Развитие радиосвязи сообщение по физике

Обновлено: 15.05.2024

До изобретения в XIX веке систем и механизмов связи, сам процесс связи был весьма трудным и медленным. Люди посылали друг другу письма с гонцами или передавали сигналы с помощью барабанов, дыма, костров, церковных колоколов или зеркал.

Объект исследования: различные средства связи.

Цель исследования: изучить историю развития средств связи.

Задачи исследования:

Изучить ранние средства связи и их развитие.
Провести анализ.
Сделать заключение проделанной работы.

Метод исследования: теоретический и анализ.

Введение

Первые упоминания о целенаправленной передаче информации посредством символических и письменных знаков изложены в трудах Аристотеля, описавшего передачу посланий вдоль "великого тракта" впоследствии назывного "Великий шелковый путь".

Связь - это важнейшее звено в системе хозяйства страны, способ общения людей, удовлетворение их производственных, духовных, культурных и социальных потребностей

Не менее важное место в развитии средств связи занимает изобретение телевизионной связи и фототелеграфа. Именно с помощью этих средств стали передаваться видеосигналы. Изначально это были примитивные передатчики звука и видео, которые в дальнейшем развились в цветное телевидение. В первоначальном варианте выбор программ и каналов был невелик, но с каждым годом их количество увеличивается в разы.

Основная часть

История передачи информации на большие расстояния

Бой барабанов и использование костров
Западная Африка, вне сомнения, родина самых искусных барабанщиков. Их барабаны действительно умеют говорить. Жаркий воздух несет звуки вверх, вместо того чтобы распространять их вширь, поэтому барабанщик, обращающийся к слушателям, находящимся вдалеке, должен посылать свое послание на рассвете или в ночные часы.

Почтовые голуби
Не стоит забывать и о голубях. Тогда они были едва ли не единственным средством связи. Еще с древних времен они таинственным образом находили адресата и возвращались домой. Голуби стали участниками многих исторических событий, перенося почту во время войн. Хороший почтовый голубь может развить скорость до 70 км в час, также по ним трудно попасть из огнестрельного оружия и нелегко поймать. Поэтому голуби были отличным средством для передачи информации

Почтовый голубь

Телеграф
В XVII и XVIII веках, когда получили заметное развитие наука, техника и промышленность, стали прокладываться новые торговые пути и завязываться тесные политические и экономические взаимоотношения между народами, появляется острая потребность в создании более совершенных и быстродействующих средств связи.

Вполне понятно поэтому, что первые проекты сооружения новых сигнальных установок зародились, прежде всего, в таких странах, как Англия и Франция, значительно дальше продвинувшихся в своем развитии. Особую известность среди первых изобретателей специальной сигнальной аппаратуры приобрел английский ученый Роберт Гук, которого часто называют основателем оптической телеграфии.

Телефон
Изобретение телефона принадлежит 29 - летнему шотландцу, Александру Грехем Беллу. Пробы передачи звуковой информации посредством электроэнергии предпринимались начиная с середины XIX столетия. Чуть ли не первым в 1849 - 1854 гг. Разрабатывал идею телефонирования механик парижского телеграфа Шарль Бурсель. Но в действующее устройство свою идею он не воплотил. Белл с 1873 года пробовал сконструировать гармонический телеграф, добиваясь способности передавать по одному проводу сразу семь телеграмм (по числу нот в октаве).

Александр Белл (1847-1922) ученый, изобретатель

Он употреблял семь пар гибких металлических пластинок, схожих камертону, при этом любая пара настраивалась на свою частоту. Во время опытов 2 июня 1875 года свободный конец одной из пластинок на передающей стороне полосы приварился к контакту. Ассистент Белла механик Томас Ватсон, неудачно пытаясь устранить неисправность, чертыхался, может быть, даже используя не совершенно нормативную лексику.

