845 году, к которому долго шел английский ученый-физик М. Фарадей, стало сенсацией 19 века. Спустя два десятилетия, тоже англичанин – Д. К. Максвелл теоретически обосновал и сформулировал существование электромагнитных волн, одним из видов которых являются радиоволны. Человек их не видит и не ощущает, поэтому без обоснования теории электродинамики было бы невозможно создание самого радиоприемника.

Эти два открытия и послужили отправной точкой изобретения радио, хотя не сразу были приняты научным сообществом. Было сделано множество работ и изобретений. Только по прошествии еще двадцати лет, в 1886-88 годах, немецкий ученый Генрих Герц поставил удачный эксперимент с простым прибором, состоящим из генератора и резонатора, и зафиксировал излучение электромагнитных волн на короткое расстояние. Но практического применения этой конструкции Г. Герц не видел.

Генрих Рудольф Герц

Физики разных стран год за годом проводили эксперименты по усовершенствованию электромагнитных волновых приемников и расширению диапазона передачи сигнала. Среди этих ученых были Т. Эдисон в 1876-85 годах, О. Лодж и Э. Бранли в 1889-90 годах, Н. Тесла в 1891-93 годах, индийский физик Д. Чандра Бозе в 1894 году и многие другие

Первое радио Попова

Кто первый создатель радио

Ученые всего мира искали способы передачи сигналов на расстояние. Изобретателями радиоприемника по праву считают нескольких претендентов, которые работали одновременно, но никак не были связаны между собой. Эти фамилии многие знают – русский ученый Александр Попов, американец Никола Тесла, итальянский предприниматель . Гульельмо Маркони.

Н. Тесла первым запатентовал свое изобретение, которое использовалось для дальнейшего развития радиосвязи. Он продемонстрировал, как генератор переменного тока производит колебания токов высокой, для того времени, частоты, и метод подавления звука при помощи этих частот. Он первым зафиксировал явление электрического резонанса. Весной 1891 года Н. Тесла получил американский патент на свой инновационный метод.

Уже в 1893 году американский ученый читает лекции и демонстрирует как при помощи резонанс-трансформатора можно передавать электрические сигналы в эфир. Он доказывает, что эту техническую систему можно использовать для беспроводной связи.

Никола Тесла

Российскому физико-химическому сообществу Александр Попов читал доклад весной 1895 года и тогда продемонстрировал усовершенствованный прибор О. Лоджа. Позднее, в 1896 году, русский ученый опубликовал статью в научном издании о создании им в 1895 году прибора приема электромагнитных колебаний на расстояние до 60 м, который в дальнейшем может быть применен для передачи сигналов на большие расстояния.

В Италии Гульельмо Маркони так же работает над созданием передачи и приема телеграфного сигнала, и весной 1895 года провел эксперимент передачи сигнала на несколько сотен метров. Летом 1896 года итальянский предприниматель подает заявку на получение патента Великобритании на изобретение своей аппаратуры. В сентябре он успешно демонстрирует прием сигнала на расстояние до 2,5 км. В июле 1897 года Маркони получает патент, оформленный от 2 июня 1896 года.

Гульельмо Маркони

Принцип работы радио

Радио – это первая беспроводная связь. Носителем сигнала являются радиоволны, распространяющиеся в пространстве. Это невероятно простое устройство, которые используется в разных ситуациях. Например, радио-няня – маленький аппарат в детской комнате принимает звук и передает его родителям, находящимся в другом помещении. По такой связи можно отправлять не только звуковые сигналы, но и изображения на огромные расстояния.

Впервые, в радиоприемнике, изобретенном А. Поповым для Российского военно-морского флота, был применен когерер – прибор, чувствительный к электромагнитным волнам. Один вывод когерера был заземлен, другой, присоединен к проволоке и высоко поднят.

Схема радио Попова

Устройство первого радиоприемника А. Попова имеет следующие детали:

электромагнитное реле;
батарея (источник постоянного тока);
антенный провод;
когерер;
молоточек звонка;
чашечка звонка;
электромагнит звонка.

Принцип работы таков:

1) Высокочастотные колебания формируются в радиопередатчике – это несущий сигнал или несущая частота, на которую накладывается информация и происходит модуляция с помощью электрических колебаний низкой частоты. Антенна передает в эфир радиоволны (модулированный сигнал).

2) Приемная антенна находит модулированные сигналы и отправляет в радиоприемник.

3) Детектор в приемнике выделяет полезный сигнал нужной несущей частоты из множества радиосигналов от разных радиопередатчиков.

