Лекция №1 История Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева

Уже минул век, с тех пор как было изобретено радио. Свыше ста лет ведутся споры по установлению авторства этого изобретения. У нас бытует мнение, что радио изобрел известный российский ученый Попов, на Западе – что это был итальянец Маркони. Мы не будем пытаться установить историческую истину, тем более что так ли это теперь важно. Важно то, что мир получил уникальнейшее средство коммуникации.

Во многом именно благодаря изобретению и развитию радио произошел технический прорыв во многих областях науки и техники, связанных с обменом и обработкой информации. Радио послужило мощнейшим стимулом в исследовании и развитии электричества, стало основой электроники. Электроника, в свою очередь, позволила создать устройства неотъемлемо связанные с приемом и передачей информации, с управлением технологическими процессами, с измерениями и контролем. Именно в процессе развития радио были заложены основные принципы электронной обработки сигналов и вычислительной техники. Компьютеры и калькуляторы, локаторы и радиотелескопы, бытовые микроволновые печи и магнитофоны, роботы и космические станции, электронные часы и сердечные стимуляторы… и еще множество других электронных приборов и устройств могут считаться потомками первой системы «регистрации грозовых разрядов» Попова и радиоприемника Маркони.

Только перечисление всех областей, где используется радио, заняло бы, пожалуй, не одну сотню страниц. Сегодня уже ни кого не удивляет возможность обмена информацией с любой точкой нашей планеты посредством радиоволн, а радиоприемники, телевизоры и портативные радиостанции стали настолько же привычны, как кино, автомобили и самолеты.

Технический прогресс не перестает поражать темпами развития. Лишь вчера не сходившие с газетных передовиц и сенсационных обзоров изобретения и открытия сегодня уже перешли в разряд обыденных. Цифровые радиорелейные линии, беспроводные и сотовые телефоны, системы спутникового радио- и телевизионного вещания, дистанционное управление межпланетными космическими станциями, радиоастрономия, спутниковая навигация GPS…

Промозглый декабрь 1821 года. Туманный Альбион. Лаборатория в мерцающем свете свечей. В своем дневнике пятидесятилетний Майкл записывает задачу: «превратить магнетизм в электричество». За 10 лет напряженного труда он осуществил «превращение». Скрипит перо, выводя строки очередной победы человеческого разума над тайнами Природы. 24 декабря 1831 была поставлена последняя точка в первой серии знаменитой книги «Экспериментальные исследования по электричеству».

Майкл Фарадей своим открытием явления электромагнитной индукции (порождение электрического поля переменным магнитным полем) заложил фундамент современной электротехники.

Шли годы. Были открыты законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона) и токов (закон Ампера). Установлено, что магнитные влияния есть взаимодействия движущихся электрических зарядов. Уже прозвучал термин «мировой эфир» – гипотетическая среда, через которую протянуты невидимые «упругие линии» магнитного и электрического взаимодействия. И вот новое событие!

В 1864 профессор экспериментальной физики в Кембридже Джеймс Клерк Максвелл математически доказал, что любое электрическое волнение может производить эффект на значительном расстоянии от точки где оно произошло и предсказал, что электромагнитная энергия может передаваться в направлении от источника в виде волн, перемещающихся со скоростью света (300 000 км/сек). К 1869 все основные закономерности поведения электромагнитного поля были установлены и сформулированы в виде системы четырех уравнений, получивших название «уравнения Максвелла».

Увы, но во времена Максвелла, еще не существовало средств порождения или обнаружения электромагнитных волн. Предсказания Максвелла о существовании электромагнитного поля показались современникам бесполезными. И только после того, как Генрих Герц в 1886–89 экспериментально доказал существование электромагнитных волн, почти через десять лет после смерти Максвелла, человечество задумалось о возможности их применения

Для проведения опытов с радиоволнами немецкий физик Генрих Рудольф Герц использовал разрядник (два электрода, разделенные воздушным зазором), установленный в центре параболического металлического отражателя. Металлическое кольцо с намотанной на нем катушкой подключалось к другому разряднику, идентичному первому. Искра, возникающая в первом разряднике, вызывала возникновение меньшей искры в зазоре второго. Таким образом, Герц доказал, что предсказания Максвелла были верны, по крайней мере, на коротких расстояниях. Было установлено, что электромагнитные волны распространялись прямолинейно и могли отражаться от металлических листов так же, как световые волны отражаются зеркалом.