Находящийся в другой комнате и манипулировавший приемными пластинками Белл своим чутким натренированным ухом поймал звук, дошедший по проводу. Самопроизвольно закрепленная на обоих концах пластинка превратилась в гибкую своеобразную мембрану и, находясь над полюсом магнита, изменяла его магнитный сгусток. Вследствие этого поступавший в линию электрический ток изменялся соответственно колебаниям воздуха, вызванным бормотанием Ватсона. Это был момент зарождения телефона. Устройство называлось "трубкой Белла". ее следовало прикладывать попеременно то ко рту, то к уху или воспользоваться двумя трубками сразу.

Хронология развития средств связи

Телеграф
В 1837 г. Уильям Кук представляет первый проводной электрический телеграф со своей системой кодирования. Позже, в 1843 г., знаменитый Морзе представит свою разработку телеграфа и разработает собственную систему кодирования — азбуку Морзе. А уже в 1930 г. появится полноценный телетайп, снабженный телефонным наборником и клавиатурой как у печатной машинки.

Телефон
Александр Белл запатентовал в 1876 г. устройство, способное передавать речь по проводам. Кстати, первые телефоны в России появились в 1880 г. А в 1895 г. русский ученный Александр Попов провел первый сеанс радиосвязи.

Открытие возможности передавать сигнал по радио произвело настоящую революцию в развитии средств связи. Теперь появилась возможность создать настоящую глобальную сеть связи. Ведь при всех плюсах первых телефонов и телеграфов у них был один недостаток — провода. Теперь же, благодаря радио, можно было установить постоянную связь с подвижными объектами (корабли, самолеты, поезда) и наладить межконтинентальную передачу данных.

Дисковый телефон Western Electric 500 (1949 г.)
Серия телефонных аппаратов Western Electric 500 оказалась одной из самых узнаваемых и породила множество подражаний. Телефоны обтекаемой формы с прозрачным диском для набора и непременным шнуром-пружинкой заполонили офисы и квартиры всего мира. Примерно сорок лет дизайн и внешний вид аппарата для удаленного общения во всех странах и на всех континентах оставался неизменным.

Пейджер и мобильный телефон
В 1956 г. американская компания Motorola выпустила первые пейджеры. Этот гаджет уже забыт и не используется в настоящее время, а когда-то это был прорыв в индустрии средств связи. В 1973 г. появляется первый мобильный телефон от Motorola. Весит он больше килограмма и имеет внушительные габариты.

Компьютерная сеть
Серьезная разработка компьютеров началась после Второй мировой войны. Уже в 1969 г. была создана первая компьютерная сеть — ARPANET. Принято считать, что именно эта сеть послужила основой современного интернета.

3 апреля 1973 года Мартин Купер первым позвонил по мобильному телефону, транслятором для которого стала станция расположенная на 50-том этаже офиса компании Motorola в Нью-Йорке. Итог 15 лет работы затраты в размере 100 миллионов долларов и долгие годы лидерства на рынке мобильных телефонов и услуг сотовой связи.

Сотовая связь развивалась с каждым годом все быстрее. На рынки приходили новые операторы и производители. Motorola, долгое время считавшаяся лидером, потеснилась. Nokia, тихая финская компания, в 1987 году представила свой первый мобильный телефон. Сегодня же она является лидером в индустрии, занимая почти треть рынка, следом за ней стоят Motorola и Samsung.

Камерофон
Камерофон – это разновидность телефонов, имеющих камеру с высоким разрешением матрицей. Такие телефоны имеют функции для обработки фотографий и передачи их в соц. сети.

Телефоны такого вида стали популярны после выхода на продажу Sony Ericsson K и Sony Ericsson C в 2005 году. Этот аппарат имел камеру 2-3.2 Мп.

В 2009 году Samsung выпустил телефон, который поразил мир тем, что камера была 8 Мп.
В 2012 году был представлен Nokia 808 PureView с камерой 41 Мп
В 2013 года был официально анонсирован Samsung Galaxy S4 Zoom — смартфон с камерой 16 Мп с 10-кратным оптическим зумом и мощной вспышкой.
Анонсированный в феврале 2014 года Sony Xperia Z2 получил камеру 20.7 Мп с первой в мире системой цифровой стабилизации изображения и съемкой видео в Ultra HD.

