История радио

С ростом радиотелеграфного обмена оказалось необходимым увеличивать число радиостанций, обслуживающих данное направление связи, хотя диапазон длинных волн чрезвычайно тесен: без взаимных помех в нем могут одновременно работать не более 20 мощных радиостанций во всем мире. Эти радиостанции давно уже работали, и положение казалось безвыходным. 

В 20-х  годах опыты радиолюбителей по связи через Атлантику на волнах забытого после Попова диапазона (около 1100 м) дали успешные результаты. Атмосферные помехи на таких коротких волнах почти не замечались, и связь осуществлялась при очень небольшой мощности передатчиков (десятки ватт). Правда, на этих волнах наблюдались быстрые колебания силы приема (замирания) и не обеспечивалась круглосуточная связь. Тем не менее, эти совершенно неожиданные результаты были примечательны.

Изучая  особенности коротких волн, М. А. Бонч-Бруевнч с 1923 года последовательно переходил ко все более коротким волнам. По мере укорочения волн он обнаружил «мертвую зону», то есть область отсутствия приема на некотором расстоянии от передающей станции. За этой зоной начиналась область уверенного приема, простирающаяся на огромные расстояния. Далее оказалось, что очень короткие волны (порядка 20 м и еще короче) совсем не были слышны в Ташкенте и Томске ночью, но обеспечивали совершенно надежную связь с этими городами днем. Это открытие позволяло утверждать, что короткие волны от 100 до 15 м практически обеспечивают дальнюю радиосвязь в любое время суток и любое время года. Более длинные волны коротковолнового диапазона хорошо распространяются зимой и ночью, волны короче — летом, ночью; примерно от 25 м начинаются так называемые дневные волны. Следовательно, 2—3 коротких волны могут обеспечивать практически круглосуточную связь на любое расстояние.   

               .

Два пути выбора длин волн для дальней радиосвязи.

Так советские  радиотехники решили проблему организации  дальней радиосвязи практически  на любое расстояние совер­шенно оригинальным способом. 
 

Успехи  направленных коротковолновых связей в СССР и Англии побудили и другие страны перейти к коротким волнам. Во многих странах началось строительство  мощных коротко­волновых станций для  круглосуточной дальней радиосвязи. Благодаря экономичности и уверенности  этих связей возросло государственное  значение радиосвязи вообще.

Для повышения  надежности радиосвязи, особенно после  второй мировой войны, применялись  многие меры повышения помехозащиты: выбор длин волн с учетом времени дня и года, составление так называемых «радиопрогнозов», прием на несколько разнесенных антенн, специальные методы передачи сигналов и др.

Работы  академиков А. Н. Колмогорова и В. А. Котельникова заложили теоретические  основания помехоустойчивости радиосвязи. В шестидесятых годах был разработан еще один метод: преобразование сигналов в такую форму, в которой они  сохраняют свой вид, несмотря на отдельные искажения помехами (так называемое помехозащитное кодирование). Созданные трудами многих ученых теоретические работы в этой области выливаются сейчас в новую науку — теорию информации, которая рассматривает общие законы приема и передачи сигналов.

Современные радиостанции работают в общей системе электросвязи и ведут многократную передачу. По каналам радио-магистрали Москва — Хабаровск обмен производится со скоростью свыше двух тысяч слов в минуту, причем и такая скорость не является предельной. 

Комбинированная электросвязь потребовала использования коротковолновой техники и для радио-телефонной магистральной связи. С 1929 года началось внедрение в радио методов проводной дальней телефонной связи, прошедшее тот же сложный процесс борьбы с помехами и неустойчивостью. Появились многочисленные приборы для автоматической регулировки уровня модуляции, для заглушения приема во время пауз речи, уравнения звуков гласных и согласных, способы зашифровки речи как средства защиты от подслушивания и т. д. Все эти способы позволили связать радиотелефонной связью Москву со всеми центрами в России и за границей, а также все континенты и государства. 

При широчайшем развитии устройств для объединения радио с проводной связью сами передающие и приемные приборы подверглись очень существенным, но не принципиальным изменениям. В середине века в радио-передаче применялись только многокаскадные, стабилизированные по частоте передатчики с лампами, охлаждаемыми водой или воздухом под большим давлением. Такие лампы со времен Нижегородской лаборатории сохранили без изменения свои основные черты, но, конечно, за это время значительно улучшились их эксплуатационные качества. То же самое происходит с приемниками. 

