Коммуникации | Радио. Этапы развития в России: 1895-1955 гг.
Наша страна является родиной техники радиоприёма. Первое радиоприёмное устройство в мире было построено изобретателем радио великим русским учёным Александром Степановичем Поповым. Это устройство публично демонстрировалось на заседании физического отделения Русского физико-химического общества 7 мая 1895 года. Оно содержало все элементы, необходимые для приёма радиосигналов. Знаменательный день 7 мая 1895 года с тех пор считается днём изобретения радио, одного из величайших достижений человечества.
Уже за первые 50 с лишним лет со дня открытия радио, техника радиоприёма прошла плодотворный путь развития. Основными направлениями этого развития являлись: неуклонное улучшение качественных показателей радиоприёмных устройств, освоение всё более и более коротких волн и расширение областей применения радиоприёмников. Во всех этих направлениях были достигнуты очень большие успехи.
Для иллюстрации развития техники радиоприёма в области улучшения качественных показателей приведём данные по одному из основных показателей – чувствительности. Высокочувствительные приёмники середины 1950-х годов позволяют осуществить уверенный приём радиосигналов при потоке мощности приходящих электромагнитных волн порядка 10-13÷10-14вт/м2. Для наглядного представления о величине этого потока мощности укажем, что при отсутствии поглощения примерно такой же поток видимых лучей получается от лампочки карманного фонарика на расстоянии 200-600 км. Такая высокая чувствительность, однако, не является предельной. В настоящее время можно получить ещё более высокую чувствительность.
Высокая чувствительность современных радиоприёмных устройств наряду с увеличением мощностей передающих радиостанций и использованием коротких волн обеспечивает связь на несравнимо большие расстояния, чем в начальной стадии развития радиотехники.
Если при использовании простых детекторных приёмников длинных и средних волн можно было осуществлять связь на дальности порядка нескольких десятков и сотен километров, то применение современных, для 1950-х, ламповых коротковолновых приёмных устройств позволило осуществить радиопередачу между любыми точками поверхности земного шара. Специальные ультракоротковолновые приёмные устройства позволили производить приём очень слабых импульсных сигналов, отражённых от лунной поверхности (общее перекрываемое расстояние от Земли до Луны и обратно – около 600 000 км).
Очень значительно повышены и другие показатели радиоприёмных устройств: избирательность по отношению к всякого рода помехам, качество воспроизведения приходящих сигналов, устойчивость и надёжность работы.
В середине прошлого века большие успехи были достигнуты и в области освоения всё более коротких волн. Если в первый период развития техники радиоприёма (после первых опытов А.С.Попова) практически применялись только длинноволновые и средневолновые приёмные устройства, то к 1950-м широко использовались приёмники коротких и ультракоротких волн – метровых, дециметровых и сантиметровых.
Очень велики достижения в области практического применения радиоприёмных устройств. Если на первом этапе развития радиоприёмники строились только для радиотелеграфной связи, то в наши дни они имеют многочисленные и разнообразные применения: радиотелефония, радиовещание приём неподвижных изображений, телевидение, радиолокация, радионавигация, радиотелеуправление, радиотелеизмерения и т.д.
В успешном развитии техники радиоприёма нашей великой Родине принадлежит самое почётное место среди всех стран мира. Гениальный изобретатель радио А.С.Попов не только построил первый в мире радиоприёмник, но и выполнил ряд других работ, имеющих первостепенное значение для улучшения качественных показателей радиоприёмных устройств и расширения областей их практического применения.
24 марта 1896 года А.С.Попов совместно со своим ближайшим помощником П.Н.Рыбкиным на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал передачу по радио сигналов телеграфной азбукой на расстояние 250 м. Это была первая в мире передача текста по радио, при этом впервые был применён пишущий приём радиотелеграфных сигналов.
Летом 1899 года А.С.Попов, П.Н.Рыбкин и Д.С.Троицкий установили возможность приёма радио телеграфных сигналов на слух. В этот же период А.С.Поповым был сконструирован и первый в мире детекторный приёмник для слухового радиотелеграфного приёма. Приём на слух и замена применявшегося ранее когерера детектором явились событием в развитии техники радиоприёма. Применение этих открытий на практике позволило значительно повысить дальность действия радиопередачи и создало необходимые предпосылки для осуществления приёма радиотелефонных сигналов.