Были открыты и экспериментально доказаны основные принципы, лежащие в основе передачи электромагнитной энергии на расстоянии. Осталось совсем немного – создать устройство способное к этому.

Идея по созданию радиоприемника материализовалась 7 мая, 1895 на заседании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербургском университете.

В энциклопедии «Британика» («Britannica.com Inc.») сказано: «…Александр Степанович Попов, физик и инженер-электрик, считающийся в России изобретателем радио. Очевидно, что он создал первый примитивный радиоприемник – датчик молний (1895), независимо и без знания о современных работах итальянского изобретателя Гульельмо Маркони. Подлинность и значение успешных экспериментов Попова не подвергаются сомнению, но обычно признается приоритет Маркони».

В своих экспериментах Маркони подсоединял один из электродов разрядника к вертикально подвешенному проводу (играющему роль антенны), а другой электрод к земле (заземление). На приемной стороне системы использовалось аналогичное устройство. Расстояние между передатчиком и приемником постепенно увеличивалось: сначала до 300 ярдов (275 м), затем до 2-х миль (3 км), далее через Английский Канал (пролив Ла-Манш). Наконец в 1901 году Маркони «перебросил мост» через Атлантику, «связав» континенты. Знак «S» переданный азбукой Морзе пролетел сквозь пространство между местечком Полду на полуострове Корнуолл (Великобритания) и городом Сент-Джонс на полуострове Ньюфаундленд (Канада) преодолев со скоростью света расстояние почти 2 100 миль (3 500 км).

К середине 90-х годов XIX века уже существовали основные элементы, требующиеся для практической реализации системы передачи сигналов посредством электромагнитных волн: катушка Румкорфа, вибратор Герца, когерер Лоджа. Над реализацией системы передачи работало множество исследователей. Однако только Попов и Маркони осуществили первые попытки увеличить расстояние между передатчиком и приемником, постепенно усовершенствуя разрядник и когерер и повышая эффективность системы с помощью антенны и заземления.

В 1899 П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий – помощники Попова – обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта Попов построил «телефонный приёмник депеш» для слухового приёма радиосигналов (на головные телефоны) и запатентовал его (Русская привилегия № 6066 от 1901). Приёмники этого типа выпускались в 1899–1904 в России и во Франции (фирма «Дюкрете») и широко использовались для радиосвязи. В начале 1900 приборы Попова были применены для связи во время работ по ликвидации аварии броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» у острова Гогланд и при спасении рыбаков, унесенных на льдине в море. При этом дальность связи достигла 45 км. В 1901 Попов в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148–150 км.

Сильный ветер сорвал полотна огромных антенн, которые он построил в Англии. Сильный ветер сломал его мачты на другой стороне Атлантики в Ньюфаундленде, задержав эксперименты. Тогда было решено устанавливать антенны не на опорах, а поднимать на воздушных шарах и гигантских воздушных змеях. Но штормовой ветер разгадал и эту хитрость Маркони: его воздушные шары и три из четырех змеев были унесены. Но, несмотря на капризы погоды, в относительно безветренный день 12 декабря 1901 года Маркони все-таки услышал слабые сигналы с другой стороны Атлантики: точка, еще точка и опять точка… – символ «S» кода Морзе. Вряд ли в хронологии радио был более важный день или более важное свершение.

В октябре 1899 он отправился в США для обеспечения радиосвязью регаты на Кубок Америки, благодаря чему был удостоен долгожданного внимания прессы.

