История отрасли пособие

Р.Раунд разработал электронный генератор, получившего название генератора по схеме емкостной трехточки. Почти одновременно был разработан еще ряд ламповых генераторов, наиболее широкое распространение из которых получили устройства инженеров Логвуда (1916 г.) и Эзау (1916 г.).

Французский физик П.Ланжевен совместно с русским учёным К.Шиловским разработали гидролокатор, состоявшим из излучателя ультразвука и гидрофона - приёмника ультразвуковых колебаний.

1915 г. Дж. Карсон из фирмы Fvtrika Telephone на основе математического анализа модуляции сигналов изобрелоднополосную модуляцию, которая экономила как мощность, так и полосу пропускания в проводных и беспроводных системах связи.

В.П.Вологдин разработал электрогенератор для бортовой радиостанции самолета "Илья Муромец".

П.Ланжевен и К.Шиловский изготовили первый гидролокатор на основе радиотелеграфного генератора.

Инженер американской фирмыWestern Electric Р.Хартлей разработал электронный генератор электрических колебаний, получивший название "индуктивной трехточки".

1916 г. Поль Ланжевен и Константин Шиловский совместно провели эксперимент по обнаружению с помощью ультразвука подводных лодок. Расстояние до обнаруженной лодки рассчитывалось с учетом скорости звука в воде (V= 1500 м/сек) по формуле

L = 0.5* V* (t1 - t2)

(4.1.)

И.И.Фрейман ввел в практику терминырадиотехника вместо беспроволочного телеграфа, радиовещание взамен – широковещание.

П.Ланжевен и К.Шиловский подали во Франции заявку на"Способы и устройства для генерирования направленных подводных сигналов для дистанционного обнаружения подводных препятствий" - прибор для подводной эхолокации, названный эхолотом, в котором генерация ультракоротких упругих волн производилась на основе пьезоэффекта.

1917 г. П.Ланжевен предложил для эхопеленгатора использовать кварцевый излучатель с усилителем.

Немецкий инженер Кюн разработал одноламповый генератор с индуктивностями в анодной и сеточной цепях. Обратная связь в схеме осуществлялась через внутриламповую емкость анод-сетка.

1918 г. Инженер из компании Western Electric Company Эдвин Колпитц предложил емкостную трехточечную схему генератора. В основе схемы лежала емкостная связь между цепью анода и управляющей сетки.

В.Шоттки (Германия) и Э.Армстронг (США) предложили принцип супергетеродинного приема. До его изобретения радиоприемники строились по принципу прямого усиления (рис.70), согласно которому принятый антенной радиосигнал усиливался, затем в детекторе производилось отделение полезного сигнала от несущей частоты, который вновь усиливался и поступал на источник звука.

Рис. 70. Структурная схема приемника прямого усиления

При супергетеродинном приеме(рис.71) поступивший в антенну радиосигнал после предварительного усиления поступает в смеситель, где выделяется сигнал промежуточной (разностного от принятого сигнала и сигнала вспомогательного генератора(гетеродина)) частоты. Сигнал промежуточной частоты вновь усиливается, затем детектируется и полезный сигнал поступает на усилитель низкой частоты. Использование супергетеродинного приема обеспечивает хорошую избирательность радиосигналов, низкий уровень шумов, высокую чувствительность.

Рис. 71. Структурная схема супергетеродинного приемника

Проведена первая эхолокация (обнаружение) подводной лодки на расстоянии более 1500 м.

1919 г. Махтс получил патент в Германии на систему со спиральной разверткой отображения информации на экране электронно-лучевой трубки и визуальной индикацией положения отражающего радиоволны объекта.

1920 г. М.В.Шулейкин разработал основы современной теории отражения радиоволн в ионосфере.

1921 г. В.И.Бекаури разработал метод дистанционного радиоуправление минами.

Начало применения в радиоприемных устройствах вместо телефонов специальных преобразователей – громкоговорителей.

Американскими радиолюбителями открыт эффект сверхдальнего распространения радиосигналов в коротковолновом диапазоне.

1922 г. Дж.Карсон опубликовал статью, в которой привел математические доказательства нецелесообразности использования частотной модуляции для узкополосной передачи.

А.Тейлор и Н.Юнг (США) повторили опыт Попова по выявлению эффекта задержки радиосигналов.

1923 г. П.Н.Куксенко и А.Л.Минц запатентовали феррорезонансную схему, в которой настройка приемного контура в диапазоне от500 до 2000 м осуществлялась перемещением специального железного сердечника. После разработки специальных материалов (феррокарт, магнетит, карбонит и др.), состоящих из тонкого молотого порошка, прессуемого в твердую массу с помощью связующих изолирующих материалов, этот метод стал применяться для настройки катушек приемников.