Глобальная информационная сеть. На данный момент все средства и виды связи объединены в одну глобальную телекоммуникационную структуру. Развитие современных технологий позволяет практически из любого места на земле подключиться к всемирной сети и получить доступ к любой необходимой информации.

Эволюция средств связи

Исследовательская часть

Цель: изучить развитие средств связи.

Объект: мобильные телефоны.

Исследования проводились методом анализа характеристик трех мобильных устройств разного производителя и года выпуска.

Модель телефона

Характеристика

iPhone 11

Процессор A13 Bionic

самый быстрый графический процессор среди всех смартфонов.

6,1-дюймовым ЖК-экраном Liquid Retina с разрешением 1792×828 пикселей.

Безрамочный телефон. 3 камеры

Сенсорный Смартфон Apple iPhone 11 128 ГБ в металлическом корпусе. Благодаря этому смартфон является очень производительным устройством. Четкую и слаженную работу всех составляющих смартфона поддерживает быстродействующий процессор Apple A13 Bionic, состоящий из шести ядер. А дополняет его оперативная память на 4 Гб. В собственной памяти смартфона можно хранить до 128 ГБ информации.
Смартфон Apple iPhone 11 128 ГБ оснащен тыловой камерой (сдвоенной) с шестилинзовым объективом и множеством настроек, что дает возможность фотографировать при любом освещении и получать при этом четкие снимки. Несъемный аккумулятор смартфона обладает хорошей емкостью 3110 мА/ч и может заряжаться беспроводным способом. Для защиты данных в смартфоне имеется сканер лица. А чтобы легко и быстро рассчитываться в магазинах за покупки, смартфон поддерживает технологию Apple Pay.

Samsung Galaxy M31s

Процессор: 4x 2.3 GHz ARM Cortex-A73, 4x 1.7 GHz ARM Cortex-A53

Одна SIM-карта (Nano-SIM) Две SIM-карты (Nano-SIM, двойной режим готовности)

Сенсорный Смартфон Samsung Galaxy M31S выделяется стильным безрамочным исполнением, который дополнен высокой технологичностью и широкими функциональными возможностями. Процессор Samsung Exynos 9611 и 6 ГБ ОЗУ позволяет мгновенно обрабатывать различные запросы и стабильно работать в режиме многозадачности. Для хранения фото, видео, приложений и прочего контента предусмотрено 128 ГБ памяти.
В смартфоне Samsung Galaxy M31S установлен 6.5-дюймовый дисплей Super AMOLED с соотношением сторон 20:9, защищенный от неблагоприятных воздействий закаленным стеклом. На задней стороне устройства расположена камера с датчиками 64+12+5+5 МП, работающая совместно с автофокусом и вспышкой. Также смартфон получил камеру на 32 МП, которая едва заметна на экране. К преимуществам модели относятся технология бесконтактной оплаты Google Pay, интерфейс USB Type-C, сканеры распознавания лица и отпечатков пальцев. Несъемный аккумулятор на 6000 мА*ч гарантирует продолжительную автономность устройства и поддерживает технологию быстрого восстановления заряда.

Maxvi E3 Radiance

Разрешение экрана 320х240

Количество мегапиксилей 0.3 МпСотовый телефон Maxvi E3 Radiance –пластиковый корпус, физическая клавиатура и цветным экраном TN-типа на 2.4”. Оснащен двумя SIM-картами. Собственную память телефона можно дополнить картой microSD объемом до 32 ГБ. Для передачи данных используется технология Bluetooth 3.0, а для доступа в Интернет – технологии WAP и GPRS.
Прибор Maxvi E3 Radiance оснащен интерфейсом microUSB для зарядки и разъемом мини-джек для наушников. Предусматривается наличие небольшой камеры с функцией видеозаписи, FM-радио, плеер (MP3 и видео), а также диктофона и фонарика. Питание осуществляется от литий-ионной батареи на 800 мАч, позволяющей разговаривать до пяти часов. Телефон весит всего 90 г и обладает размерами 5.1x11x2 см.

Рассмотрев разные телефоны и сравнив их характеристику, следует сделать вывод: С каждым годом батарея в телефоне становится мощнее, усовершенствуется защита телефон. (Face ID, отпечаток пальца и т.д.)