Командование американского флота пригласило его на демонстрацию радиотелеграфной связи между крейсером «Нью-Йорк» и линкором «Массачусетс» на расстояние около 35 миль (65 км). Все прошло удачно. Флот был поражен и увлечен. Сразу же было выражено желание установить беспроводные системы на все суда, теплоходы, патрульные катера и лодки. Но имелась одна маленькая проблема…

Один из офицеров сетовал: «Когда работает один передатчик, то все принимают. Но когда работают два передатчика одновременно, то в приемнике одновременно слышны оба сообщения. Мы не можем разобрать ни одно из них. Как вы предлагаете решить это, мистер Маркони?» Маркони не задумываясь, ответил, что оставил необходимое оборудование в Англии и обещал показать его в следующий приезд. Он блефовал. У него не было оборудования, чтобы «распутать» электромагнитный беспорядок. Но он был уверен, что создаст его. Если бы он мог заставить передающую станцию излучать только определенную волну и настроить на нее приемник…

По возвращению в Англию Маркони приглашает на работу наиболее известного мастера электроники Джона Флеминга. И уже в 1900 Маркони получает патент №7777 на «OscillatingSintonicCircuit» – систему настройки. «Чтобы обеспечить установление четкой связи с одной или более передающих станций одному или нескольким приемникам».

Заслуга Маркони прежде всего в том, что он был «человеком системы», первым, кто успешно объединил чужие практические и теоретические изыскания в области беспроводной связи в бизнес.

Английский инженер Джон Флеминг внес значительный вклад в развитие электроники, фотометрии, электрические измерения и радиотелеграфную связь. Наиболее известно его изобретение радио детектора (выпрямителя) с двумя электродами, которое он назвал термоэлектронной лампой, также известной как вакуумный диод, кенотрон, электронная лампа и лампа или диод Флеминга.

Это устройство, запатентованное в 1904, стало первым электронным детектором радиоволн, преобразующим радиосигналы переменного тока в постоянный ток. Открытие Флеминга было первым шагом в эпоху ламповой электронной техники. Эпохи, которая продлилась без малого до конца XX века.

В 1900 уличные фонари в Лондоне, как и повсюду в Европе, были уже электрическими.

Это было время электродуговых угольных ламп (непрерывной электрической искры), но у них имелся неприятный недостаток – раздражающий, свистящий звук, издаваемый при горении. (Оказывается проблеме шума осветительных приборов уже более 100 лет. В частности, «свист» ламп дневного света в наше время также не доставляет радости.)

В 1903 Поулсен запатентовал «улучшенный дуговой генератор колебаний, использующий углеводородную атмосферу и магнитное поле» и первым предложил последовательное соединение дуговых ламп. В частности, улучшенная модификация генератора использовалась компанией «Telefunken». Построенная ею система в 1906 охватила 25 миль: «дуговые передатчики подключались последовательно по 6 генераторов при питании 220 В постоянного тока, по 12 при 440 В или по 24 при 880 В».

Первые телеграфные радиосистемы обходились искровыми передатчиками, для передачи же голоса требовались незатухающие колебания. Дуга Поулсена обеспечивала именно незатухающие колебания.

В 1906 телеграфные операторы были очень удивлены, услышав среди атмосферных помех и «морзянки» звуки человеческого голоса. Первые удачные опыты вдохновили исследователей. Создание беспроводного телефона стало идеей фикс для множества ученых и изобретателей. Дальнейшее развитие радио разделилось на два направления. Радио – как средство коммуникаций и радио – как средство массовой информации и развлечения.

Одной из наиболее важных личностей в первом двадцатилетии развития радио как коммерческой связи, и радио как развлекательного вещания был Ли де Форест.

Наибольшую известность де Форест получил за изобретение 3-х электродной электронной вакуумной лампы.

В 1906 Форест добавил в диод Флеминга управляющий электрод – сетку. Новая лампа получила название «аудион» (в последующем известна как триод) и нашла важное применение в качестве усилителя сигналов.

Эдвин ГовардАрмстронг, американский изобретатель и инженер-электрик, внес фундаментальный вклад в развитие радио. Изобрел регенеративную схему (обратную связь), супергетеродинный приемник, частотную модуляцию (ЧМ). Армстронг был отцом ЧМ радио, дедушкой радара и прадедушкой космической связи, но никогда не пожинал плодов своего гения.

Армстронг не изобрел радио. Это заслуга принадлежит Попову и Маркони. Но в 1912, в возрасте 22 лет, Армстронг выяснил, как работает электронная лампа де Фореста и использовал ее в необычном виде. Он взял электрический сигнал, полученный с выхода усилительной лампы, и подал его обратно на вход. И так снова и снова, каждый раз увеличивая мощность.