Существует история появления этого термина в индустрии трансляций радио и телевидения:

В 1909 году калифорнийский преподаватель колледжа электроники, изобретатель Ч. Геррольд создает радиостанцию. Он использует технологию с искровым разрядником. Несущая частота модулируется голосом, позже еще и музыкой. Его музыкальные и новостные передачи сначала слушали ученики и выпускники колледжа.

Чарльз Геррольд за работой на радиостанции

Развитие радио и радиовещания

В 1897 году Г. Маркони сделал существенный прорыв в развитии радиовещания. Он соединил приемник с телеграфным аппаратом, а передатчик с ключом Морзе, и получил радиотелеграфическую связь. По его мнению, антенны приёмника и передатчика должны были быть одной длины, что повышало мощность передатчика. К тому же, А. Попов отмечал лучшую чувствительность детектора Гульельмо Маркони.

В конце 1898 года, француз Э. Дюкретэ начинает мало-серийный выпуск приемников системы А. Попова.

Радиомастерская в Кронштадте. Александр Попов (справа)

В 1906 году ученые-изобретатели Р. Фессенден и Л. Форест обнаружили принцип амплитудной модуляции радиосигнала низкочастотным сигналом. Это сделало возможным передавать человеческую речь и музыку в эфире. 24 декабря корабли в море услышали Р. Фессендена – он читал отрывки из библии и играл на скрипке.

В 1907 году Г. Маркони создал постоянно действующую телеграфную линию между Ирландией и Шотландией.

В 1909 году за выдающийся вклад в развитие беспроводной телеграфии Г. Маркони становится лауреатом Нобелевской премии.

Радиовещание в СССР

В Советской России первые опытные радиотрансляции в 1919 году проводились в Нижнем Новгороде, в 1920 году в Москве, Казани и нескольких больших городах. В 1921 году была принята программа по организации радиовещания в крупных городах и уездных центрах. В конце сентября в Москве начал работать первый радиоузел. Так внедрилось постоянное массовое вещание радиопередач по уличным громкоговорителям в СССР.

В 1922 году в нашей столице на Шаболовке было завершено строительство самой высокой в СССР 160-метровой башни, позднее названной в честь архитектора В. Шухова. Весной на Шуховскую башню установили мощные радиопередатчики, а к концу лета начали осуществлять пробные передачи для населения страны.

Шуховская башня. 1922 год

В тридцатые годы прошлого века радиовещание сыграло большую роль в патриотическом воспитании населения, пропаганде передовых методов труда, стахановского движения, организации социалистических соревнований и др.

Со временем были заложены основы радиорепортажа и радиоинтервью, особую популярность приобрел жанр радионовостей. Появились музыкальные, развлекательные, спортивные, детские радиопередачи.

В 1937 году радиовещание перенесено в новый Московский радиодом на Малой Никитской, пущен коротковолновый радиопередатчик.

До ВО войны Советский Союз отставал в развитии радиосвязи от других стран. К 1940 году в США имелось более 50 миллионов радиоприемников, в Англии около 10 миллионов, а во Франции порядка 5 миллионов. На тот момент в СССР существовало 15 радиозаводов, где было выпущено 140 тысяч радиоприемников. К 41-му году насчитывалось около 500 тысяч приборов радиовещания.

Куйбышевская радиовещательная станция. Грузовой вход в техническое здание.

Основное назначение было вещание на СССР, Европу, Северную Африку и Дальний Восток. Также велись передачи на английском, немецком и французском языках. В ночное время сигнал принимался и в США. Через эту станцию шла связь с резидентурой Юстас-Алексу. На полную мощность радиостанция заработала в 1945 году, а впоследствии названа в честь А. Попова.

Юрий Левитан – диктор Всесоюзного радио Госкомитета СССР

Радиовещание в диапазоне УКВ стало широко внедряться в послевоенные годы. Начинается строительство областных телерадиоцентров, радиофикация колхозов, переход Всесоюзного радио на трехпрограммное вещание.

В 2012 году Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) подписан протокол, согласно которому выделяется полоса радиочастот для создания на территории Российской Федерации сетей цифрового радиовещания.

История зарубежного радиовещания

Радиовещание становится средством массовой информации в 1922-23 годах, которое начинает конкурировать с печатными СМИ. Почти во всех странах мира транслируются экспериментальные радиопередачи.

В Америке к концу 1922 года было выдано почти 600 лицензий на право радиовещания. Целью таковой деятельности могло быть освещение новостей в стране, просветительство, религиозные или культурные программы, трансляция концертов и т. п.

British Broadcasting Company

National Broadcasting Company

Так, в двадцатые годы прошлого столетия появились две школы радиовещания:

Читайте также: