Несмотря на то, что теоретическое обоснование распространения электромагнитных волн (как обобщенного случая радиоволн) уже было дано в конце XIX века, основные открытия в области радиотехники происходили в XX веке. беспроводной связь радио телеграфия
Радиотехника, основанная на применении электродных ламп, завоевала главенствующее положение в третьем десятилетии (1915–1924 гг.). Первоначально развитие приемно–усилительной аппаратуры с использованием электронных ламп диктовалось потребностями военного времени.
В 1922 году О. В. Лосев начал опыты по применению кристаллических приборов для усиления и генерации колебаний. В этом же году радиолюбителями открыто свойство коротких волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них.
Следующее десятилетие характерно бурным количественным ростом производства радиовещательных и началом практического освоения телевизионного приема сигналов. Бурное развитие средств радиосвязи привело к появлению большого количества радиоизлучающих средств в достаточно узком диапазоне волн, что привело к появлению помех радиоприему. Для борьбы с помехами необходимо было не только повышать избирательность и чувствительность приемников, но и осваивать новые более широкие по полосе пропускания диапазоны волн. В результате плодотворных научных изысканий в 30–е годы прошлого столетия осваиваются метровые радиоволны, распространяющиеся в пределах прямой видимости, прямолинейно, не огибая земной поверхности. Именно в этот период начала создаваться наука о радиоприеме и радиоприемных устройствах, объединяющая в себе творческие и инженерно–прикладные решения.
В 1934 году Э. Армстронг изобрел частотную модуляцию (ЧМ), позволившую избавиться от помех и обеспечивавшую высококачественное воспроизведение звука радиоприемника и передачу полного диапазона слышимости человеческого уха – звуков от барабана до флейты, в диапазоне от 50 Гц до 15 000 Гц.
Серьезным препятствием прогрессу радиоприемной техники служили свойства триода, ограничивавшие возможность усиления колебаний на длинных и особенно коротких волнах. Появление в тридцатых годах тетродов, а затем и пентодов открыли новые перспективы в развитии радиоприемной аппаратуры. Приемники, выполненные на пентодах, имели хорошую чувствительность даже без применения регенерации. Совершенно в новом свете представился принцип супергетеродинного приема. Работы Стрэтта в США, Сифорова в СССР создали теорию супергетеродина для приема длинных и коротких волн. Эта теория применяется и в настоящее время. Успешному применению супергетеродинных приемников содействовал выпуск специальных многосеточных ламп для преобразования частоты. Были внедрены электродинамические громкоговорители, которые резко повысили акустические качества радиоприема. С 1935 года расширились теоретические и экспериментальные исследования в области сверхвысоких частот. Разрабатывалась теория симметричных и коаксиальных линий. Существенный вклад в эту область внес советский ученый А. А. Пистолькорс. Затем были предложены конструкции и обосновано применение объемных резонаторов и волноводов. В качестве электронного прибора для гетеродинов ультракоротких волн был создан клистрон. Наконец, благодаря работам Армстронга, Кобси, Сифорова и других была внедрена частотная модуляция на ультракоротких волнах. Все эти научные достижения положили основу для разработки приемников метрового, дециметрового, сантиметрового, а затем и миллиметрового диапазонов волн.[6]
Освоению ультракоротковолновой аппаратуры сопутствовало появление новых областей радиотехники: дальней радиорелейной связи и радиолокации. В качестве теоретической базы для проектирования радиорелейной приемной и передающей аппаратуры использовались научные достижения в области многоканального телефонного уплотнения линий проводной связи, т. к. техника уплотненных передач по проводам достигла к этому времени широкого развития.
Радиолокация (в том числе и локационный прием) стала возможной с развитием техники сверхвысоких частот. Однако этого было недостаточно. Потребовалась глубокая разработка еще одной отрасли науки, которая получила название «импульсная техника» и которая базируется на изучении переходных процессов в цепях радиоаппаратуры. Интересы радиолокации потребовали расширения знаний в области антенн сверхвысоких частот.