Он назвал это явление «регенерацией». Это был очень важный вклад в развитие радио, потому что, когда обратная связь была увеличена выше критического уровня, то электронная лампа продолжала колебания, которые создавали собственные радиоволны. Это было не только усиление радиосигналов, но и их генерация. Армстронг установил аудионФореста и в приемник, и в передатчик. Это небольшое с виду новшество позволило избавиться от 20-тонных генераторов.

Армстронг изобрел устройство, названное странным словом «супергетеродинный приемник». Сложный продукт электронного колдовства, которое и сейчас является основным принципом практически всех радиоприемников, телевизоров и радаров.

Армстронг продолжал изобретать. Он начал работы над уменьшением статических помех, экспериментируя с тем, что позже станет известным как частотная модуляция.

Сигналы ЧМ не смешивались друг с другом, ЧМ радио просто принимало более сильный сигнал. Это подразумевало, что множество маломощных станций могло работать вблизи друг друга и использовать малую часть электромагнитного спектра.

В 1956 американские физики Вильям БрэдфордШокли, Джон Бадин и УолтерБрэттен были совместно удостоены Нобелевской премии в области физики за изобретение транзистора.

Слово «транзистор» возникло из сокращения двух английских слов: «transfer» – перемещать, переносить и «resistor» – резистор, сопротивление.

Транзистор произвел революцию в технологии радио. Он дал начало новому направлению – микроэлектронике и, в конечном итоге, привел к созданию микросхем, микропроцессоров, компьютеров и многих других устройств без которых мы в настоящее время не мыслим свою жизнь. Это был выход из «первобытного» века в век электронный, космический и компьютерный.

«Пластмассовая пластинка треугольной формы, обернутая золотой фольгой и охватывающая небольшой кусочек германия, который имеет электрический контакт в основании».

Это было примитивное устройство, но оно оказалось намного более эффективным по сравнению с электронной лампой. Оно позволяло пропускать и не пропускать ток и, кроме того, усиливать его.

Еще в 1939 Шокли предложил прообраз полевого транзистора, в котором использовались проводники, вставленные в оксид меди. Его устройство не было практически реализовано (изобретено в начале 60-х другими учеными), но полевой эффект стал основой будущих интегральных схем. Тогда же Шокли высказал предположение, что приборы, работающие на «полевом» принципе, смогут заменить механические и ламповые коммутаторы в телефонных станциях.

Компания «TexasInstruments» комментирует награждение Нобелевской премией в области физики Джека Килби, бывшего директора отдела технологических разработок «TI». Так отмечен его «вклад в изобретение интегральной схемы» (микросхемы), устройства, обычно называемого «чипом»…

Премия была разделена между Килби (1/2), российским физиком Жоресом Алферовым (1/4) и немецким ученым Гербертом Кроемом (HerbertKroeme) (1/4). К сожалению, в российской периодике, не упоминалось имени человека, положившего начало современной микроэлектроники.

Это примитивное устройство – один транзистор и несколько пассивных компонентов на кусочке германия – Килби продемонстрировал горстке сотрудников, собравшихся в лаборатории полупроводниковой техники компании «TexasInstruments» почти пол века назад. Никто из присутствующих не предполагал, что «гадкий утенок» размером 11.1х1.6 мм, названный интегральной схемой (ИС) полностью преобразует электронную промышленность.

Долгое время люди мечтали о возможности передачи изображения и звука на расстояние. Одной из важной и первой вехой на пути развития телевидения или, как его тогда называли, радиовидения можно считать выделение в 1817 г селена шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом [1779-1848], открытое в 1873 г американским ученым У.Смитом явление внутреннего фотоэффекта (впоследствии был использован при создании видикона) и установление в 1888 г русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым [1839-1896] основных закономерностей внешнего фотоэффекта (впоследствии был использован при создании суперортиконов). Попытки передать изображение на расстояние при помощи электричества относится к 1876 г, когда Александр Грэхем Белл изобрел телефон. К этому времени было уже известно, что сопротивление селена изменяется в зависимости от количества падающей на него световой энергии. Поскольку А.Белл доказал возможность передачи на расстояние сложного сигнала, множество изобретателей начали разрабатывать способы "электрического видения" (как гласил один из заголовков статьи того времени).