Виды  радиосвязи 

От очень  коротких волн (сантиметровых и дециметровых), с которыми вел свои исследования Герц и проводил первые опыты радиосвязи А. С. Попов, практическая радиотехника перешла к длинным волнам, затем  к коротким, а после второй мировой  войны вновь возвращается к очень  коротким волнам.

В диапазоне  от 100 до 3000 м разместились радио-вещательные станции и специальные службы (морские, аэро-навигационные и т. п.). Волны длиннее 3 км, идущие со стороны самых длинных волн (от 50 км), в настоящее время использует важнейшая область связи — проводная высоко­частотная связь (ВЧ связь). Такая связь осуществляется путем подключения группы маломощных длинноволновых передатчиков, настроенных на разные волны с промежутками между ними в 3—4 тыс. герц, к обычным телефонным проводам. Токи высокой частоты, созданные этими передатчиками, распространяются вдоль проводов, оказывая очень слабое воздействие на радиоприемники, не связанные с этими проводами, и обеспечивая в то же время хороший, свободный от многих помех прием на специальных приемниках, присоединенных к этим проводам.

В СССР такая ВЧ связь получила развитие в работах В. И. Коваленкова, Н, А. Баева, Г. В. Добровольского и др. Перед  Отечественной войной начала работать длиннейшая и мире магистраль ВЧ связи Москва— Хабаровск, позволившая вести три разговора по одной паре проводов. Впоследствии появились 12-канальныв системы, занявшие верхнюю часть «длинноволновой» области (до 100 тыс. герц) радио-спектра. ВЧ связь дала возможность осуществлять междугороднюю и международную связь с вызовом абонента из любого города любой страны, пользуясь наборным диском автоматического телефона.

После второй мировой войны стала быстро развиваться новая область высокочастотной  связи, также многоканальная, использующая другой конец электромагнитного спектра — область ультракоротких волн. Б. А. Введенский уже в 1928 году вывел основные законы их распространения. По мере разработки ламп, пригодных для возбуждения и приема УКВ шло постепенное укорачивание длины волн вплоть до сантиметровых.

Вся эта  техника использовалась главным  образом со времени Великой Отечественной  войны. Длительное время господствовало   представление,    будто   дальность распространения метровых,   дециметровых   и сантиметровых  волн ограничена прямой видимостью  и что станции, работающие на таких волнах, даже при очень малой мощности, обеспечивают большую силу сигналов лишь до горизонта.

Опыты с большими направленными антеннами на приеме и передаче при значительной мощности излучения показали, что если основные лучи, фокусируемые такими антеннами, пересекаются на высоте 10 или 100 км, то действительно происходит дальняя передача на 200—300 км в первом случае , и до 2 тыс. км по втором случае. Выяснилось также, что в указанных условиях, несмотря на большие колебания силы приема, сигналы оказываются все же достаточно надежными и обеспечивают круглосуточную регистрацию. 

Общепринятая  теория дальнего распространения сверхкоротких волн уже давно разработана,  определилась техника дальней радиосвязи на этих волнах и существуют дальние радиолинии, работающие на сантиметровых волнах.

Таким образом, пользуясь диапазоном ультракоротких волн можно по желанию или строго ограничить дальность радио-связи горизонтом, или же осуществлять дальнюю связь на тысячи км, обеспечивая устойчивую силу приема в нужном районе и сохраняя острую направленность такой передачи. Нельзя не упомянуть, что может быть самым большим преимуществом этого диапазона является то обстоятельство, что в нем можно разместить очень много радиостанций с большими промежутками между ними по длине волны.

В диапазоне  коротких волн, учитывая их огромную дальность действия и относительно малую направленность, можно разместить не более 2—3 тыс. радиостанций во всем мире, если задаться целью полного исключения помех друг другу. Этого можно добиться только при соблюдении жесткого условия, что радиостанции будут отличаться по частоте на 6— 10 кГц. При таком разносе между станциями можно вести только телеграфную или телефонную радиопередачу. Если же использовать область ультракоротких волн, то те же 2 тыс. радиостанций можно расставить одна от другой по частоте на 10 МГц и при этом все они могут работать в одном и том же районе. Подобные возможности разделения станций по частоте обеспечивают передачу фактически безграничной информации.