1924 г. Американский инженер Эдвард Келлог запатентовал конический громкоговоритель со звуковой катушкой.

Американский физик Раймонд Хейзинг продемонстрировал особый вид модуляции радиоволн, в которой информация представлена длиной и порядком регулярно повторяющихся импульсов. Этот вид получил названиеши-

ротно-импульсной модуляции – ШИМ.

Компания Hazeltine Electronic Corp. разработала систему автоматической регулировки громкости.

28 июля 1924 г. Совет Народных Комиссаров СССР принял Постановление "О частных приемных радиостанциях", закрепившее за гражданами страны право владения собственным радиоприемником. С выходом постановления начато производство бытовых радиоприемных устройств в СССР.

Трестом заводов слабого тока в .гМоскве был выпущен первый промышленный бытовой радиоприемник- ЛДВ ("Любительский Детекторный Вещательный"). Он имел фиксированную настройку на волну радиостанции им. Коминтерна. В приемнике применялся кристаллический детектор с"активной точкой". С помощью небольшой рукоятки к поликристаллу природного полупроводника подводилось острие стальной проволоки. После нескольких попыток удавалось "нащупать" детектирующий p-n-переход на границе "острие-кристалл" и - в наушниках слышалась передача.

В СССР выпущен первый ламповый радиоприемник"Радиолина", состоявший из нескольких блоков. Первый из них содержал настраиваемый

контур с диапазоном 450-3400 м. К нему присоединялись блоки детектора и резонансного и низкочастотного усилителей.

Рис.72. Радиоприемники П-5, П-8-1924, Радиолина

1925 г. А.Тейлор и Н.Юнг провели первое радиозондирование атмосферы с целью определения высоты ионизированного слоя.

Французский физик Поль Ланжевен построил мощный излучатель высокочастотных акустических колебаний, сконструировал подводный ультразвуковой кварцевый передатчик.

1926 г. Гаролдом Уиллер, сотрудник фирмы Hazeline Corp., на основе использования свойств обратных связей предложил схемуавтоматической регулировки усиления (АРУ) для радиоприемников с амплитудной модуляцией, которая обеспечивала практически постоянную громкость в широком диапазоне изменений уровня высокочастотных сигналов.

С.Уда и Х.Яги, сотрудники университета Тохоку (Япония), разрабатывая антенны для электромагнитной связи, размеры которых были большими по сравнению с длиной волны, впервые использовали интерференцию для повышения усиления и направленности проволочных антенн.

1 января вступила в строй Владивостокская радиовещательная станция.

1927 г. Л.А.Минц изобрел устройство для осуществления принципа частотной модуляции в передатчиках и использовал его на коротковолновой радиостанции.

А.Минц экспериментально подтверждает возможность использования коротких волн для дальней радиосвязи.

1930 г. Л.И.Мандельштамм предложил радиоинтеференцинный метод измерения расстояний. При помощи радиоволн, длина которых была точно известна, определялось число волн, "укладывающихся" на данной дистанции (излучаемых в одном ее конце и отраженных от другого). На этой основе в

дальнейшем были построены радиодальномеры, позволявшие измерять расстояния с большой точностью до нескольких сотен километров.

1931 г. А.Л.Минц предложил блочную конструкцию радиопередатчиков, где каждый его узел представлялся в виде отдельной самостоятельной конструкции (блока), что позволило ускорить проведение ремонта.

Г.Маркони исследовал передачу микроволн и в следующем году установил первую радиотелефонную связь в СВЧ диапазоне.

1932 г. Советский инженер Р.Ниренберг сконструировал и построил акустическую систему самонаведения торпеды на движущийся корабль. Он также разработал систему управления самолетами по радио, первый отечественный автопилот АП-1.

1933 г. В.А.Котельников разработал теоретические положения о возможности передачи аналоговой информации с ограниченным спектром -по следовательности импульсов (теорема Котельникова).

Э.Армстронг разработал принцип частотной модуляции, при которой частота модулированного сигнала прямо пропорциональна уровню сигнала информации. Использование этого вида модуляции улучшает качество передачи, особенно музыкальной, повышает помехоустойчивость, но поскольку спектр частотно-модулированного сигнала значительно шире амплитудномодулированного, то требуется использовать высокочастотные диапазоны.

Рис.73. Принцип частотной модуляции

1934 г. Английский ученый Роберт Александр Ватсон-Ватт получил первый патент на устройство для обнаружения и определения местоположения движущихся целей, а также определения расстояний до них методом "радиоэхо". Это устройство было названо радиолокатор или радар (RADAR

– Radio Detection And Ranging).

1935 г. Под руководством П.К.Ощепкова изготовлен отечественный радиолокатор РУС-1 (радиоулавливатель самолетов) по идее В.М.Черня.

