Ю.О. Беличенко. Радиосвязь

 

Обзорная лекция преподавателя физики и математики Юлии Олеговны Беличенко

 

 

В 1890 г. — 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.

 

 

В 1890 г. — российский учёный белорусского происхождения Якуб Оттонович Наркевич-Иодко, врач, изобретатель электрографии и беспроволочной передачи электрических сигналов, профессор электрографии и магнетизма применил  для регистрации грозовых разрядов прибор, имеющий основные компоненты радиоприёмных устройств — антенну и заземление, а также телефонную трубку.

 

 

7 мая 1895 года русский физик и электротехник, профессор, изобретатель Александр Степанович Попов (1859-1905) на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге продемонстрировал радиосвязь и передал на расстояние 250 м первую в России радиограмму: «Генрих Герц», а вскоре добился дальности связи более 600 м. На манёврах Черноморского флота в 1899 г. учёный установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, и в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика: искровой промежуток был размещён в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.

 

 

Существенно изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был включён телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. Отличительной особенностью прибора Попова был молоточек, встряхивавший когерер (трубку Бранли), который работал не от часового механизма, как ранее, а от самого принимаемого радиоимпульса. В 1898 — присуждение А. С. Попову премии Русского Технического Общества в 1898 г. «за изобретение приёмника электромагнитных колебаний и приборов для телеграфирования без проводов».

 

 

В 1899 г. Поповым была обнаружена возможность приёма сигналов с помощью телефона. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

 

 

В 1895 — английский физик Эрнест Резерфорд опубликовал результаты своих экспериментов по детектированию радиоволн на расстоянии в три четверти мили от их источника (1,2 км). Для приёма радиоволн, Резерфорд дополнил резонатор Герца катушкой из тонкой проволоки с намагниченной стальной иглой внутри. Под действием радиоволновых импульсов — игла размагничивалась, что и показывал магнитометр.

 

 

Публикации А.С. Попова привлекли внимание молодого итальянца Гульельмо Маркони, который, пытался повторить в доме своего отца в Болонье опыты Попова. Маркони, как предприниматель первый догадался о «практическом использовании радио» для передачи телеграфных сигналов.

 

 

Приёмник Маркони приспособил телеграфный ключ Морзе к передатчику Герца, и телеграфный аппарат к приёмнику Попова, что и сделало возможным радиотелеграфическую связь. В 1896 г. Маркони передал осмысленный телеграфный сигнал с крыши лондонского почтамта в другое здание на расстояние 1,6 км. Кроме того детектор Маркони был чувствительнее детектора Попова, что признавал и сам Попов, это позволило Маркони передать фразу «Viva l’Italia» из-за линии горизонта.

 

 

В 1899 — радиосвязь впервые в мире была успешно использована в морской спасательной операции: с помощью радиотелеграфа спасены команда и пассажиры потерпевшего кораблекрушение парохода «Масенс» (Mathens).

В 1900 — радиосвязь была успешно использована в морской спасательной операции в России. спасению севшего на мель броненосца «Генерал-адмирал Апраксин». Радиотелеграфные сообщения поступали на радиостанцию в 25 милях, которая телеграфной линией была связана с Адмиралтейством Санкт-Петербурга. В результате обмена радиограммами были также спасены финские рыбаки с оторванной льдины в Финском заливе ледоколом «Ермак».

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

В 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.

 

 

По сути, передаваемый радиосигнал не нёс в себе полезной информации. Первым, догадавшимся промодулировать радиосигнал, был канадский изобретатель Реджинальд Фессенден, который включил угольный микрофон в разрыв провода антенны искрового передатчика, и радио «заговорило». В 1900 году Фессенден провёл успешную передачу речи на расстояние 1 миля, которая, по сути, была первым в мире сеансом звуковой радиопередачи.

Так появилась амплитудная модуляция. Звук был сильно искажённым и непригодным для практического применения, но эта передача показала, что после технических доработок вскоре будет возможно передавать звук с помощью радиосигнала. Для дальнейших экспериментов Фессенден построил антенну высотой 128 м!

Установление исторической истины, наверное, теперь не так уж и важно. Главное — мир получил уникальнейшее средство коммуникации! Радио послужило мощнейшим стимулом в исследовании и развитии электричества, и стало основой электроники. Изобретение безпроводного телеграфа — радио — стало основой для современных технологий беспроводной передачи информации: телевидения, всех видов мобильной связи, в основе работы которых лежит принцип передачи данных посредствам электромагнитных волн. Изобретение радиосвязи дало начало таким научно-техническим направлениям, как радиоастрономия, радиометрология, радионавигация, радиолокация, радиоразведка, радиопротиводействие.

 

 

Ещё в1892 году Никола Тесла ( 1856-1943) сербский физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники выступил с лекцией в Институте инженеров-электриков в Лондоне, и публично описал принципы передачи электромагнитной энергии вдоль поверхности земли без проводов.

Никола Тесла родился в семье священника сербской православной церкви. Отец достаточно разбирался в механических устройствах того времени первоначально привил интерес Николы к науке.

 

 

Многие невероятные разработки Теслы по электромагнетизму были основаны на теориях, созданных Майклом Фарадеем.

 

 

Безпроводная связь и радио, передача и излучение радиочастотной энергии стали особенностью проводимых Теслой экспериментов: он предположил, что они могут быть использованы для телекоммуникации информации.

 

 

Башня Ворденклиф, которая также известна как башня Теслы, должна была стать первой беспроводной телекоммуникационной вышкой, предназначенной для коммерческой трансатлантической беспроводной связи и вещания. Строительство башни Ворденклиф началось в 1901 году. К сожалению, строительство башни так и не было завершено ввиду финансовых проблем, и вышка так никогда полностью и не функционировала: из-за последних изменений в конструкции строительство башни превысило запланированные расходы  инвесторов. Через много лет её снесли по указу правительства США.

 

 

Никола Тесла разработал систему электропитания с современным переменным током, создал ряд устройств, работающих на переменном токе. Катушка Теслы — вид резонансной цепи трансформатора, была изобретена Николой Теслой в 1891 году. Катушка Тесла используется для производства высокого напряжения, низкого тока и высокочастотного электричества с переменным током. Катушка Тесла дает больше тока, чем другие источники разрядов высокого напряжения.

 

 

Никола Тесла использовал эти катушки для проведения инновационных экспериментов с электроосвещением, фосфоресценцией, генерацией рентгеновского излучения, высокой частотой переменного тока и беспроводной передачей электрической энергии. Пытаясь улучшить электрические лампочки, великий серб разработал неоновые и даже люминесцентные лампы, которые зажигал на расстоянии с помощью электростатических волн.

 

 

В 1898 году Тесла продемонстрировал корабль с радиоуправлением. Тесла считал, что однажды электрический ток можно будет передавать без проводов на большие расстояния. Изобретение движущихся машин, управляемых по радио, поставило его в число пионеров робототехники.

 

 

Тесла также широко известен благодаря своему вкладу в создание устройств, работающих на переменном токе, многофазных систем, синхронного генератора, и асинхронного электродвигателя, позволивших совершить так называемый второй этап промышленной революции. Сегодня он является самым известным ученым 19 века за его вклад в строительство электростанции на Ниагарском водопаде и за его открытие и применение переменного тока, который стал стандартом и используется по сей день.

 

 

За свою долгую карьеру Тесла получил более 111 американских патентов и еще примерно 300 в других странах.

Никола Тесла был, вероятно, самым выдающимся из тех ученых и изобретателей, которые своими работами сделали электричество неотделимой частью нашей жизни.

 

 

Современники-биографы считают Теслу «человеком, который изобрёл XX век».