Телефоны становятся без рамочными, что делает это намного удобнее просмотр фильмов и т.д. Улучшается камера и их становится больше, благодаря этому можно делать намного качественнее фотографии.

В некоторые телефоны можно вставлять две SIM карты. Память телефона увеличивается. Так же появились зарядные устройства Type-С. (позволяет заряжать телефон с любой стороны зарядки). Появилась возможность оплачивать покупки в магазинах с помощью телефона(привязывается карты в телефоне), что делает покупки быстрее и удобнее.

Заключение

История развития средств связи показывает, что на протяжении миллионов лет человек пытался удовлетворить свою потребность в передаче информации на расстоянии. Он придумывал и придумывает все новые и новые приспособления для того, чтобы увеличить это расстояние, расширить и разнообразить объем передаваемой информации.

А средства передачи информации становились все компактнее и доступнее большому кругу людей. С каждым ходом смартфоны и айфоны усовершенствуются. Начиная от внешнего вида и заканчивая внутренними характеристиками.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное среднее общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №21

Исследовательская работа по физике

1) История развития средств связи

2) Этапы развития средств связи

3) История изобретения радио

4) Устройство радио

5) Опыт А.С. Попова

6) Первый телефон в СССР

3. Практическая часть

1) Опыт №1. Сборка радиоприемника CB ( MW )-диапазона.

2) Опыт №2. Сборка радиоприемника FM -диапазона.

6.Список используемой литературы

21 век – это век коммуникаций. Возможности общения расширились благодаря новым изобретениям. Современный человек не представляет своей жизни без постоянного использования сотовой связи, интернета, телефона. То, что совсем недавно казалось фантастическим, стало частью нашей жизни. Изобретения совершенствуются, становятся все более удобными и многофункциональными, компактными, доступными для потребителей. Расширяются сферы их применения. Актуальность развития средств связи побуждает к изучению этапов их развития и биографии изобретателей, основоположников новой эпохи.

Актуальность : на сегодня средства связи стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта.

Цели данного проекта: изучить какие существуют и существовали ранее средства связи, понять принцип их действия. Познакомиться с биографией ученых, которые внесли свой вклад в развитие связи.

Задачи проекта:

1)Изучить исторические факты открытия электромагнитных волн, их получения, создания и развития средств связи.

2)Изучить биографии физиков, внесших вклад в развитие средств связи.

3)Выделить основные этапы развития средства связи.

4)Изучить устройство и принцип действия первых изобретений.

5)Изучить правила безопасного использования средств связи.

Формы и методы работы над проектом

1) Поиск и сбор информации в учебниках и в сети Интернет.

2) Знакомство с материалом.

3) Анализ и отбор материала.

4) Подготовка наглядного материала.

5) Изложение информации в соответствии с поставленными задачами.

Предмет : Средства связи и радио.

Объект : Передача радиоволн.

2. Основная часть

2.1. История развития средств связи

Бой барабанов и использование костров:

В его подчинении в отдельных городах находились почтовые чиновники, штат гонцов, большое количество лошадей

Почтовые голуби:

Не стоит забывать и о голубях. Тогда они были едва ли не единс

твенным средством связи. Еще с древних времен они таинственным образом находили адресата и возвращались домой. Голуби стали участниками многих исторических событий, перенося почту во время войн. Хороший почтовый голубь может развить скорость до 70 км в час, также по ним трудно попасть из огнестрельного оружия и нелегко поймать. Поэтому голуби были отличным средством для передачи информации.

До сих пор ученым так и не удалось найти разгадку хорошей способности к ориентации у голубей. Было проведено множество экспериментов, но никакие изменения условий и влияний на птицу не смогли остановить ее на верном пути к дому. В какое-то время наибольшее признание получила версия, что голуби ориентируются по солнцу.

Некоторые ученые утверждали, что птицы используют силу магнитного поля Земли, при помощи которой они определяют свое местоположение по отношению к дому. Возможно они также используют свое обоняние, создают своего рода "карту запахов" тех областей, над которыми пролетают, а затем

используют их для навигации. Кроме природных данных, почтовых голубей нужно тренировать с самого раннего возраста, чтобы птицы могли преодолевать большие расстояния. Таким образом, почтовые голуби могут совершать тысячекилометровые перелеты.