Такие возможности и были использованы для телевизионных передач, нуждающихся в очень широкой полосе частот. В основе электрической передачи изображений любого типа лежит полиграфический принцип представления картины точками разной степени зачернения. Глаз эту точечную структуру охватывает сразу, но в электрической системе эти точки передаются одна за другой по строкам; из строк образуются кадры, число которых должно быть 15—25 в секунду. Для телевизионной передачи хорошего качества нужно передавать в секунду около 5 миллионов точек. Передача каждой точки выполняется посылкой одного импульса длительностью '/ззооооо секунды и разной мощности, в зависимости от освещенности точки. Такие импульсы можно передавать без помех соседним радиостанциям, если разнос по частоте между ними не менее 10 МГц. 

Во время  Отечественной войны был разработан новый вид радиосвязи — импульсная передача на УКВ. Б. А. Котельников еще в 1937 году показал, что для передачи, например речи, не нужно передавать весь непрерывный процесс, а достаточно посылать только «пробы» его в виде кратковременных импульсов, определяющих величины основного процесса к моменту проб. Число таких проб для передачи речи может быть не более 5—8 тысяч в секунду. Следовательно, если система может передавать как в телевидении 5—8 млн. импульсов, то она и состоянии передать до тысячи разговоров по одной линии УКВ радиосвязи. Так появилась импульсная много-канальная система передачи на УКВ, которая соревнуется с упомянутой выше проводной ВЧ связью на длинных волнах.

Огромное  число проводных магистралей  ВЧ связи вызвало к жизни еще  один способ осуществления многоканальной радио-связи, в котором используются уже не импульсные, а непрерывно излучающие УКВ передатчики. Они могут передавать без промежуточных преобразований сигналы, поступающие от аппаратуры длинных волн на проводные линии ВЧ связи. Эти так называемые радиорелейные линии связи получили очень большое распространение у нас и за рубежом. Во всех системах радиорелейных линий  применяются очень маломощные передатчики и остронаправленные антенны. Примерно через каждые 50—60 км ставятся промежуточные приемно-передающие станции.

Интенсивное развитие автоматики, которое стало  возможным лишь после того, как  эта область техники перешла  от управляющей механической и гидравлической аппаратуры к приборам радиотехники и электроники, требует очень  гибких средств связи. Без наличия такой связи невозможно, например, управление подвижными объектами: тракторами, судами, самолетами, ракетами и искусственными спутниками Земли.

Однако, обнаружилось, что подобная автоматизация требует обработки столь большого количества передаваемых команд и обратных ответов аппаратуры, за которыми следуют вновь отправляемые команды коррекции, что человек не может справиться с таким потоком данных, учитывая необходимость быстрого принятия решений с учетом всех полученных данных и обстановки.

Выход из этого затруднения дала новая  область радио­техники и электроники — техника вычислительных машин, которая позволила не только ликвидировать указанные затруднения, но и по новому решать основную задачу самой техники связи — увеличивать реальную производительность. 

Таким образом, система, построенная человеком, в дальнейшем работает без его непосредственного участия и нуждается в его помощи лишь для ремонта, профилактики и введения новых общих «заданий» в первоначальную программу, работы. Такого рода системы автоматической радиосвязи с обработкой информации в недалеком будущем будут все больше входить в практику управления, освобождая человека от обработки информации и предоставляя ему возможность выбирать окончательные решения на основе всех подготовленных машиной данных. 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

Таким образом рассмотрен путь развития радиосвязи, открытый великим изобретением А. С. Попова. Для реализации рекомендаций А. С, Попова о создании дальней радиотелеграфной связи, осуществления радиотелефона потребовалось более 60 лет усиленной работы ученых и инженеров. Советские радио-техники на многих этапах этой работы шли во главе мировой науки. Блистательным доказательством высокого уровня советской радио-техники явилась автоматическая радиосвязь на расстояние около 500 тыс. км, осуществленная во время запуска первой в мире искусственного спутника. Успехи советской радиотехники являются бессмертным венком изобретателю радио А. С. Попову.