В одних способах использовалась мозаика селеновых детекторов, в других изображение сканировалось механически одним или несколькими селеновыми датчиками. Для воспроизведения изображений также предлагались разнообразные методы от перемещения карандаша до электромеханического воздействия на лист бумаги, размещенный в приемнике и пропитанный химическим составом. Светочувствительные свойства селена на практике были использованы лишь в 1892 г, когда Элстер и Гейтл изобрели фотоэлемент. Именно такие элементы и явились принципиальной основой современного телевидения. Второй важной вехой в развитии телевидения стало изобретение, принесшее практическую пользу, созданного в 1882 г немецким экспериментатором Паулем Нипковым [1860-1940] "электрического телескопа" и запатентованного им в 1884 г. Идея Нипкова состояла в том, что на передающем конце линии изображение разлагается на отдельные электрические сигналы, затем осуществляется последовательная передача этих сигналов и восстановление этого полного изображения на приемном конце. Такой способ давал возможность передавать телевизионное изображение по одному телефонному или радиоканалу. Основу камеры составлял широко известный сейчас диск Нипкова. Он имел 24 отверстия, расположенных на равном расстоянии по спирали у периферии диска. Передаваемое изображение фокусировалось на небольшом участке периферии диска, а сам диск вращался с частотой 600 об/мин. При вращении диска изображение последовательно сканировалось отверстиями по прямым линиям. Линза, установленная за проецируемым изображением, собирала последовательные световые выборки и фокусировала их на одном селеновом элементе. При этом, селеновый элемент формировал последовательность токовых сигналов, каждый из которых был пропорционален яркости отдельных элементов изображения. На приемной стороне Нипков предложил использовать магнитооптический (основанный на эффекте Фарадея) модулятор света, изменяющий яркость восстанавливаемого изображения. Для формирования изображения был необходим другой диск, аналогичный диску передатчика и вращающийся синхронно с ним.

Нипков не занимался созданием аппаратуры, что было не столь важно, поскольку технология того времени не позволяла создать подобную систему (только один модулятор света потребовал бы управляющего сигнала мощностью 10 Вт). Однако его диск послужил моделью для нескольких более поздних телевизионных систем. В начале 20-х годов Джон ЛоджБэрд в Англии и Дженкинс в США совершенно независимо друг от друга провели целый ряд экспериментов по передаче телевидения с использованием механической развертки. Причем, Джона Бэрда больше интересовала проверка реализации своих идей, чем их промышленное внедрение.

В 1889 г в Санкт-Петербурге на Первом Всероссийском съезде Константин Дмитриевич Перский (преподаватель электротехники в Константиновском артиллерийском училище, капитан артиллерии) выступил с докладом "Современное состояние вопроса об электровидении на расстоянии (телевизирование)". Затем он повторил его 24 августа 1900 г в Париже на Международном электротехническом конгрессе, где впервые применил термин "телевидение" ("television"). До этого (как впрочем и до середины 30-х годов) в отношении телевидения в зарубежной и отечественной литературе применялись термины: "электрическая телескопия", "радиотелескопия" и "дальновидение".

Механическая система развертки накладывала вполне определенные ограничения на объем передаваемой информации, качество и размеры воспроизводимого изображения. Поэтому даже в более ранних работах, чем приведено выше, некоторых первых исследователей наблюдалась тенденция к использованию электронного оборудования, свободного от указанных выше недостатков. В 1906 г Дикман и Глейс в Германии, а в 1907 г петербургский электрофизик Борис Львович Розинг [1869-1933] получили патенты на системы телевидения, использующие приемник с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Первое предложение о телевизионной системе, полностью построенной на основе электронного оборудования было сделано Аланом Арчибальдом Кемпбеллом-Свинтоном в 1908 г. Как и П. Нипков, А.Кемпбелл-Свинтон не изготовил аппаратуру, но очень подробно описал свою идею в июньском номере журнала "Nature". Его система была основана на ЭЛТ, изобретенной в 1897 г Карлом Фердинандом Брауном в Страссбурге (трубка с множеством фотоэлементов, соединенных впараллель, каждый их которых до развертки записал определенный заряд и за каждый период развертки мог отдать только один импульс). А. Кемпбелл-Свинтон предложил использовать ЭЛТ как в передатчике, так и в приемнике. При этом он тогда отмечал, что главной проблемой является "создание эффективного передатчика, который под влиянием светлых и темных участков будет в достаточной степени изменять передаваемый электрический ток, чтобы обеспечить необходимую модуляцию электронного луча в приемном устройстве".