В послевоенное время радиотехника начинает развиваться ускоренными темпами. Обобщение научных и практических достижений привело к тому, что эти достижения уже не охватывались старым понятием «радиотехника » – пришлось говорить о чрезвычайно обширной науке – радиоэлектронике, в которую с каждым годом входили и входят новые отрасли знаний и применений. Отдельные отрасли радиоэлектроники, такие как радиосвязь, радиовещание, радиолокация, телевидение, радионавигация, телеметрия, телеуправление, радиоастрономия и др., предъявляют свои специфические требования к радиоприемным устройствам. В каждой из этих областей используется не один, а несколько диапазонов радиоволн, что вносит еще большее разнообразие на пути совершенствования техники радиоприема.
Изобретение устройств для радиопередачи наглядно продемонстрировало возможность беспроводной передачи данных, однако для успешного практического применения данного изобретения были необходимы более совершенные алгоритмы передачи, более надежная и энергоэффективная элементная база.
В связи с вышеизложенным, развитие научной мысли в области радиотехники можно разделить на следующие направления: исследование новых сред передачи информации; развитие методов и алгоритмов обработки информации; развитие схемотехники радиоустройств.
Рассмотрим ретроспективу научных открытий в области радиотехники как процесс развития радиотехники через научные революции:[7]
· 1906. Ли де Форрест (США) – электровакуумная радиолампа.
· 1928. Х. Блэк (США) – усилитель с отрицательной обратной связью.
· 1928. Г. Найквист (США) – «Критерий Найквиста» (возможность передачи со скоростью 2 Бодна1 Гц) [NуquistН. Gertain topics in trаnsmission theory // Тгаns. Аm. IEЕ, 1928, 47, №2, р.б17–644].
· 1933. В.А. Котельников (Россия) – «Теорема Котельникова» (возможность точно восстановить аналоговый сигнал U(t) по его отсчетам, взятым в точках tк= k∆t, к =..–2, –1, О, 1, 2, 3,...).[8]
· 1930–е годы – теория модуляции, теория распространения радиоволн.
· 1947. Д. Бардин, У. Браттайн (США) – точечный транзистор.
· 1949. Шокли (США) – плоскостной транзистор.
· 1930–1940 годы – радио– и гидролокация.
· 1950–е гг. – компьютер.
· 1940–1950–е годы – телевидение.
· 1957. СССР – искусственные спутники Земли.
· 1960–е годы – оптоэлектроника.
· 1970–е годы – акустоэлектроника.
· 1980–е годы – волоконно–оптические системы передачи информации.
· 1980–е годы – интегральная схемотехника, миниатюризация.
· 1970–1990–е годы – сверхпроводимость (прогноз – научно–техническая революция после 2020 г.).
Следует отметить, что прикладное применение научных открытий в области радиотехники позволило осуществить целый научный прорыв в других областях знания, а также открыть новые области знания. Например, при помощи исследований в области радиотехники появились радиомодуляция, радиолокация, телевидение, микроэлектроника и многое другое.
С изобретением телевидения и интернета телеграфия по радио не исчезает, напротив, степень её автоматизации увеличивается. От наземных линий связи 1930–х годов к телетайпам автоматизированного кодирования, затем эти средства были адаптированы к импульсно–кодовому набору и автоматической маршрутизации, и наконец появился телекс. В течение тридцати лет телекс является самым дешёвым средством дальней связи, так как 25 каналов телекса занимают ту же полосу пропускания, как один голосовой канал. Для деловых и правительственных кругов важным является то, что телексом можно пересылать подписанные документы.
Заключение
Развитие радиотехники на заре своей истории было непосредственно связано с развитием электротехники. В качестве теоретической основы развития радиотехники в этот период особенно важной была теория колебательных цепей.
Наряду с изобретениями электрических устройств для радиопередачи, все большее и большее внимание стало уделяться теоретическим изысканиям в области обработки, кодирования и шифрования информации – так в один ряд исследователей радиотехники с учеными–изобретателями встают ученые–теоретики.
Впоследствии, с усложнением радиоаппаратуры, увеличением влияния помех, радиотехника как наука была слишком трудна для изучения в первозданном виде и соответственно была разделена на более специализированные научные сферы. Вследствие этого усложнения, получаемые новые знания становятся более специфичными, проверка этих знаний является весьма трудоемкой и, как правило, все меньшее количество людей способны воспринять эти знания. Зарождается процесс, при котором возникает потеря интереса к научно–техническому творчеству, но при этом результаты этого творчества оказываются невероятно востребованными. Следствием этого процесса является кризис научного познания в области радиотехники.