А.С.Попов исключительно много сделал в области внедрения в практику созданной им радиоаппаратуры. В декабре 1899 года совместно с П.Н. Рыбкиным и офицерами военно-морского флота он строит свою знаменитую линию радиосвязи между островом Гогланд и окрестностями города Котка на финском берегу. В феврале 1900 года эта радиолиния были использована для передачи радиограммы об оказании немедленной помощи 50 рыбакам, унесённым на оторвавшейся льдине в открытое море. Велики заслуги А.С.Попова и в области применения радио в военно-морском флоте и сухопутных войсках. Он является создателем первых в мире военно-морских и походных армейских радиостанций.
В 1897 году при проведении опытов по радиосвязи в Балтийском море А.С.Попов впервые в мире обнаружил явление отражения электромагнитных волн от кораблей. Это открытие явилось основой, на которой впоследствии развилась радиолокационная техника.
Летом 1899 года на поле воздухоплавательного парка в Петербурге А.С.Попов. П.Н.Рыбкин и Д.С.Троицкий впервые в мире осуществили передачу радиотелеграфных сигналов с воздушного шара на землю. Приём сигналов на земле производился при помощи сконструированного А.С. Поповым детекторного приёмника с телефоном. Эти опыты послужили основой последующего развития авиационной радиосвязи.
Первые опыты по применению радио в авиации относятся к начальному периоду её развития. Опыты по радиотелеграфированию с самолёта на землю были впервые проведены в русской армии; при этом применялась переконструированная типовая походная радиостанция, состоявшая в то время на вооружении сухопутных войск. 11 ноября 1911 года была получена надёжная односторонняя радиосвязь самолёта с землёй на расстоянии до 20 км. Этот день и является днём зарождения авиационной радиотехники.
В авиации иностранных государств радио стало применяться значительно позднее, чем в России. Первая английская самолётная радиостанция была выпущена фирмой Маркони только в 1914 году. Радиостанции на самолётах французской авиации появились в 1915 году, а германской – в 1916 году; при этом следует отметить, что английская самолётная радиостанция фирмы Маркони по своей схеме ничем по существу не отличалась от наших отечественных станций 1911-1912 годов. Таким образом, приоритет применения радио в авиации также принадлежит нашей Родине.
В начале первой мировой войны Т.С. Берсенев под руководством Н.Д.Папалекси построил приёмно-передающую самолётную радиостанцию для двусторонней радиосвязи самолёта с землёй. Эта станция, установленная на летающей лодке Д.П. Григоровича, обладала дальностью действия двусторонне связи до 20 км.
Приведённые факты показывают, что наша страна не только является родиной радио, но что и такие важнейшие области применения радио, как гражданская радиосвязь, а также радиосвязь в сухопутных войсках, военно-морском флоте и военно-воздушных силах, впервые были открыты нашими соотечественниками. Нашей Родине принадлежит также приоритет и в ряде других областей применения радио: радионавигации, радиолокации, электронном телевидении и др.
Однако творческая мысль изобретателя радио А.С.Попова и других наших соотечественников, работавших в области радио, не сразу встретила поддержку. Большее внимание развитию радио стало уделяться после Октябрьской социалистической революции. В 1918 году по инициативе В.И. Ленина была создана знаменитая Нижегородская радиолаборатория, руководимая одним из основоположников советской радиотехники М.А.Бонч-Бруевичем. В этой лаборатории в тяжёлых условиях гражданской войны, иностранной интервенции, голода и блокады было проведено много работ, сыгравших значительную роль в развитии советской радиотехники и, в частности, техники радиоприёма. Уже в 1919 году были разработаны образцы приёмно-усилительных ламп, что обеспечило первое необходимое условие для широкого строительства ламповых радиоприёмников.
Переход от детекторных приёмников к ламповым явился исключительно важных шагом в развитии техники радиоприёма. Это был скачок в развитии радиоприёмной техники. Благодаря применению ламп удалось значительно улучшить все качественные показатели радиоприёмных устройств.
В области техники радиоприёма сотрудниками Нижегородской радиолаборатории был сделан ряд ценных открытий, большое значение которых выявилось только спустя десятилетия. Сотрудник лаборатории О.В.Лосев в 1923 году установил наличие падающего участка в вольтамперной характеристике контактных пар некоторых полупроводников с металлом и сконструировал первый кристаллический генератор. Спустя годы открытие О.В.Лосева стало применяться для конструирования кристаллических усилителей переменных напряжений. М.А. Бонч-Бруевич в середине 1920-х предложил схему усилителя на триодах с заземлёнными сетками. В настоящее время подобного рода схемы очень широко используются для усиления на ультракоротких волнах.
