ПРИЛОЖЕНИЕ

Основныеэтапыразвитиятехникирадиоприема

Исторически первым техническим средством связи была звуковая сигнализация. В дальнейшем появилась оптическая сигнализация, которая наряду со звуковой использовалась достаточно широко.

Рассмотрим основные этапы развития техники радиоприема.

1832 г. – рождение электромагнитного телеграфа (русский офицер П.Л. Шиллинг продемонстрировал работу изобретенного им устройства).

1837 г. – изобретение самопишущего телеграфного аппарата (американский художник Самуэль Ф.Б. Морзе).

1844 г. – первая коммерческая телеграфная линия системы Морзе между Вашингтоном и Балтимором.

1876 г. – преподаватель Бостонской школы для глухонемых Александр Грейал Белл получил патент на телефон.

1886 г. – Генрих Герц построил экспериментальную систему, состоящую из генераторов радиоволн и их приемника, который позволял обнаруживать радиоволны путем наблюдения миниатюрной искры. Если понимать «радио» как излучение электромагнитных волн, то открывателями радио являются М. Фарадей и Д. Максвелл, теоретически открывшие этот эффект, и Г. Герц, экспериментально подтвердивший его.

1895 г. – создание устройства приема электромагнитных волн русским ученым А.С. Поповым, который назвал приемное устройство «прибором для обнаружения и регистрации электрических колебаний» (рис. П1).

Рис. П1. Структурная схема приемника А.С. Попова

Детектор (Д) реализован на основе когерера (стеклянной трубки с металлическим порошком). Оконечное устройство (ОУ) представляет собой электрический звонок. Испытания состоялись в Кронштадте 7 мая 1895 г. Была достигнута дальность радиосигнализации 64 м. А.С. Попов первым применил автоматический ударник когерера, приводимый в действие электрическим звонком, молоточек которого возвратным ударом приводил когерер в чувствительное состояние и готовность к приему очередного сигнала. Автоматическое встряхивание порошка когерера происходило при детектировании телеграфного искрового сигнала синхронно и синфазно с помощью отрицательной обратной механической связи. В 1905 г. А.С. Попов стал первым выборным ректором Санкт-Петербургского электротехнического института.

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-286-

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные этапы развития техники радиоприема

В России А.С. Попов осуществил передачу радиограммы на расстояние 250 м. 1896 г. – в Англии итальянец Г. Маркони 2 июня подал заявку на па-

тент и продемонстрировал работу аппаратуры для приема радиосигналов. 1897/1898 гг. – на кораблях Балтики с помощью радиоаппаратуры был

успешно осуществлен обмен радиотелеграммами.

1900 г. – на IV Всемирном электротехническом конгрессе в Париже А.С. Попову за изобретение радиоприемного устройства присуждены Золотая медаль и диплом.

1901 г. – в приемном устройстве использована входная цепь на основе резонансного контура (рис. П2).

Маркони осуществил первую радиосвязь между Европой и Америкой, за что был удостоен Нобелевской премии.

Рис. П2. Структурная схема приемного устройства с входной цепью на основе резонансного контура

Рис. П3. Структурная схема приемника с гетеродином

В первые годы XX века в приемном устройстве начинает применяться дополнительный генератор – гетеродин (гетеродинный приемник) (рис. П3). Обеспечен прием на слух радиотелеграфных сигналов.

1904 г. – изобретение двухэлектродной лампы английским ученым Джоном Флемингом.

1906 г. – изобретентриодамериканскиминженеромЛидеФорестом. 1906–1908 гг. – получает широкое применение кристаллический де-

тектор.

1907 г. – преподаватель Петербургского технологического института Борис Львович Розинг подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображения на расстоянии». Б.Л. Розинг стал основоположником электронного телевидения.

1910 г. – Коваленков предложил схему приемника прямого усиления (рис. П4).

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-287-

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные этапы развития техники радиоприема

Рис. П4. Структурная схема приемника прямого усиления

Рис. П5. Структурная схема приемного устройства с регенератором

1913 г. – Армстронг (США) предложил схему регенератора (Р), основным преимуществом которой явилось значительное уменьшение сопротивленияколебательногоконтураиповышениечувствительностиприемника(рис. П5).

1915 г. – начинается ламповый период в развитии техники радиоприема (изобретена лампа была много раньше и использовалась в качестве детектора в 1908–1909 гг., но качество было хуже, чем у кристаллического детектора). В 1915 г. появляются лампы с высоким вакуумом, что резко повышает их качество. Электронная лампа начинает использоваться вначале для усиления низкой частоты после детектирования.

1917 г. – Леви (Франция), Шоттки (Англия) предложили супергетеродинную схему радиоприемного устройства (рис. П6).

1918 г. – Организация Нижегородской радиолаборатории, ставшей первым НИИ страны в области радио.

1922 г. – советский радиофизик О.В. Лосев показал возможность усиления и генерирования электрических колебаний с помощью кристаллических детекторов. Им были обнаружены падающие участки вольтамперной характеристики диода. Практического применения в то время открытие не нашло.

1922 г. – Армстронг предложил схему сверхрегенеративного прием-

ника.

1923 г. – появилась первая многоэлектродная лампа – двухсеточная лампа (тетрод).

1931–1932 гг. – супергетеродинная схема приемника становится самой распространенной.

Середина тридцатых годов – начинается применение радиосигналов с частотной модуляцией (до этого использовалась амплитудная модуляция).