Для преодоления этого кризиса нами было предложено рассмотрение этой проблемы в следующих аспектах: гносеологическом, техническом и социальном.
Гносеологический подход описан в работах В.И. Купцова. Л.Х. Нурмухамедова и А.В. Кривошейкина, которые рассматривают кризис развития радиотехники как один из этапов научной революции. Для преодоления кризиса в этом случае необходимо создавать новые научные теории, которые были бы более глобальными и позволяли создать наиболее полную картину мира, учитывающую все экспериментальные свидетельства.
Технический подход рассматривается в работах В.В. Шахгильдяна и заключается в получении новых технологий, устройств и систем, позволяющих предоставить наиболее полный набор эмпирических фактов, на основе которых можно критически проанализировать сложившиеся научные парадигмы, а возможно и создать собственную парадигму.
Список литературы
1. Анкудинов И.Г., Митрофанов А.М., Соколов О.Л. Основы научных исследований: Учебное пособие. – СПб.: СЗТУ, 2002.
2. Беньямин, В. Учение о подобии. Медиаэстетические произведения. – М.: РГГУ, 2012.
3. Бодрийяр, Ж. Общество потребления. Его мифы и структуры. – М.: Культурная революция, Республика, 2006.
4. Борисов В.П. Современная радиоэлектроника. – М.: Наука, 1993.
5. Борисов В.П., Сретенский В.Н. Опыты, теории и открытия, предшествовавшие эпохе радио. / Радиотехника, 1995. Вып. 4–5.
6. Быховский М.А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу: история телеграфа, телефона и радио до начала XX века: учебное пособие для вузов / Быховский М.А. – Изд. 2–е. – М.: URSS, 2012. – 340 с
7. Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика – М., 1981.
8. Купцов В.И. Философия и методология науки: Учебное пособие/ Под ред. В.И. Купцова. – М.: Аспект–пресс. 1996.
9. Никифоров А.Л. Философия науки: Учебное пособие. – М.: Дом интеллектуальной книги”, 1998. – 276 с.
10. Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. Современные проблемы науки и производства. Часть 2. Оптоволоконные устройства и системы передачи информации: Учеб. пособие.– СПб.: изд. СПбГУКиТ, 2010.
11. Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. История и методология науки и производства: Учебное пособие.– СПб.: СПбГУКиТ, 2006.
12. Радиотехника. Большая Советская энциклопедия. Т.23. – М: Советская энциклопедия, 1975.
13. Шарыгина Л.И. События и даты в истории радиоэлектроники. – Томск: Том. гос. ун–т систем управления и радиоэлектроники, 2011.
14. «Радиопередающие устройства» под редакцией Г.А. Зайтленка, издательство «связь» Москва 1969
15. «Радиопередающие устройства» под редакцией академика В.В. Шахгильдяна, 3-е издание, переработанное и дополненное, Москва «радио и связь» 1996.
[1]Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. История и методология науки и производства: Учебное пособие.– СПб.: СПбГУКиТ, 2006.
[2]Быховский М.А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу: история телеграфа, телефона и радио до начала XX века: учебное пособие для вузов– М.: URSS, 2012.
[3] Анкудинов И.Г., Митрофанов А.М., Соколов О.Л. Основы научных исследований: Учебное пособие. – СПб.: СЗТУ, 2002.
[4] Анкудинов И.Г., Митрофанов А.М., Соколов О.Л. Основы научных исследований: Учебное пособие. – СПб.: СЗТУ, 2002.
[5] Борисов В.П., Сретенский В.Н. Опыты, теории и открытия, предшествовавшие эпохе радио. / Радиотехника, 1995. Вып. 4–5
[6]Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика– М., 1981
[7]Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. История и методология науки и производства: Учебное пособие.– СПб.: СПбГУКиТ, 2006.
[8] Котельников В.А. О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи. – М.: Изд. ред. упр. связи РККА, 1933