В 1911 г Б.Л.Розинг продемонстрировал в лабораторных условиях передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и прием их с воспроизведением на экране ЭЛТ.

В 1923 г американский инженер и изобретатель Владимир Кузьмич Зворыкин [1889-?] (русский по происхождению - в 1917 г эмигрировал из России в США, ученик Б.Л.Розинга) зарегистрировал патент на передающую телевизионную ЭЛТ, названную иконоскопом. Она отличалась от ранних образцов применением модуляции интенсивности электронного луча с помощью осесимметричной сетки. Принципиально важным в этой ЭЛТ было то, что фотокатоды из посеребренной слюды "запоминали" заряды, образуемые фокусируемым на них изображением, а сканирующий электронный луч нейтрализовывал заряды и одновременно модулировался. Следует отметить, что появившееся примерно в тот же период устройства без "запоминания" зарядов (например диссектор изображения Фила Фарнсуорта) были менее удачными. Через год после изобретения иконоскопа В.К.Зворыкин изобрел кинескоп - приемную телевизионную ЭЛТ с электростатическим отклонением и фокусировкой луча, став тем самым создателем основных передающего и приемного элементов электронного телевидения.

Одна из первых публичных демонстраций телевидения была осуществлена Дженкинсом 13 июня 1925 г, когда он передал изображение между аиационной станцией ВМС в Анакосте (шт. Мэриленд) и своей лабораторией в Вашингтоне (окр. Колумбия), т.е. на расстоянии в несколько км. При проведении этого эксперимента использовалась механическая система развертки.

В начале 30-х годов усилия ученых и изобретателей были направлены на разработку электронных систем развертки, т.е. развитие телевидения вступило в свой следующий этап развития - период совершенствования.

В 1925 году шведскому инженеру Джону Бэрду удалось впервые добиться передачи распознаваемых человеческих лиц. Опять таки с использованием диска Нипкова. Несколько позже, им же была разработана и первая телесистема, способная передавать движущиеся изображения.

Первый же электронный телевизор, пригодный для практического применения был разработан в американской научно-исследовательской лаборатории RCA, возглавляемой Зворыкиным, в конце 1936 года. Несколько позже, в 1939 году, RCA представила и первый телевизор, разработанный специально для массового производства. Эта модель получила название RCS TT-5. Она представляла из себя массивный деревянный ящик, оснащенный экраном с диагональю в 5 дюймов.

Первое время развитие телевидения шло в двух направлениях – электронном и механическом (иногда механическое телевидение называют еще и «малострочным телевидением»). Причем развитие механических систем происходило практически до конца 40-х годов 20-го века, прежде чем было полностью вытеснено электронными устройствами. На территории СССР, механические телесистемы продержались несколько дольше.

Параллельно разработка телевизоров происходила и на территории Советского Союза. Первая опытный сеанс телевещания состоялся 29 апреля 1931 года. С 1 октября того же года телепередачи стали регулярными. Так как телевизоров еще не у кого не было, проводились коллективные просмотры, с специально отведенных для этого местах. Многие советские радиолюбители начинают собирать механические модели телевизоров своими руками (немного подробнее об этом можно узнать в статье «Самодельный телевизор»).

В 1932 году, при разработке плана на вторую пятилетку, телевидению было уделено много внимания. 15 ноября 1934 года впервые состоялась трансляция телевизионной передачи со звуком. Довольно длительное время существовал лишь один канал – Первый канал. На время Великой Отечественной Войны транслирование было прервано, и восстановлено лишь после ее окончания. А в 1960 году появился и Второй канал.

