Удивительно много событий произошло в науке за последние 200 лет. Одни из них привнесли больше ясности в законы развития природы и имели фундаментальный характер, другие же являлись базой для открытия новых фундаментальных законов. Но большинство открытий так или иначе было связано с исследованием особого вида материи - электромагнитных волн. В первое время речь даже не шла о конкретном их применении человеком: никто и не предполагал, какую важнейшую роль они сыграют в нашей жизни.
Предыстория.
Простейшие электрические и магнитные явления природы, такие, как притягивание некоторыми минералами кусочков железа или натертыми кусочками янтаря легких предметов, были известны еще в глубокой древности. Однако лишь с XVII века начинается их серьезное изучение. Как любая наука, электротехника развивалась крайне медленно, накапливались опытные данные для создания гипотез, которые могли объяснить природные явления.К середине XVIII века Бенджамин Франклин (1706-1790) изложил первую теорию электрических явлений. К началу XIX века Алессандро Вольта (1745-1827) изобрел химический источник тока (вольтов столб). В 1802 году Василий Владимирович Петров открыл и исследовал электрическую дугу. Георг Ом (1787-1854) в 1826 г. открыл закон, названный его именем, установивший количественную зависимость электрического тока от напряжения в цепи. И тогда же, в XIX веке, началось проникновение электричества в технику. В 1832 г. Павел Львович Шиллинг изобрел электромагнитный телеграф, в 1839 г. Борис Семенович Якоби создал самопишущий телеграфный аппарат, а 1850 г. он на пять лет раньше американца Юза создал первый буквопечатающий телеграф. В 1876 г. американский инженер А. Г. Белл (1847-1922) изобрел телефон. В 1888 г. Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал трехфазный асинхронный двигатель. Александром Николаевичем Лодыгиным в 1873 г. была изобретена лампа накаливания. Очень трудно переоценить значимость подобных изобретений для развития человечества. Однако начало внедрения электричества в повседневную жизнь в конце XIX века явилось следствием крупнейших фундаментальных работ в области электричества таких ученых, как А. Ампер (1775-1836), К. Гаусс (1777-1855), Х. Эрстед (1777-1851), М. Фарадей (1791-1867), Дж. Генри (1797-1878), У. Томсон (1824-1907). Эти открытия буквально произвели на свет и дали путевку в жизнь новой науке - радиотехнике.История. В 1873 г. английский физик Дж. К. Максвелл (1831-1879) сформулировал уравнения, описывающие основные закономерности электромагнитного поля в произвольной среде, которые были названы в его честь. Уравнения Максвелла составляют основу теории любых электромагнитных явлений (без учета квантовых эффектов), а также электро- и радиотехники. Прошло 15 лет прежде, чем Г. Герц (1857-1894) в 1888 г. получил и исследовал электромагнитные волны на практике. Однако найти применение этому Герц не успел.Началом радиотехники в современном понимании этого слова является день 7 мая 1895 г., когда русский физик Александр Степанович Попов (1859-1906) продемонстрировал изобретенный им беспроволочный телеграф, положивший начало радиосвязи. Дальность связи вначале была невелика - около 250 м, однако уже в 1897 г. удалось передать радиограмму на расстояние 5 км, а к 1899 г. - до 45 км, что весьма внушительно для техники тех времен.После осознания всеми огромного значения радиотехники и ее методов приема-передачи информации технические новшества и новые научные подходы к решению задач начали появляться один за одним. Этим делом начали заниматься талантливые ученые и инженеры.