11 июня 2002 года Конгресс США принял резолюцию, согласно которой изобретатель телефона — вовсе не Александр Белл, а итальянский учёный Антонио Меуччи. Как выяснилось, именно Меуччи смог первым в 1871 году заставить электрический ток передавать голос на расстоянии, однако у итальянца возникли сложности с оформлением патента, дело затянулось настолько, что Антонио Меуччи, открыв как-то раз газету, увидел заголовок, повествующий об изобретении телефона Александром Беллом. Несмотря на все его старания, современники так и не признали того, что он является изобретателем телефона.

1.2. Этапы развития средств связи

Джеймс Максвелл (13 июня 1831 - 5 ноября 1879)

Был ученым шотландского происхождения, который специализировался в области математической физики и чей вклад отметил до и после в истории этой науки. Считается, что одним из самых важных ученых, которые имели записи, был признан специально для формулировки теории электромагнитного излучения. Его идея заложила основы, на которых строится известное сегодня радио. Вклад, который он внес в научную область, считается с той же степенью важности, что и вклад Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна..

Иоганн Генрих Винклер (1703-1770) немецкий физик.

Андре Ампер (1775-1836)

Так Андре Ампер впервые описал принципы работы электромагнитного телеграфа, которым спустя полвека пользовалась вся просвещённая Европа.

Александр Грейам Белл (3 марта 1847— 2 августа 1922), американский и канадский учёный, изобретатель и предприниматель шотландского происхождения, один из основоположников телефонии, основатель компании American Telephone and Telegraph Company, определившей всё дальнейшее развитие телекоммуникационной отрасли в США.

Генрих Герц (22 февраля 1857 - 1 января 1894) немецкий физик, один из основателей электродинамики.

Не секрет, что едва ли не в каждой стране существует свой создатель радио: так, например, для немцев это Генрих Герц, для американцев — Дэвид Хьюз или Томас Эдисон, для тех, кто живет в балканских странах — Никола Тесла, итальянцы же, в свою очередь, уверены, что радио изобрел Гульельмо Маркони. В России традиционно создание радио приписывают выдающемуся учёному Александру Попову.

Не случайно выбор немцев пал именно на Генриха Герца: именно его открытия доказали возможность беспроводной передачи данных. Проводя опыты с электромагнитными волнами в своей лаборатории, Герц ещё в 1880-х годах, можно сказать, создал половину радио. Генератор Герца по большому счету уже отвечал требованиям радиосвязи, физику оставалось только придумать приемник, изобретение которого и ознаменовало бы появление радио. Однако сам Генрих Герц не считал свои приборы пригодными для передачи информации на большие расстояния: он полагал, что для такой передачи нужно построить антенну, которая бы по своим размерам превосходила материк.

2.3 История изобретения радио.

1.4. Устройство радио

Первый радиоприемник А. С. Попова имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри, называемая когерер. Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи.

Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал "легкую встряску", сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал. На рисунке 1 представлена схема радиоприемника А. С. Попова.

В радиопередатчике речь, музыка – любые звуки превращаются в особые волны – радиовоны. Антенна передающей радиостанции излучает в пространство радиоволны. Эти радиоволны принимаются антеннами приемников радиослушателей. Волны эти распространяются со скоростью света одинаково хорошо и в атмосфере, и в безвоздушном пространстве космоса, проникают сквозь дерево, стекло, камень. Пересекаясь радиоволны не смешиваются друг с другом. Радиоприемник с помощью антенны улавливает их и превращает снова в речь, музыку и другие звуки.

Первая попытка передачи по радио человеческой речи была предпринята Поповым в 1903 году, однако качество передачи было плохим. Это было связано с тем, что тогда радиосигналы передавали затухающими радиоволнами от искрового электрического разряда.

Дальнейшее развитие радиосвязи и появление радиовещания, т.е. способа передачи на расстояние не только обычных радиосигналов, но и человеческой речи, было связано с изобретением электронной лампы.

