Радио. История создания радио

            Национальный Технический Университет

          «Харьковский Политехнический Институт»

 

 

 

 

                                 

                          Реферат

                              на тему:

   «Радио. История создания радио»

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                 Выполнила:

Студентка группы

 

Проверил:

                                                                                    

 

 

 

                  Харьков 2012 г.

Содержание:

 

Введение

 

1. Предистория радио
2. Первый радиоприемник
3. Появление радиовещания
4. История радио 20 век
5. Транзистор. Транзисторный радиоприемник.
6. Так кто же первым изобрел радио?

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Радио — технология беспроводной передачи информации посредством электромагнитных волн радиодиапазона.

Технические методы и средства, с  помощью которых это делается, составляют предмет радиотехники. Научным  фундаментом которой является радиофизика. Радиофизика началась с уравнений, сформулированных в 1873 году Максвеллом. Рождение теории Максвелла было подготовлено длительным процессом постепенного накопления результатов многочисленных экспериментов.

Их история начинается с датского профессора Г. Эрстеда, который  показал, что вокруг проводника с  током возникает магнитное поле. Далее английский физик М. Фарадей  доказал, что магнитное поле рождает  электрический ток. Максвелл пришел к выводу, что изменяющиеся электрические  и магнитные поля, взаимно порождают  друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну, которая распространяется в  пространстве со скоростью света. Это  дало толчок для создания радио.

Также открытия физических явлений и их исследование дало начало постройке элементной базы, которая  дала толчок в развитии и в создании радио. И уже теория начала применяться  для решения практических задач.

История открытия радио, в  которой сплелись имена многих исследователей разных стран, еще раз подтверждает важный закон истории науки, о  котором писал Ф. Энгельс в  1894 г., за год до открытия радио, говоря, что, если время для открытия созрело, "это открытие должно было сделано".

Я выбрала эту тему, потому что радио – одно из важнейших  изобретений для человечества. Очевидно, что беспроводная связь имеет огромное значение в современном мире. Она используется для передачи новостей, для развлечения, для военных целей, для научных целей, для работы милиции и прочее. Хотя для некоторых целей так же успешно мог бы служить телеграф (который изобрели на полвека раньше), в огромном числе случаев радио незаменимо. Радиоволны могут достичь автомобиля, корабля в море, самолета в полете и даже космического корабля. Радио — явно более важное изобретение, чем телефон, поскольку сообщение, переданное по телефону, также можно передать и по радио, в то время как радиограммы можно передать в такие места, где телефонная связь бессильна.

 

 

 

1.  Предыстория радио (19-й век):

• 1820 - Ганс Христиан Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом в очень простом эксперименте. Он продемонстрировал, что проволока, по которой течёт электрический ток, вызывает отклонение магнитной стрелки компаса.