Первый советский телевизор выпущенный промышленностью назывался Б-2. Эта механическая модель появилась в апреле 32 года. Первый же электронный телевизор был создан гораздо позже - в 1949 году. Это был легендарный КВН 49. Телевизор был оснащен столь маленьким экраном, что для более-менее комфортного просмотра перед ним устанавливалась специальная линза, которую нужно было наполнять дистиллированной водой. В дальнейшем появилось и множество других, более совершенных моделей. Впрочем, качество сборки и надежность советских телевизоров (даже самых поздних моделей) были настолько низкими, что стали притчей во языцех. Производство же цветных телевизоров, в СССР началось лишь в средине 1967 года.

Хотя систему цветного телевидения разработал еще Зворыкин в 1928 году, лишь к 1950 году стало возможна ее реализация. Да и то лишь в качестве эксперементальных разработок. Прошло много лет, прежде чем эта технология стала общедоступной повсеместно.

Первый, пригодный к продаже цветной телевизор создала в 1954 году все та же RCA. Эта модель была оснащена 15 дюймовым экраном. Несколько позже были разработаны модели с диагоналями 19 и 21 дюйм. Стоили такие системы дороже тысячи долларов США, а следовательно, были доступны далеко не всем. Впрочем, при желании, была возможность приобрести эту технику в кредит. Из-за сложностей с повсеместной организацией цветного телевещания, цветные модели телевизоров не могли быстро вытеснить черно-белые, и долгое время оба типа производились параллельно. Единые стандарты (PAL и SECAM) появились и начали внедрятся в 1967 году.

Стремительное развитие телевидения во второй половине 20-го века привело к тому, что уже выросло несколько поколений, не представляющих себе жизни без телевизора. Качество вещания значительно возросло и стало цифровым. Сами телевизоры уже перестали восприниматься как «ящики», ибо появились плоские LCD и плазменные модели. Размеры экрана перестали измеряться парой десятков сантиметров. Телевидение стало нормой.

В начале радиолампы были вытеснены полупроводниками – первый телевизор на основе полупроводников был разработан в 1960 году фирмой Sony. В дальнейшем появились модели на основе микросхем. Теперь же существуют системы, когда вся электронная начинка телевизора заключена в одну единственную микросхему.

Но рассказывая про историю телевидения, нельзя не упомянуть и еще одно относительно простое, но очень важно изобретение. Первый пульт дистанционного управления был создан в 1950 году. Этот пульт подключался к телевизору посредством длинного провода. Несколькими годами позже Роберт Адлер предложил использовать для этой цели ультразвук. Предпринималось также попытки использования луча видимого света. Но в итоге остановились на инфракрасном излучении, которое и используется до сих пор.

В 1860-1865 гг. один из величайших физиков XIX века Джеймс Клерк Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Согласно Максвеллу явление электромагнитной индукции объясняется следующим образом. Если в некоторой точке пространства изменяется во времени магнитное поле, то там образуется и электрическое поле. Если же в поле находится замкнутый проводник, то электрическое поле вызывает в нем индукционный ток. Из теории Максвелла следует, что возможен и обратный процесс. Если в некоторой области пространства меняется во времени электрическое поле, то здесь же образуется и магнитное поле.

Таким образом, любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле. Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.

Колебательный контур используют как источник электромагнитных волн. Для эффективного излучения контур "открывают", т.е. создают условия для того, чтобы поле "уходило" в пространство. Это устройство называется открытым колебательным контуром - антенной.

Радиосвязью называется передача информации с помощью электромагнитных волн, частоты которых находятся в диапазоне от

до

Гц.

4.1. Понятиеорадиотракте,егоосновныесвойства

Для передачи по радиотрактусообщение преобразовывается в первичныйэлектрический сигнал.Взависимостиотхарактерасообщения первичныесигналымогутбытьнепрерывнымиилидискретными.

Непрерывные сигналыпринимаютлюбыезначенияпосостояниямв некотороминтервале.Типичнымпримеромнепрерывных сигналовявляются аудио-ивидеосигналытелевидения:ихамплитуданепрерывноменяетсяво временивпределах±Umах.