Чарлз Трэвис разработал в фирме"RCA" систему автоматической подстройки частоты (АПЧ) радиоприемников.

Армстронг экспериментально доказал возможность высококачественной передачи сигналов с помощью частотной модуляции.

1936 г. Под руководством Б.К.Шембеля создана радиолокационная станция "Стрела", способная обнаруживать объекты на расстоянии до 5 км.

1937 г. П.Ощепков предложил систему кругового обзора радиообнаружения самолетов "Электровизор" с дальностью действия 100-200 км и отображением информации на экране электронно-лучевой трубки.

1938 г. Проведены экспериментальные испытания первого советского радиолокатора, работавшего в метровом диапазоне частот.

1939 г. В СССР разработаны и пущены в производство первые отечественных радиолокационные станции (РЛС) "Ревень" и "Редут", работающие в импульсном режиме излучения радиозондирующих импульсов. Эти РЛС позволяли обнаруживать самолеты на расстоянии до 100 км.

1943 г. Верховный суд США в деле "Соединенные Штаты против Маркони", основываясь на выданном Н.Тесла в 1897 г. патенте, признал Тесла изобретателем радио.

1944 г. Разработан принцип кварцевой стабилизации частоты генераторов радиопередатчиков.

1945 г. Английский писатель-фантаст Артур Кларк в журнале"Wireless World" предсказал возможность запуска спутников на геостационарную ор-

биту: "Искусственный спутник земли на определенном расстоянии от -по верхности будет совершать один оборот каждые24 часа. То есть постоянно оставаться над одной точкой земного шара. Из-за чего он будет в пределах прямой видимости почти половины поверхности земли. Три ретрансляционных станции, расположенные на этой орбите в пределах120 градусов, позволят охватить всю планету телевидением и радиосвязью".

В СССР инженер Л.Термен разработал первое дистанционное подслушивающее устройство, в котором звук снимался лучом с мембраны, колебавшейся в такт речи.

1955 г. В СССР проведены первые опыты стереофонических передач, а также освоение ультракоротковолнового (УКВ) диапазона, на котором осуществлялось радиовещание с частотной модуляцией сигнала.

1958 г. В Англии началось регулярное радиовещание в стереофоническом режиме.

1960 г. Л.М. Кононович предложил систему звукового стереофонического радиовещания с полярной модуляцией.

1962 г. В США состоялся запуск первого коммуникационного спутника "Telstar-1" с активным ретранслятором, предназначенный для передачи телевизионных сигналов, телефонных, телеграфных и радиосообщений по всей территории земного шара.

1964 г. Принята в эксплуатацию первая международная система спутниковой связи "Интелсат".

В Дальневосточном политехническом институте(ныне ДВГТУ) произведен первый набор на специальности"Электроакустика и ульразвуковая техника" и "Конструирование и производство радиоаппаратуры".

1965 г. Запущен первый советский спутник связи "Молния-1", на борту которого была установлена ретрансляционная аппаратура. Спутник осуществлял передачи программ телевидения и дальнюю двустороннюю многоканальную телефонную, фототелеграфную и телеграфную связи.

1966 г. В Дальневосточном политехническом институте создан факультет радиоэлектроники и приборостроения для подготовки специалистов в области радиотехнических устройств и систем.

1995 г. Европейский Радиовещательный Союз принял телекоммуникационной стандарт ETS 300401, разработанного в рамках международного проекта "Эврика-1,47/DAB". Стандарт определяет основные положения цифрового радиовещания, обеспечивающих высокое качество звуковоспроизведения, возможность передачи программ"радио мультимедиа", сочетающих звуковую, графическую, видео, текстовую и другие виды информации.

В начало

5. ЗВУКОЗАПИСЬ И ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

Музыка - это мыслящий шум.

Виктор Гюго

Первые попытки звукозаписи с помощью механических музыкальных инструментов были предприняты вXVI-XVII вв. Наиболее распространенной формой стала музыкальная шкатулка, внутри которой размещались несколько рядов звучащих трубок, меха и деревянный или металлический валик со шпильками. На валик "записывалось" по одной мелодии. Известны самые различные конструкции и формы музыкальных инструментов, начиная от поющих табакерок и кончая большими часами с боем. Инструмент полу-

чил простое название шарманка от начальной строки немецкой песенки "Scharmante Katarine". Корпуса шкатулок изготавливались из ценных пород древесины и зачастую представляли собой произведения искусства. Звучание шарманок зависело от их размеров. Чем шкатулка была больше, тем громче и приятнее звучала мелодия.

Рис.74. Музыкальные шкатулки

Вконце XIX в. инструмент был усовершенствован, валики были заменены на перфорированные круги, на которые записывали уже несколько мелодий. Диски были различного диаметра в зависимости от размера шкатулки. Механизм шкатулки состоял из металлического цилиндра(валика) со штифтами, заводного механизма и стальной гребенки. При вращении вала штифты, задевая за зубья гребенки, воспроизводили от 4 до восьми мелодий.