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-288-

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные этапы развития техники радиоприема

Рис. П6. Структурная схема супергетеродинного радиоприемного устройства

1937 г. – В.А. Котельников и др. разработали радиоприемник для приема радиотелеграфных сигналов на одной боковой полосе частот, обеспечив высокую помехоустойчивость приемника.

Конец 30-х – начало 40-х годов – развитие теории и техники радиоимпульсного приёма для нужд радиолокации и многоканальной радиорелейной связи.

1937 г. – прошло успешное испытание первой в СССР импульсной радиолокационной станции.

1939 г. – серийное производство в СССР радиолокационных станций дальнего обнаружения.

В сороковые годы ХХ века происходит формирование основ современной (статистической) теории связи в трудах В.А. Котельникова по теории потенциальной помехоустойчивости (1947) и К.Э. Шеннона по теории информации (1948). Отдельные вопросы этой теории рассматривались в более ранних трудах Х. Найквиста (1928), Р. Хартли, Д.В. Агеева (1935), А.Я. Хинчина (1938), А. Н. Колмогорова (1941) и Н. Винера (1943).

1948 г. – создание Браттейном, Бардиным и Шокли биполярного транзистора (фирма «Белл телефон лабораториз»). Это изобретение хранилось в строгом секрете, начиная с декабря 1947 г., когда Уолтер Браттейн и Джон Бардимн создали действующий транзистор. Исследования по созданию транзистора продолжались более 10 лет. Первые транзисторы были точечноконтактные на основе точечного контакта металл-полупроводник. Достичь высоких показателей с использованием таких транзисторов невозможно.

1949 г. – в СССР начались работы по созданию усилительных полупроводниковых приборов на основе транзисторов.

1951 г. – в фирме «Белл» создан плоскостной транзистор. Начало 50-х годов – создание РПрУ на транзисторах.

1954–1956 гг. – создание советскими учеными Басовым и Прохоровым и американским ученым Таунсом квантовых усилителей (лазеров) (рис. П7).

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-289-

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные этапы развития техники радиоприема

Рис. П7. Функциональное обозначение квантового усилителя

1958 г. – Японский физик И. Исаки создал туннельный диод, способный выполнять функции, свойственные активным электронным элементам.

Начало 60-х годов ознаменовано появлением интегральных микросхем (ИМС), которые стали интенсивно вытеснять дискретные компоненты из цифровой аппаратуры, а затем и из аналоговой.

1963 г. – начало развития техники ИМС СВЧ диапазона.

Середина 60-х годов – разработка РПрУ с использованием ИМС малого уровня интеграции. Разработка РПрУ с параметрическими усили- телями. Создание спутниковых систем связи. В СССР – это система «Орбита».

1971 г. – Bell System (США) предложило создать сотовую (Cellular) структуру сети, когда сравнительно маломощные базовые приемопередающие станции расположены в центрах зон – сот и в смежных сотах используются разные частотные каналы, а в несмежных сотах можно повторно использовать те же частоты.

Конец 60-х – начало 70-х годов – появление универсальных про- граммно-перестраиваемых и наращиваемых модулей цифровой аппаратуры, изготовленных в виде интегральных микросхем, получивших название микропроцессоры.

Конец 70-х – начало 80-х годов – интенсивное внедрение цифровой обработки сигналов в технику радиоприема. Начало коммерческой эксплуатации первых сотовых сетей. Сети первого поколения были основаны на аналоговой передаче речи (обычная частотная модуляция) и упрощенной передаче цифровых команд управления (сигнализации).

70-е годы – появление программируемых логических матриц (ПЛМ), программируемой матричной логики (ПМЛ) и базовых матричных кристаллов (БМК). Стоимость и сроки проектирования на их основе полузаказных БИС/СБИС снизились в 3–4 раза по сравнению со стоимостью и сроками проектирования полностью заказных схем.

80-е годы – появление средств персонального коммуникационного сервиса.

1982 г. – появление первого сигнального процессора. Сигнальные процессоры представляют собой микропроцессоры, которые наиболее приспособлены для обработки сигналов в реальном масштабе времени (в первую очередь это относится к звуковым сигналам и сигналам изображения). Типичными примерами применения сигнальных процессоров являются цифровые фильтры, системы связи, модели и др.

90-е годы XX века:

освоение все более высокочастотных диапазонов;

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-290-

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные этапы развития техники радиоприема

все более широкое применение цифровых устройств обработки сигналов; решение проблем комплексной адаптации приемника к условиям приема;

развитие систем автоматизированного проектирования устройств приема и обработки сигналов;

переход к цифровым системам телекоммуникаций; формирование общероссийской цифровой телефонной сети; широкое использование воло- конно-оптических средств связи; развитие спутниковых телекоммуникационных систем;

развитие спутниковых радионавигационных систем;

развитие сотовых радиотелефонных систем связи;

внедрение цифровой системы GSM (начало положено в 1982 г.); передача сигнала осуществляется на частотах 880–915 МГц, прием – на 925– 960 МГц.

Первые годы XXI века – развитие методов и средств фотоники, функциональной электроники, квантовой электроники, волоконной оптики, применении сверхбольших и сверхбыстродействующих интегральных схем, расширение возможности адаптации к изменениям внешних условий, использование автоматизированных методов контроля и поиска неисправностей.

Устройства приема и обработки сигналов. Учеб. пособие

-291-