Работники Нижегородской радиолаборатории большое внимание уделяли вопросам радиотелефонирования и радиовещания. Работы в этих областях увенчались успехом, и в 1920 году с Ходынской радиостанции впервые в мире было осуществлено радиовещание, а в апреле 1922 года, по указанию В.И. Ленина, Нижегородская лаборатория построила в Москве самую мощную по тому времени двенадцатикиловаттную радиовещательную станцию.
В 1923 году в нашей стране началось радиолюбительское движение, явившееся мощным стимулом для строительства множества радиовещательных станций и массового выпуска радиоприёмников. Весной 1923 года радиолюбители впервые осуществили одностороннюю, а в ноябре того же года – двустороннюю радиосвязь на коротких волнах на значительные расстояния при мощностях передатчиков всего в несколько десятков ватт. Открытое радиолюбителями свойство распространения коротких волн на очень большие расстояния послужило основой последующего успешного развития коротковолновой радиотехники.
Непрерывно и быстро растущую потребность нашей страны в радиопередающих и радиоприёмных устройствах длинных, средних и коротких волн не могла удовлетворить одна Нижегородская радиолаборатория; поэтому ещё с 1922 года Советским правительством были предприняты меры по созданию электрослаботочной промышленности и объединению всех заводов слабого тока в единый трест. В 1923 году в Ленинграде была создана Центральная радиолаборатория (ЦПЛ) треста заводов слабого тока, сыгравшая значительную роль в развитии техники радиоприёма в нашей стране.
В отделе приёмных аппаратов Центральной радиолаборатории были созданы многочисленные образцы радиовещательных приёмников и сложных профессиональных приёмных устройств для магистральной связи и специальных целей. Кроме того, было выполнено много ценных работ по теории радиоприёма. В 1925-1931 годах был разработан ряд длинноволновых, а затем и коротковолновых приёмных устройств для магистральной связи (конструкторы Л.Б.Слепян, С.И. Хвиливицкий и д.р.). В 1932 году электропромышленность слабого тока выпустила серию разработанных в ЦРЛ коротковолновых приёмных устройств типа ПЦКУ для магистральной связи (конструктор А.П. Сиверс). Позднее, в 1938 году это устройство было усовершенствовано и выпускалось в двух вариантах: для радиотелефонии (тип КТФ) и радиотелеграфии (тип КТГ).
Большая работа по конструированию радиоприёмных устройств проводилась в других лабораториях, научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро. В 1939 году В.А.Котельников, А.В.Черенков и А.Ф.Ганин разработали коротковолновое приёмное устройство для магистральной радиотелефонной и радиотелеграфной связи на одной боковой полосе. Большие успехи были достигнуты в деле усовершенствования пишущего и буквопечатающего приёма. Ещё в 1921 году А.Ф.Шорин начал свои опыты по буквопечатающему приёму. В 1923-1924 годах П.Н.Куксенко, впервые применив электронное реле, осуществил пишущий приём с большими по тому времени скоростями (150-200 слов в минуту). В 1925 году инженер И.Ф.Агапов разработал новые схемы электронных реле, использование которых позволило получить скорости до 600 слов в минуту. Значительные успехи были достигнуты и в области конструирования радиовещательных приёмников и приёмных устройств специального назначения.
Велика роль наших учёных и инженеров в развитии теории радиоприёма; они внесли большой вклад в изучение сложных физических явлений, происходящих в радиоприёмниках и их элементах. Нет сколько-нибудь существенного элемента радиоприёмника, который не подвергся бы серьёзному теоретическому исследованию в работах советских учёных. На всех этапах развития радиоприёмной техники и особенно в периоды, когда открывались возможности новых её применений или новые способы радиоприёма, советские учёные всегда были пионерами в деле глубокого теоретического изучения их или научной критической оценки. По большинству основных вопросов радиоприёма наши учёные провели глубокие и обобщающие теоретические исследования, значительно превосходящие работы зарубежных учёных.
К числу таких работ, например, можно отнести: исследования В.А.Котельникова о потенциальной помехоустойчивости по отношению к гладким помехам и о пропускной способности «эфира»: работы Е.Г.Момота об избирательности радиоприёмников и избирательном детектировании; исследования А.Н.Щукина о помехоустойчивости радиоприёмников; работы Г.С.Горелика и Г.М.Гинца по теории суперрегенерации (1930 г.) и многие другие.