Диалектическое развитие радиотехники в течение XX и начала XXI века можно разделить на три направления: технологическое, схемо-техническое и системное. Такое разделение позволяет упростить рассмотрение того пути, которое прошла радиотехника за 109 лет своего существования. Технологический путь развития радиотехники подразумевает улучшение качественных показателей активных и пассивных приборов, появление новых элементов, ИМС, устройств на поверхностно акустических волнах (ПАВ) и т.п.Схемотехническое развитие отражает изменение "математики" электрических схем. Например, перемножитель (синхронный детектор) можно сделать, используя в качестве нелинейности диод, а можно высокостабильную, с большим динамическим диапазоном схему на ОУ.Системное изменение радиотехники - это скорее научно-исследовательская сторона вопроса, хотя четкой границы провести нельзя. Решение задач извлечения, разрушения, защиты, передачи, приема и обработки информации может осуществляться различными способами. Фундаментальные отличия в принципах работы двух одинаковых систем, для которых поставлены одинаковые задачи, и отражают системный прогресс.Новая история. Через короткое время после изобретения Попова по всему миру стали использоваться искровые приемопередающие устройства. Они стали широко применяться во время первой мировой войны, и вскоре стало ясно, что в зоне действия одного искрового передатчика в случае работы второго подобного устройства в точке приема возникают взаимные помехи. К тому времени немцами уже был создан первый вакуумный диод, а впоследствии и трехэлектродная лампа - триод. Изобретение триода положило начало новой эры в радиотехнике. На триоде был создан генератор непрерывного ВЧ колебания с одной спектральной составляющей, в отличие от искровых, которые работали в очень широкой полосе частот - до сотен мегагерц. Этот этап - пример технологического рывка вперед. Далее последовали решения системные и схемотехнические. Определенным образом управляя одним или несколькими параметрами непрерывного ВЧ колебания, представилось возможным передавать на расстояние не только дискретные сообщения (в виде точек и тире), но и непрерывные - в реальном масштабе времени. В первую очередь вопрос стоял о передаче речи. Так появились системы передачи информации с амплитудной модуляцией несущей. Этот метод долгое время являлся доминирующим и сыграл главнейшую роль в теории и практике передачи информации на заре развития радиотехники.Дальнейшее развитие радиотехники шло по "технологическому" пути: улучшались показатели электронных ламп - в первую очередь верхние граничные частоты, до известной степени уменьшались их размеры, разрабатывались генераторные лампы на большую мощность. Схемные решения менялись незначительно: начали применяться усилители с общей сеткой, в передающих устройствах для повышения выходных мощностей стали применяться блочные схемы, выходы которых через специальный мостсумматор мощностей подключались к антенне. Первым в мире этот путь предложил талантливейший ученый и инженер Александр Львович Минц.Радиотехника в начале своего развития стала популярной и породила огромное количество самоучек-радиолюбителей именно благодаря популяризации радио. Промышленность в СССР производила огромную для того времени номенклатуру радиоприемников. Несмотря на то, что в Советском Союзе радиодело находилось под государственным контролем, круг радиолюбителей все расширялся.
Системным прорывом в то время - 30-е годы XX столетия - стала попытка передавать изображения с помощью радиоволн. Это было немыслимое новшество. Развертку изображения получали механическим путем с помощью вращающегося колеса с отверстиями т.н. диска Нипкова. Качество было очень низким, но прецедент был создан.
Во второй мировой войне радиотехника проникла во все рода войск воюющих сторон. Война породила новое применение радиотехническим системам: появились войска радиоразведки и радиоподавления. Как это ни грустно, но именно различного рода войны подталкивали радиотехнику к интенсификации развития и освоения все более совершенных устройств.
Новейшая история.
Новейшая история радиотехники началась с изобретением американскими инженерами в 1948 г. транзистора. Это был новый технологический прорыв. Он же породил значительный схемотехнический прогресс и позволил, наконец, осуществить многие системные преобразования в радиотехнике и вывести уже испытанные системы на качественно новый уровень. Здесь существенными новшествами явились системы с ШПС, разработка ЭВМ исключительно на полупроводниковых приборах, зарождение первых цифровых схем обработки сигналов, телевидение, вначале чернобелое, а затем и цветное и т.д. Кроме того, большинство устройств стали изготовлять исключительно путем печатного монтажа. Появились ветви радиотехники: радиоуправление, радионавигация, радиоастрономия.
Следующим технологическим прорывом стала интегрализация радиотехнических устройств. Она привела к уменьшению размеров, массы и энергопотребления радиотехнических систем, а это, в свою очередь привело к улучшению параметров устройств, т.к. всюду стали применяться цифровые схемы управления и обработки. Схемно-технологическим шагом в развитии радиотехники стала разработка микропроцессоров. Миниатюризация электронной аппаратуры позволила применить алгоритмы оптимальной фильтрации, математическое описание которых было сформулировано достаточно давно, а схемная реализация была затруднена в силу сложности самих алгоритмов. Подобный подход позволил приблизить показатели систем передачи информации к предельно возможным, причем практически для любых известных сигналовпереносчиков информации.
Системным прорывом стала разработка и последующее внедрение сотовой связи. Идея делить зону обслуживания системы подвижной связи на элементарные ячейки была известна давно, но технология не позволяла этого сделать вплоть до 80-х годов.
Обзор же последних достижений в нашей отрасли практически невозможен в силу их огромного количества и широты применения. Тем более, что большое хорошо просматривается только издалека, что мы и сделали сегодня в честь праздника.
Поздравляем всех студентов, преподавателей и сотрудников ПГАТИ с профессиональным праздником и желаем творческих и материальных успехов на ниве отрасли связи!
По материалам Интернета