• 1831 - Майкл Фарадей начал серию экспериментов, в которых обнаружил явление электромагнитной индукции. Фарадей дал математическое описание этого явления (закон Фарадея), которое впоследствии стало одним из четырех уравнений Максвелла. Фарадей предположил, что в пространстве вокруг проводника с током действуют особые электромагнитные силы, но не завершил работ, связанных с этим предположением.
• 1861 — 1865 – существование электромагнитных волн теоретически предсказал великий английский физик Джеймс-Клерк Максвелл. Эти волны должны были преодолевать значительное расстояние без каких-либо специальных проводников. Максвелл провёл ряд экспериментов с электромагнитными волнами и на их основе создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла).
• 1872 - Малон Лумис получил первый в мире патент на беспроводную связь.
• 28 ноября 1875 - Томас Эдисон объявил прессе, что в ходе экспериментов с телеграфом он замечал явление, которое он назвал "эфирными силами". Он бросил эти исследования, потому что Элиу Томсон, среди прочего, высмеял эту идею.
• 1879 — Дэвид Хьюз при работе с индукционной катушкой обнаружил эффект электромагнитных волн; однако позднее коллеги убедили его, что речь идёт лишь об индукции.
• 1884 - Итальянец Фемистокл Кальчецци-Онести изобрёл трубку наполненную железными опилками, названную «когерер».
• 1884 — 1886 - ФранцузЭдуард Бранли создал усовершенствованную конструкцию когерера.
• 1885 – Томас Эдисон получил патент на систему радиосвязи между судами, который он затем продал Гульельмо Маркони.
• 1887 — немецкий физик Генрих Герц построил искровой передатчик радиоволн (радиопередатчик) с катушкой Румкорфа и полуволновой дипольной передающей антенной (первый в мире радиопередатчик радиоволн) и искровой приёмник радиоволн (первый в мире радиоприёмник), осуществил первую в мире радиопередачу и радиоприём радиоволн, доказал существование радиоволн, предсказанное Максвеллом и Фарадеем и изучил некоторые основные свойства радиоволн (прохождение, поглощение, отражение, преломление, интерференция, стоячая волна и др.).
• 1890 — французский физик и инженер Эдуар Бранли изобрёл прибор для регистрации электромагнитных волн, названный им радиокондуктор (позднее — когерер). В своих опытах Бранли использует антенны в виде отрезков проволоки. Результаты опытов Эдуара Бранли были опубликованы в Бюллетене Международного общества электриков и отчётах Французской Академии Наук.
• 1891 — Никола Тесла (Сент-Луис, штат Миссури, США) в ходе лекций публично описал принципы передачи радиосигнала на большие расстояния.
• 1893 — Тесла патентует радиопередатчик и изобретает мачтовую антенну, с помощью которой в 1895 г. передаёт радиосигналы на расстояние 30 миль.
• Между 1893 и 1894 — Роберто Ланделл де Мора, бразильский священник и учёный, провёл эксперименты по передаче радиосигнала. Их результаты он не оглашал до 1900 г., но впоследствии получил бразильский патент.
• 1894 — Маркони, по своим воспоминаниям, под влиянием идей проф. Риги, высказанных в некрологе памяти Герца, начинает эксперименты по радиотелеграфии (первоначально — с помощью вибратора Герца и когерера Бранли). Однако никаких письменных свидетельств того времени, которые могли бы подтвердить опыты Маркони проводимые в 1894 году, не имеется.
• 14 августа 1894 — первая публичная демонстрация опытов по беспроводной телеграфии Оливером Лоджем и Александром Мирхедом на лекции в театре Музея естественной истории Оксфордского университета. В ходе демонстрации радио сигнал был отправлен из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе и принят аппаратом в театре (40 м.) Изобретённый Лоджем радиоприёмник («Прибор для регистрации приёма электромагнитных волн») содержал радиокондуктор — «трубку Бранли» со встряхивателем, которому Лодж дал название когерер, источник тока, реле и гальванометр; для встряхивания когерера с целью периодического восстановления его чувствительности к «волнам Герца» использовался или электрический звонок или заводной пружинный механизм с молоточком-зацепом.
• ноябрь 1894 — публичная демонстрация опытов по беспроводной передаче сигнала в миллиметровом диапазоне сэром Джагадишем Чандра Боше в Ратуше города Калькутты. Кроме того, Боше изобрёл ртутный когерер, не требующий при работе физического встряхивания.

 

 

 

2. Первый радиоприемник

Александр Степанович Попов  создал первый радиоприемник в 1895. 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 представлен схема радиоприемник А. С. Попова.

 

Рис.1

 

 

       Рис. 2 ПОПОВ Александр Степанович

1898 — присуждение А. С. Попову премии Русского Технического Общества в 1898 г. «за изобретение приёмника электромагнитных колебаний и приборов для телеграфирования без проводов».

1900 — Работы Попова отмечены Большой золотой медалью и Дипломом на международной электротехнической выставке в Париже.

 

3. Изобретение радио. Гульельмо Маркони.

Гульельмо Маркони родился  в городе Болонья в Италии в 1847 году.      В 1894 году двадцатилетний Маркони прочитал об экспериментах, которые Генрих Герц провел несколькими  годами раньше. Эти эксперименты четко  демонстрировали существование  невидимых электромагнитных волн, которые  двигаются в пространстве со скоростью  света. Маркони сразу озарила  идея, что такие волны можно  использовать, чтобы посылать сигналы  на огромные расстояния. Таким способом можно было посылать сообщения находящимся  в море кораблям.    К 1895 году Маркони изотовил рабочий прибор. Потратил он на него год. В 1896 году Маркони продемонстрировал изобретение в Англии и получил свой первый патент.    В общих чертах приёмник Маркони воспроизводил приёмник Попова, (с некоторыми усовершенствованиями), а его передатчик — вибратор Герца с усовершенствованиями Риги. Принципиально новым было то, что приёмник был изначально подключён к телеграфному аппарату, а передатчик соединён с ключом Морзе, что и сделало возможным радиотелеграфическую связь. Маркони использовал антенны одной длины для приёмника и передатчика, что позволило резко повысить мощность передатчика; кроме того детектор Маркони был гораздо чувствительнее детектора Попова, что признавал и сам Попов.

Вскоре он основал свою компанию, и в 1898 году были переданы первые маркониграммы. На следующий год изобретатель смог передать без проводов сообщения через Ла Манш. Хотя его первый важный патент был зарегистрирован в 1900 году, он продолжал создавать и патентовать множество усовершенствований своею изобретения.