Вто же время началом развития систем записи звуковых колебаний принято считать 1857 г., когда Л.Скотт произвел первый опытзаписи звука. Создателем первых действующих аппаратов для записи и воспроизведения звука стал Т.Эдисон. С конца XIX в. начали развиваться механические системы звукозаписи, затем электромеханические системы. С двадцатых годов

ХХв. стали использоваться электрические устройства для записи звука, ламповые и затем транзисторные устройства записи и воспроизведения звука. В конце XX в. был осуществлен переход к цифровым методам записи звука на компакт-дисках с бесконтактным лазерным воспроизведением.

Хронология

1857 г. Леон Скотт предложил аппарат для записи звуковых сигналов, названный им фонаутографом. Основным блоком его устройства был эллипсоид, в одном из фокусов которого размещался источник звука. Запись производилась страусиным пером на покрытой сажей поверхности барабана, вращавшегося с помощью часового механизма с гирей или рукояткой.

1877 г. Шарль Кро передал в академию наук Франции проект устройст-

ва, реализующего "процесс записи и воспроизведения явлений, воспринимае-

мых слухом", названный им палеофоном. Кро предлагал в этом приборе производить запись на покрытый сажей плоский диск или валик, затем с помощью фотографической съемки перенести записанный звуковой след на клише, изготовленное из прочного вещества, и полученную таким образом пластинку использовать для воспроизведения записи.

Томас Эдисон получил патент на устройство для записи и воспроизве-

дения звука – фонограф. "Однажды, когда я работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона(тоненькой стальной пластинкой), к которой была припаяна игла. Благодаря дрожанию пластинки, игла уколола мне палец, что заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой

записи - отчего бы пластинке не заговорить? Вот и вся история: не уколи я палец - не изобрел бы фонографа!" - вспоминал Томас Эдисон. Первый аппарат представлял собой деревянную подставку, на которой на двух подпорках был установлен снабженный на одном конце ручкой металлический цилиндр, покрытый слоем оловянной фольги. Цилиндр, надетый на ось, вращался в металлическом барабане, поверхность которого была покрыта винтообразными желобами. В качестве преобразователя звуковых волн Эдисон использовал рожок с тонкой мембраной у узкого конца. При записи входящие с широкой стороны рожка звуки вызывали колебания мембраны, к которой крепилась игла. При вращении ручки рожок вместе с иглой медленно двигался вдоль цилиндра и иголка выдавливала на фольге дорожку, формируя на ней спиральную канавку (звуковую дорожку) записи, глубина которой соответствовала громкости звука. При воспроизведении игла двигалась по канавке, заставляя вибрировать тонкую мембрану в такой же последовательности, как и при записи и механические ее колебания преобразовывались в звуковые с помощью рожка. В целях усовершенствования фонографа Эдисонпроводил большое количество опытов, подбирая состав покрытия валика, мембраны, рупора, механизмы вращения валика.

В целях популяризации фонографа Эдисон опубликовал в 1878 г. статью в "North American Review", содержавшую перечень возможных применений этого прибора:

•диктовка писем без применения стенографии;

·издание фонографических "книг" для лиц, потерявших зрение или слепых от рождения;

·изучение ораторского искусства;

·воспроизведение музыки;

·запись семейных выступлений, воспоминаний, голосов родных и т. п.;

·изготовление музыкальных шкатулок и игрушек;

·говорящие часы, подающие членораздельные словесные сигналы;

·правильная передача фонетики иностранных языков;

·для педагогических целей: повторение объяснений учителя и т. п.;

• в сочетании с телефоном - для записи передачи при отсутствии вызванного абонента, для ретрансляции и других задач связи.

Рис.75. Фонографы Эдисона

Первые фонографы обладали рядом существенных недостатков. Так, например, при ручном вращении рукоятки было трудно получить равномерное вращение цилиндра, как при звукозаписи, так и при воспроизведении. Записи были не долговечны ввиду малой сохранностью звуковой бороздки, оставляемой иглой на оловянном листе, транспортировка фонограмм была практически невозможна. При следующем использовании оловянных фонограмм воспроизведение звука становилось все хуже и хуже.

1878 г. Сконструирован заводной пружинный механизм, что обеспечивало вращение валика, как при звукозаписи, так и при репродукции с постоянной угловой скоростью.

1881 г. Ч.Тайнтер, занимаясь улучшением фонографа Эдисона, предложил свою конструкцию фонографа: "Конструкция моего фонографа была такова: конец острого штиля скользит по поверхности большого круглого диска, на который и записываются звуковые колебания. Этот диск может