Первые теоретические работы в области радиоприёма после Октябрьской социалистической революции публиковались в отечественном журнале «Телеграфия и телефония без проводов», который начал выходить в сентябре 1918 года. Этот журнал, редактировавшийся бессменным его редактором В.К.Лебединским, является летописью советской радиотехнической мысли того времени. На страницах его опубликовано было много статей, посвящённых радиоприёму: А.А.Петровского – по теории различных схем радиоприёмников, А.И.Берга – по теории сеточного детектирования, И.Г.Фреймана – по теории искажений при детектировании радиотелефонных сигналов и др.
Труда А.И. Берга по теоретическому и опытному исследованию сеточного детектирования и И.Г. Фреймана о глубине модуляции послужили основой последующих многочисленных исследований советских учёных в области детектирования и искажений при радиоприёме.
В 1929 году вышла в свет монография Л.Б.Слепяна «Электронная лампа как детектор», в которой проводился теоретический анализ всех известных в то время видов детектирования. В этой работе введены понятия о параметрах и чувствительности детекторных схем. В более поздних работах советских учёных, относящихся к 1937-1939 года, была создана общая теория детекторных схем, основанная на трактовке детектора как нелинейного четырёхполюсник. В этих работах даны строгие определения всех основных параметров безынерционных и инерционных детекторов, а также исследованы искажений в детекторных схемах со сложной нагрузкой и явления, происходящие при одновременном детектировании сигналов двух радиостанций. Очень ценные исследования детекторных схем, обладающих свойством подавления сигналов мешающих радиостанций, были проведены Е.Г.Момотом; они опубликованы в его монографиях и статьях по избирательному детектированию.
Ценный вклад был внесён нашими учёными в теорию усиления и преобразования частоты. В 1931 году Э.В.Зелях разработал теорию активных четырёхполюсников, которая затем была развита и применена В.И.Сифоровым к анализу усилительных схем ультракоротковолнового диапазона. К этому же году относится и разработка теории устойчивости многокаскадных резонансных усилителей.
В связи с развитием техники телевидения возникла проблема широкополосного усиления; в значительной степени она была разрешена благодаря исследованиям Г.В.Брауде по частотной и фазовой коррекции в усилительных схемах.
Схемы и лампы для преобразования частоты в процессе своего развития претерпели своеобразные изменения: вначале более простые лампы заменялись более сложными, т.е. от триодов перешли к тетродам, пентодам, гептодам и т.д. , а затем в технике ультракоротких волн снова стали применять диоды и триоды. Работы советских учёных служили вехами на всех решающих этапах исследования и разработки новых методов преобразования частоты. Достаточно указать, что первое теоретическое исследование явлений в сложных смесительных и преобразовательных лампах было проведено нашими учёными. Теория перекрёстных искажений в преобразователях частоты была опубликована на страницах наших журналов ещё в начале 30-х годов. Обобщённая теория преобразования частоты, основанная на теории нелинейных четырёхполюсников и шестиполюсников, также создана в нашей стране в середине 30-х годов. В наши дни, в связи с широким практическим применением кристаллического преобразователя частоты в диапазоне ультракоротких волн, эта теория получила дальнейшее развитие.
Такие элементы радиоприёмника, как гетеродины, регенеративные и суперрегенеративные каскады, были подробно и глубоко исследованы советскими учёными. Методы исследования сложных физических явлений в этих нелинейных системах были созданы Л.И.Мандельштамом, Н.Д.Папалекси и их учениками. Н.М.Крылов и Н.Н.Боголюбов разработали строгие символические методы исследования нелинейных систем. Немалый вклад сделали наши учёные и в разработку приближённых, в частности квазилинейных, методов исследования. В своей статье «О квазилинейном методе трактовки явлений в генераторе почти синусоидальных колебаний», опубликованной в журнале «Техническая физика» в 1935 году и в последующих своих работах по теории регенерации Ю.Б.Кобзарев развивает метод, существовавший до этого периода, и даёт глубокое качественное и количественное исследование сложных явлений в нелинейных колебательных системах, не прибегая при этом к представлению характеристик ламп в виде полиномов. Пользуясь строгими нелинейными и приближёнными квазилинейными методами, советские учёные дали качественный и количественный анализ таких сложных явлений в ламповых схемах, как захватывание, деление частоты, синхронизация при дробно-рациональных соотношениях между частотами синхронизируемых и синхронизирующих колебаний, уход частоты гетеродина под влиянием различных дестабилизирующих факторов и т.д.