Дискретныесигналыпринимаютконечноечисловполнеопределенных

значенийпосостоянию.Наиболееобщимпримеромдискретных сигналов могутслужитьприменяемыевцифровойтехникесигналысдвумяуровнями- логическаяединицаи логическийноль.

Первичныйэлектрическийсигналимеетнизкочастотныйхарактер:онможет бытьнепосредственнопереданнымпо проводнымлиниямсвязи,ноне может эффективноизлучатьвсредураспространениерадиоволн,посколькуочень сложносоздатьизлучатели,соизмеримые сдлинойволнысигнала. Следовательно, дляпередачипорадиопервичныйсигналдолженбыть преобразованввысокочастотный. Сэтойцельюиспользуются высокочастотныегармонические колебания,одинилинесколькопараметров которых (амплитуда,частотаилифаза)подвергаются модуляции,т.е. изменению,прямопропорциональному значениямпервичногосигнала. Модуляциювысокочастотных колебанийдискретнымисигналамиобычно называютманипуляцией.

Радиотрактобразуетсясовокупностьютехнических средствисреды распространениярадиоволн,покоторойобеспечивается передача радиосигналанарасстояние.Радиотрактхарактеризуется некоторыми особенностями.

Во-первых, он может обладать очень большим затуханием, достигающим нередко140-160дБ.Приемнаяаппаратурадолжнаиметь коэффициентусилениянеменьше1010~~1014 помощностии105~107 по напряжению.

Во-вторых,затуханиерадиотрактаоказывается переменнымвшироких пределах.Напряженность поляэлектромагнитнойволнывточкеприема обратнопропорциональна квадратудлиныпути,совершенногоею.Поэтому изменение уровня сигнала на входе приемной части радиотракта в результатеизменениярасстоянияведениярадиосвязиможетдостигать100-

120дБ.Большиеизмененияуровнясигналанаблюдаются приведении радиосвязи междуподвижнымиобъектами,еслииспользуются ультракороткиеволны,распространение которыхсущественнозависитот рельефаместности.

В-третьих,затуханиерадиотрактаоказывается переменным всилу изменчивости параметровземнойатмосферы.Этоизменениенаблюдаетсяв большей степени в диапазоне коротких волн при ведении связи отраженнымиотионосферыволнами.

В-четвертых,средараспространениярадиоволнявляетсяобщейдлявсех существующихсредстврадиосвязи, телерадиовещания,радионавигациии т.д.Иэтообстоятельство приводитктому,чтопотребностьвнекоторых участках превышаетихфизическую емкость.Отсюдалегкосделатьвыводо неизбежности взаимных помех,источникикоторыхмогутбытьприродного илиискусственного происхождения. Искусственныепомехимогутбытьи преднамеренногохарактера,особеннопри ведениивоенныхдействий.

В-пятых,радиотрактвноситискажениявпередаваемый сигнализ-за ограниченияегоспектрачастот.

Итак,радиотракт(вотличиеотпроводногоканала)характеризуется,с однойстороны,широкимдиапазономмедленныхибыстрых изменений затухания,сдругой-действием большогоколичествапомехотвнешних источников.

Длятого,чтобыограничитьискажениесигналов,передаваемых по радиотракту, последнийдолженобладатьопределенными техническими характеристиками,связаннымисвидамипередаваемыхсигналов.

Необходимаяполосачастот -этоминимальнаяполосачастотданного классарадиоизлучения, достаточнаядляпередачисигналастребуемой скоростьюикачеством.Ширинаэтойполосыопределяетсяширинойспектра передаваемого радиосигналаиучитываетвозможнуючастотную нестабильностьаппаратуры.

Амплитудно-частотная характеристика(АЧХ) -этозависимость амплитудыилиуровнясигналанавыходерадиотракта отчастотывходного синусоидального сигналапостояннойамплитудыилиуровня.Эта характеристика отражаетстепеньвлияниярадиотрактанаамплитудные соотношениясоставляющихспектрарадиосигнала.

Фазочастотнаяхарактеристика(ФЧХ)- этозависимостьсдвигапо фаземеждугармоническимиколебаниями навыхо

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Лекция №1 История Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева – КАИ