В 1901 году Маркони успешно  передал радиограммы через Атлантический  океан из Англии на Ньюфаундленд Важность нового изобретения драматически проявилась в 1909 году, когда пароход «Республика» был поврежден в столкновении и затонул. Радиосообщения привели  помощь, и все, кто находился на судне, кроме шести человек, были спасены. В том же году Маркони  за свое изобретение получил Нобелевскую  премию, а на следующий год успешно  передал радиограммы из Ирландии в Аргентину на расстояние более  шести тысяч миль. Все эти сообщения, кстати, передавались по системе азбуки Морзе. Было известно, что по радио  также можно передавать голос, но этим не занимались вплоть до 1906 года. 1909 — Присуждение Маркони и Ф.Брауну Нобелевской премии по физике «в знак признания их заслуг в развитии беспроволочной телеграфии».

Радиопередачи на коммерческой основе начались только в начале 20-х годов, но их популярность и важность росли  очень быстро. Изобретение, на которое  предоставлялись такие исключительно ценные авторские права, естественно, вызывало юридические споры. Однако это судебное дело было закрыто после 1914 года, когда судьи признали приоритет Маркони. В свои последние годы Маркони провел значительные исследования по коротковолновой и микроволновой связи. Умер он в Риме в 1937 году.

Рис. 3 Гульельмо Марко́ни

 

Рис. 4 Приемник конструкции Маркони. 1897 г.

 

4.  Появление радиовещания

Появление радиовещания, то есть способа  передачи на расстояние не только обычных  радиосигналов, но и человеческой речи, было связано с изобретением электронной  лампы.

Электро́нная ла́мпа, радиола́мпа — электровакуумный прибор (точнее, вакуумный электронный прибор), работающий за счёт управления интенсивностью потока электронов, движущихся в вакууме или разрежённом газе между электродами.

В 1883 году Эдисон пытался увеличить  срок службы осветительной лампы  с угольной нитью накаливания. Он ввёл в баллон лампы, из которой откачан  воздух, металлический электрод. К  выводу впаянного электрода и  одному из выводов раскалённой электрическим  током нити он подсоединил батарею  и гальванометр. Стрелка гальванометра  отклонялась, когда к электроду  подсоединялся плюс батареи, а к  нити — минус. При смене же полярности ток в цепи прекращался.

Этот эксперимент привёл Эдисона  к фундаментальному научному открытию, которое является основой работы всех электронных ламп и всей электроники  до полупроводникового периода. Это  явление впоследствии получило название термоэлектронная эмиссия.

Электронная эмиссия - это эффект вырывания электрона  с поверхности металла при  сообщении электрону энергии  равной или больше чем работа выхода.

В 1905 году этот «эффект Эдисона» стал основой британского патента  Джона Флеминга на «прибор для  преобразования переменного тока в  постоянный» — первую электронную лампу, открывшую век электроники.

Диод  состоит из катода, анода и нагревательной нити. Анод заряжается положительно относительно катода и при подогретом катоде происходит испускание электронов. Ток в диоде  может двигаться в одном направлении  от катода к аноду. Это свойство диода  используется для выпрямления переменного  тока и для детектирования.

В 1906 году американский инженер Ли де Форест ввёл в лампу третий электрод — управляющую сетку (и, таким образом, создал триод). Такая лампа могла уже работать в качестве усилителя тока, а в 1913 году на её основе был создан автогенератор.

Также радиолампы имеют свои недостатки, в первую очередь - это нить накала. Она имела  два недостатка, первый: из-за нагревания и охлаждения она очень быстро выходила из строя, второй: для начала работы лампы надо было ждать нагревания нити. И ещё один недостаток ламп - это их размеры. Самая большая  радиолампа имела размер 2,5 метра, которая использовалась для трансляции, а самая меленькая имела размер 5 см.

 

5. История радио 20 век

1899 — сэр Джагдиш Чандра Боз (Калькутта) изобрёл ртутный когерер. В этом же году построена первая линия связи, протяжённостью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период первой мировой войны начинают применяться электронные лампы и получает развитие приёмник прямого усиления.

1900 — Маркони получает патент № 7777 на систему настройки радио («Oscillating Sintonic Circuit»).          12 декабря 1901 Маркони провёл первый сеанс трансатлантической радиосвязи между Англией и Ньюфаундлендом на расстояние 3200 км (передал букву S Азбуки Морзе). До того это считалось принципиально невозможным  

1906 — Реджинальд Фессенден и Ли де Форест обнаруживают возможность амплитудной модуляции радиосигнала низкочастотным сигналом, что позволило передавать в эфире человеческую речь.

В 1917—1918 г. во Франции (Л. Леви), в Германии (В. Шоттки) и в США (Э. Армстронг) был предложен принцип супергетеродинного приёма. Из-за несовершенства тогдашних электронных ламп супергетеродин не мог быть качественно реализован.