Когда то считалось, что ламповые схемы могут генерировать синусоидальные колебания только если эти схемы одновременно содержат индуктивности и ёмкости. В середине 1950-х эта точка зрения была опровергнута, и для генерирования синусоидальных колебаний широко применяются ламповые схемы, содержащие только активные сопротивления и ёмкости. Теория подобных схем впервые была создана нашими учёными более 15 лет назад. Впоследствии она была значительно углублена и применялась при разработках измерительной и приёмной аппаратуры.
Как было указано выше, одним из характерных направлений в развитии техники радиоприёма является освоение всё более и более коротких волн. В процессе этого освоения отечественными учёными было решено много труднейших теоретических и практических задач. Так, например, более 20 лет назад, в связи с проблемой освоения коротких волн, в Центральной радиолаборатории была создана статистическая теория явления замирания, выводы из которой были использованы при строительстве наших магистральных коротковолновых линий радиосвязи.
При разрешении одной из важнейших проблем середины XX века – освоении ультракоротких волн – теоретические исследования советских учёных сыграли ведущую роль. Достаточно указать работы Б.А, Введенского – по исследованию распространения УКВ и по волноводам; М.С. Неймана (1938 год) – по исследованию объёмных колебательных контуров. Эти и ряд других работ наших учёных способствовали практическому освоению диапазона сантиметровых волн.
Другая важная проблема радиотехники – борьба с помехами при радиоприёме – возникла ещё на заре развития радио. Пути к решению этой проблемы были намечены в многочисленных теоретических исследованиях наших учёных: Н.Д. Папалекси, - по исследованию нелинейных систем; А.Н.Щукина – по анализу системы «широкая полоса – ограничитель – узкая полоса»; А.А.Пистолькорса – по открытой им фазовой селекции; В.А. Котельникова – по потенциальной помехоустойчивости; Э.В.Зеляха – по кварцевым фильтрам; Е.Г.Момота – по избирательности радиоприёмников и избирательному детектированию; Н.Н.Крылова – по теории атмосферных помех и воздействию их на радиоприёмные устройства; В.И.Бунимовича – по прохождению помех через нелинейные системы; Н.М.Изюмова и Я.Д.Ширмана – по теории приёма импульсных сигналов, и ряд других.
Наши учёные бесспорно являются пионерами в создании теории воздействия помех на радиоприёмные устройства и разработке различных помехоустойчивых систем. Так, например, в середине 1930-х годов статистическая теория воздействия помех на колебательные системы создана в Центральной радиолаборатории. Первое количественное исследование действия помех на приём импульсных сигналов также принадлежат нашим учёным. В СССР радио стало мощным фактором общественно-политической и культурной жизни народа и достоянием широких масс трудящихся города и деревни.
Годы Великой Отечественной войны явились серьёзным испытанием и для советской радиотехники. Это испытание было выдержано с честью. Наша промышленность снабдила Советскую армию и Флот всеми необходимыми средствами радиосвязи, радионавигации и радиолокации. Наши радисты на фронтах Великой Отечественной войны умело использовали сложные радиотехнические средства.
В послевоенный период перед советской радиотехникой возникли новые и сложные задачи, вытекающие из исторического закона о пятилетнем плане восстановления и развития народного хозяйства СССР на 1946-1950 годы, принятого Верховным Советом СССР 18 марта 1946 года. За годы четвёртой пятилетки восстановлены средства связи и радио, обеспечено их дальнейшее развитие на базе новой техники. Увеличилась радиоприёмная сеть. Многим советским радистам, работавшим в самых разнообразных областях радиотехники и в том числе в области радиоприёма, были присуждены Сталинские премии (чрезвычайно важная отметка в карьере людей того времени).
К 1952 году радиоприёмная сеть СССР выросла почти вдвое, по сравнению с 1940 годом.
В 1951-1955 годах было предусмотрено обеспечение дальнейшего развития средств связи, намечено значительно увеличение мощностей радиовещательных станций и развёртывание работ по внедрению ультракоротковолнового радиовещания и радиолинейной связи.
© greenmile
По материалам:
Сифоров В.И. Радиоприёмные устройства. 5-е изд., переработанное. – М: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1954. – 804 с.
В начало
Коммуникации | Радио. Этапы развития в России: 1895-1955 гг.