1.5 Опыт А. С. Попова

Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.

Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние. С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А. С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

1.6 Первый телефон в СССР

Самый первый мобильный телефон в мире был создан советским инженером Куприяновичем Л. И. в 1957 году. Аппарат получил название ЛК-1.

Вес переносного мобильника ЛК-1 составлял 3 кг. Заряда аккумулятора хватало на 20-30 часов работы, радиус действия 20-30 км. Решения, использованные в телефоне были запатентованы 1 ноября 1957 года.

Уже к 1958 году Куприянович снизил вес аппарата до 500 г. Он представлял собой коробку с тумблерами и диском для набора номеров. К коробке была подсоединена обыкновенная телефонная трубка. Во время разговора было два способа удержания аппарата. Во-первых, можно было использовать две руки для удержания трубки и коробки, что не является удобным. Или же можно было вешать коробку на пояс, тогда использовалась только одна рука для удержания трубки.

Возникает вопрос, почему Куприянович использовал телефонную трубку, а не встроил динамики в сам телефон. Дело в том, что использование трубки считалось удобнее по причине ее легкости, гораздо проще держать пластмассовую трубку весом несколько грамм, чем весь аппарат. Как позднее признался Мартин Купер использование его самого первого мобильного телефона помогло ему неплохо накачать мышцы. По расчетам Куприяновича, если запустить аппарат в серийное производство, то его стоимость могла составлять 300-400 рублей, что примерно равнялась стоимости телевизора.

В 1961 году Куприянович продемонстрировал телефон, весом 70 гр, который помещался на ладони и радиусом действия 80 км.

В 1957 году Л.И. Куприянович получил авторское свидетельство на

"Радиофон" — автоматический радиотелефон с прямым набором. Через автоматическую телефонную радиостанцию с этого аппарата можно было соединяться с любым абонентом телефонной сети в пределах действия передатчика "Радиофона". К тому времени был готов и первый действующий комплект аппаратуры, демонстрирующий принцип работы "Радиофона", названный изобретателем ЛК-1 (Леонид Куприянович, первый образец).

ЛК-1 по нашим меркам еще было трудно назвать мобильником, но на современников производил большое впечатление. "Телефонный аппарат невелик по габаритам, вес его не превышает трех килограммов" — писала "Наука и жизнь". "Батареи питания размещаются внутри корпуса аппарата; срок непрерывного использования их равен 20-30 часам. ЛК-1 имеет 4 специальные радиолампы, так что отдаваемая антенной мощность достаточна для связи на коротких волнах в пределах 20-30 километров.

На аппарате размещены 2 антенны; на передней его панели установлены 4 переключателя вызова, микрофон (снаружи которого подключаются наушники) и диск для набора номера". К тому же телефон советского инженера абсолютно не нуждался в операторе связи. С него можно было звонить на все городские номера и принимать входящие звонки с любого аппарата — как со стационарного телефона, так и из телефонной будки.

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:

Изобретение радио А. С. Поповым

Впервые радиосвязь была установлена в России А. С. Поповым, создавшим аппаратуру, принимающую и передающую сигналы.

Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., побудили искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн.

В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А. С. Попов.

Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.
Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние.
С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А. С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну для беспроволочной связи.
Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова.
Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания.
Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема.
Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи.
Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником.
День 7 мая стал днем рождения радио.

А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру.
Он ставил своей непосредственной задачей создать прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м, но вскоре Попов добился дальности связи более 600 м.
Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км.
В новой конструкции передатчика искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.
Изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был подключен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.
В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
В начале 1900 г. радиосвязь успешно использовали в ходе спасательных работ в Финском заливе.
При участии А. С. Попова радиосвязь начали применять на флоте и в армии России.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони.
Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Принципы радиосвязи

Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Радиотелефонная связь

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью электромагнитных волн.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.

Модуляция

Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.
Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.

Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний.
Этот способ называют амплитудной модуляцией.

На рисунке приведены три графика:
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;
б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний;
в) график модулированных по амплитуде колебаний.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.

Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

Детектирование

Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:

В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания.
Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием.

Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.
После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика

Читайте также: