Презентация на тему История радиосвязи

через открытое пространство можно считать итальянского физиолога Луиджи Гальвани,

который в 1771 г. продемонстрировал как искровые разряды, полученные с помощью электростатической машины действуют на небольшом расстоянии на мышцу препарированной лягушки, вызывая ее сокращение.

Передача информации на большие расстояния без проводов с помощью радиосигналов имеет огромное значение. Особенно это важно при осуществлении связи с подвижными объектами, когда проводные или оптические каналы вообще не могут быть реализованы.

природе электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве.
Однако экспериментально

подтвердить наличие электромагнитных волн Фарадей лично не успел.

М. Фарадей

Опыт Фарадея по обнаружению
электромагнитной индукции

Английский физик Майкл Фарадей в начале 19 века открыл связь электрических и магнитных явлений - электромагнитную индукцию

г. высказал гипотезу о том, что свет имеет электромагнитную

природу.

В 1873 году Максвелл опубликовал «Трактат по электричеству и магнетизму», в котором развил и дополнил идеи Фарадея и создал законченную теорию электромагнитного поля.

Д.К. Максвелл

Максвелл заложил основы современной классической электродинамики. Он вывел уравнения,  описывающие электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах (уравнения Максвелла).

Уравнения Максвелла положены в основу теории распространения электромагнитных волн.

1) напряжённостью электрического поля и 2) магнитной

индукцией .
Эти величины определяют силы, действующие со стороны поля на заряды и токи, распределение которых в пространстве задаётся плотностью заряда р (зарядом в единице объёма) и плотностью тока j (зарядом, переносимым в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению движения зарядов).

подтвердил теорию Максвелла.
Он продемонстрировал, что радиоизлучение обладает всеми свойствами волн, которые

стали называть радиоволнами.
Генрих Герц впервые использовал отражающие металлические параболические зеркала для концентрации излучения радиоволн в определенном

Генрих Герц

направлении.
Г. Герц измерил скорость света.
В качестве антенн Герц исполь-зовал рамочный резонатор и линейный вибратор с искровыми промежутками ( см. рис.) Демонстрационные опыты прово-дились Герцем на расстоянии 10 м.

Герц не применил открытые им электро­магнитные волны для связи. Он стремил­ся познать их природу.
Но его работы создали необходимые предпосылки для возникновения радиотехники.

Опыт Герца

возрасте 37 лет. За свою короткую жизнь он сделал очень

много.
До сих пор «вибратор Герца» или «диполь Герца» применяется как простейшая классическая антенна.

Известный английский физик Дж. Дж. Томсон охарактеризовал значение работ Герца так: "Подобно открытию Фарадеем электромагнитной индукции, оно имело огромное влияние на циви­лизацию".
Его именем названа единица час­тоты — Герц (Гц) — одно колебание в секунду. А "волны Герца " получили название " радиоволны ".

После публикаций Г. Герца об экспери-ментальном доказательстве существования электромагнитных волн французский физик Эдуард Бранли в 1890–1891 г. г. открыл эффект резкого изменения проводимости металлических порошков при воздействии на них электромагнитного излучения. После окончания излучения порошок вновь оказывался плохо проводящей средой только в результате механического сотрясения.

Эдуард Бранли

1889-1990 г.г. создал индикатор электромагнитного излучения, названный им когерером.

Когерер О. Лоджа представлял собой стеклянную трубку с двумя электродами, наполненную металлическими опилками.

Оливер Лодж

Когерер Лоджа

С помощью этого индикатора О. Лодж провел ряд экспериментов, подтвердивших и развивших результаты Г. Герца. При этом ему пришлось использовать специальное механическое устройство для непрерывного встряхивания когерера, чтобы он постоянно был готов к регистрации электромагнитного излучения.

Однако дальнейших исследований в области практического применения своих наработок Лодж не провёл. 

профессор Александр Степанович Попов продемонстрировал работу устройства, предназначенного для

приёма и регистрации электромагнитных волн.
Прибор реагировал электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца.
По сравнению с прибором Лоджа Попов внёс в конструкцию усовершенствования.
В радиоприёмнике Попова молоточек, встряхивавший когерер (трубку Бранли), работал не от часового механизма, а от принимаемых радиоимпульсов.

А. С. Попов

Созданный А.С.Поповым прибор был вполне пригоден для практической беспроводной телеграфии. Сам Попов приспособил прибор для улавливания атмосферных электромагнитных волн, под названием «грозоотметчик»

7 мая 1895 г. считается в нашей стране днём рождения радио - одного из величайших изобретений XIX века.

С. Попов осуществил радиопередачу осмысленного текста: "HEINRICH HERTZ".
Таким

образом, русский изобретатель отдал должное великому ученому-физику Генриху Герцу, впервые исследовавшему электромагнитные волны.
После успешной демонстрации приемника Попов приступил к его усовершенствова­нию.
Однако из-за своей скромности и бескорыстия Попов А.С. не закрепил за собой собственности на изобретение, не взяв никакого патента. Академик А. Н. Крылов впоследствии назвал это качество Попова «идеализмом»

В 1896 году в журнале «Журнал РФХО», имевший международную рассылку, увидела свет публикация профессора Попова А.С. «Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний». Это была первая в мире публикация по передаче информации с помощью электромагнитных колебаний.
В 1899 г. А. С. Попов от Морского министерства был командирован в Англию и Францию для заключения договора с заводом Дюкрете о совместном изготовлении радиостанций, основанных на техническом решении Попова. Дальность радиосвязи, обеспечиваемая радиостанцией, в это время достиг­ла 45 км в процессе спасательных работ в Балтийском море.

Поповым А.С. своего приемника) в печати появились сведения о

том, что итальянец Гульельмо Маркони открыл способ «беспроволочного телеграфирования».
2 июня 1896 г. он получил патент на устройства для «беспроволочного телеграфирования» и лишь после этого ознакомил публику с конструкцией своего изобретения. За внедрение радиосвязи в практическое пользование Маркони получил в 1909 г. Нобелевскую премию

Американским Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) в Санкт-Петербурге установлена бронзовая мемориальная доска «Milestone», на которой отлита надпись: «Вклад А. С. Попова в развитие радиосвязи: 7 мая 1895 года А. С. Попов продемонстрировал возможность передачи и приема коротких и продолжительных сигналов на расстояние до 64 метров посредством электромагнитных волн с помощью специального переносного устройства, которое реагировало на электрические колебания, что стало определяющим вкладом в развитие беспроволочной связи».
В Швейцарии установлена такая же доска «Milestone», свидетельствующая о том, что Маркони начал свои опыты по беспроволочной телеграфии 25 сентября 1895 г.

же изобрел радио, Попов или Маркони, чей это национальный

приоритет? Постепенно многие ученые мира пришли к мнению, что говорить об изобретении радио одним человеком некорректно. Радио — детище коллективное, интернациональное, созданное не единовре­менно, а поэтапно, совокупными вкла­дами ряда ученых.
Таким образом, если быть справедливым, то и Маркони, и Попов, и ряд других физиков являются соавторами изобретения радио, в том числе невозможно себе представить изобретение радио без работ Максвелла, Герца, Лоджа. Вообще, параллельные и независимые достижения являются нормальной мировой практикой.

В 1993 г. 28-я Генеральная конференция ЮНЕСКО приняла резолюцию "Празднование 100-летия радио", в которой было сказано: "...в 1995 г. исполняется 100 лет со дня создания практической системы передачи и приема сигналов с помощью электромагнитных волн... Это важное открытие в развитии радио благодаря усилиям ряда ученых и инженеров, которые заложили основу современной радиотехники и наиболее популярных средств массовой коммуникации, следует рассматривать как общее насле­дие человечества".
Таким образом, именно 1895 г. – год, в котором А.С. Попов продемонстрировал свой прибор, считается началом наступления на нашей планете эры радио.

ученого-электротехника Николу Тесла, именем которого названа единица маг­нитной индукции

(Тл).

В 1893 г., за три года до первых опытов Г. Маркони, он разработал основные элементы радиосистемы, в том числе передат­чик и приемник, настроенные в резо­нанс, в 1895 г. передаёт радиосигналы на расстояние 30 миль.

В 1943 г., через полгода после смерти Н. Теслы, американский суд официально под­твердил его приоритет в изобре­тении радио.

Н. Тесла

инженер.
Тесла – первооткрыватель "ра­диотелемеханики". Он впервые осуще­ствив управление судном

по радио на большом расстоянии. Он придумал переменный ток, трансформатор, электрогенератор и электродвигатель.

Тесла четко определил несколько основных "признаков радио": антенна, заземле­ние, передатчик и приемник, на­строенные в резонанс. Н. Тесла ука­зывал, что если высокочастотный сиг­нал пропустить через катушку и кон­денсатор, то возникнет "резонансный эффект". И хотя он запатентовал часть своей ра­диосистемы с описанием аппаратуры, он никогда не занимался ее коммерче­ским применением и даже не удосу­жился объявить об этом в печати. Н. Тесла указывал, что Г. Маркони заимствовал идеи из 17 (!) его патентов).

Более 100 лет назад Н. Тесла пред­сказывал возможность создания «ра­диотелефонных приемников, дешевых и портативных - не более наручных часов», позволяющих передавать и слушать сообщения «по всему земно­му шару» - прообраз нынешних мобильных радиотелефонов.

1897 г. А.С. Попов стал проводить опыты установления радиосвязи

между кораблями в Кронштадтской гавани. Ему удалось установить связь на 5 км.

6 июля 1897 г. — Маркони на итальянской военно-морской базе Специя передаёт фразу Viva l’Italia из-за линии горизонта — на расстояние 18 км.

1898 г. . Фирма Дюкрете приступила к серийному производству радиостанций по системе Попова А.С.

В 1898 г. Маркони осуществил передачу радиосигналов через Ла-Манш. Применил открытие немецкого ученого К.Ф. Брауна – колебательный контур.

оказании помощи потерпевшему аварию броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин», который сел

на камни у юго-восточного берега острова Гогланд в Финском заливе.

Для управления восстановительными работами работами была создана первая в мире радиолиния протяженностью 45 км.
Научное руководство созданием радиолинии осуществлялось А. С. Поповым и его ассистентом П. Н. Рыбкиным

на борту ледокола «Ермак», стало возможным спасение рыбаков, унесенных

на льдине в открытое море.









В 1900 г. профессор Попов А.С. продемонстрировал на Всемирной выставке в Париже свою радиостанцию и получил золотую медаль и диплом.
В одном из корпусов электромеханического завода Кронштадского военного порта при Попова А.С. организована мастерская для ремонта и производства радиостанций.

Так в 1900 году возникла российская радиопромышленность.

Таким образом в 1989 году началось эффек-тивное практическое применение радиосвязи на море.

через Атлантику между Великобританией и Канадой.
Попытки Маркони запатентовать свое

изобретение в других странах, кроме Англии и Италии, не увенчались успехом, так как в большинстве из них уже было известно открытие А. С. Попова.

1903 г. Профессор Попов А. С. и его аспирант Лифшиц С.Я. передали звуки голоса по радио искровым передатчиком и приемом детекторным приемником, открыв эру радиотелефонии.

4 января 1904 г. А.С. Попов на III Всероссийском электротехническом съезде прочитал доклад «Телефонирование без проводов»

1906 г. — Реджинальд Фессенден и Ли де Форест (США) предложили метод амплитудной модуляции радиосигнала, что позволило передавать в эфире речь с хорошим качеством и разборчивостью.

радиопередатчик весом около 7 кг и разместил его на

самолете. Дальность радиосвязи составляла 1,5 км.

В 1912 г. благодаря ра­диоаппаратуре Маркони было спа­сено 712 человек с "Титаника".

В 1915 г. Джон Карсон из фирмы America Telephone & Telegraph изобрел однополосную модуляцию (SSB)







.


 

принцип супергетеродинного приемника. Принцип супергетеродина позволил значительно улучшить чувствительность

и избирательность радиоприемников в широком диапазоне частот. Через несколько лет супергетеродин вытеснил практически все типы радиоприемников и до настоящего времени остается основным принципом построения радиоприемных устройств.

российский научно-исследовательский центр в области радиотехники. Ведущим ученым и организатором

НРЛ был – Михаил Александрович Бонч-Бруевич), российский ученый-радиотехник, член-корреспондент АН СССР (1931).

В марте 1919 НРЛ начала производство приемно-усилительных радиоламп. Осенью 1920 специалисты НРЛ установили на Ходынской радиостанции в Москве радиотелефонный передатчик мощностью 5 кВт.

С 1932 профессор Ленинградского института инженеров связи, ныне носящего его имя. Под руководством Бонч-Бруевича изучались особенности распространения коротких волн,

разработаны первые в мире коротковолновые направленные антенны и построены коротковолновые линии дальней радиосвязи. Занимался исследованиями ионосферы, ультракороткими волнами и их практическим применением, в том числе в области радиолокации

(впоследствии – академик АН СССР) разработал первую в России

ламповую армейскую радиостанцию "АЛМ" (названа по инициалам автора). "АЛМ" была принята на вооружение и изготовлена в количестве 220 комплектов (по тем временам очень большая цифра).

В 1921 в радиоприем-никах вместо наушников начали применяться громкоговорящие преобразователи (динамики, рупоры, горны).

принято поста-новление Совета народных комиссаров "О частных приемных радиостанциях",

разрешающее сборку и установку приемников для "радиослушания". Постановление закрепило за гражданами страны право владения собственным радиоприемником. 

Выпущен промышленный детекторный радиоприемник для населения "ЛДВ" ("любительский детекторный вещательный") производства Треста заводов слабого тока в Москве. 

модуляции как технологии, позволяющей избавиться от импульсных помех. Он

продемонстрировал достоинства и отличные шумовые характеристики частотной модуляции при передаче органной музыки (для сравнения передача велась на АМ и ЧМ).

1925 г. В апреле в Париже состоялся Международный Конгресс радиолюбителей, на который прибыли 23 делегации из 22 стран (около 300 человек). Образован "Международный союз радиолюбителей" – IARU.
1926 г. В сентябре Нижегородской радиолабораторией организованы первые коротковолновые магистральные линии радиосвязи Москва–Ташкент и Москва–Владивосток. 

изобретения радио А. С. Поповым. Установлен ежегодный праздник "День

радио" (7 мая), учреждены Золотая медаль им. А.С. Попова, значок "Почетный радист".

учеными прошлого века академиком Владимиром Александровичем Котельниковым и Клодом

Элвудом Шенноном. Эти идеи в значительной степени определили бурное развитие в XX в. цифровых систем телекоммуникаций и обработки данных.

К. Шеннон

В.А. Котельников

знаменитая теорема отсчетов, а в 1947 г. создана теория

потенциальной помехоустойчивости. Они являются базовыми положениями современной теории связи. Она имела два раздела - теория приема дискретных и аналоговых сигналов.

Теория приема дискретных сигналов получила значительное развитие в профессоров Л. М. Финка, Д. Д. Кловского, Н. Т. Хворостенко и др..

Теория приема аналоговых сигналов была развита в работах профессоров И. Г. Большакова, В. Г. Репина, Р. Л. Стратоновича, В. И. Тихонова и их учеников.
Эти работы получили мировое признание.

Изобретение радио оказало глубочайшее влияние на нашу цивилизацию.
Все XX столетие шло формирование информацион­ного общества. В создании такого общества ключевую роль играет развитие радиотехники и электросвязи.
Важнейшими направлениями систем радиосвязи явились спутниковая связь и мобильная связь, рассмотрение истории возникновения и развития которых мы рассмотрим в следующих разделах.

глобальных систем спутниковой связи была выдвинута в 1945 г.

Артуром Кларком, ставшим впоследствии знаменитым писателем-фантастом.

12 лет после того, как появились баллистические ракеты, с

помощью которых 4 октября 1957 г. в нашей стране впервые в мире на орбиту был запущен первый искусственный спутник Земли (ИСЗ).
Главным конструктором первых космических систем был выдающийся ученый, академик Сергей Павлович Королев.

Для контроля за полетом ИСЗ на нем был помещен маленький радиопередатчик - маяк, работающий в диапазоне 27 МГц.

Через несколько лет 12 апреля 1961 г. впервые в мире на советском космическом корабле "Восток" первый космонавт планеты Земля Юрий Алексеевич Гагарин совершил исторический облет Земли. При этом космонавт имел регулярную связь с Землей по радио.

С.П. Королев и Ю.А. Гагарин

отечественные ученые и инже­неры, возглавлявшие крупные научные центры. Решающее

значение сыграли космические аппараты и их носители, созданные в НПО "Прикладная механика« (г. Железногорск, Красноярский край), возглавляемо­го учеником С.П. Королева академиком М.Ф. Решетневым.

Бортовые ретрансляторы для первых спутников связи разрабатывались в Московском научно-исследова­тельском институте радиосвязи (МНИИРС).

спутники для навигационно-связной систем «Парус», «Цикада», космические аппараты глобальной

навигационной системы ГЛОНАСС.

КА ГЛОНАСС

орбиту спутник связи и телевидения «Telstar-l». Спутник находился на

орбите высотой 952/5 632 км с периодом обращения 157 мин. Это не позволяло транслировать телевизионные передачи дольше 30-45 минут.

В 1965 г. в США выведен на орбиту спутник связи будущей системы «Intelsat» - «Intelsat-l», известный как «Early Bird» («Ранняя птаха»). Обеспечивал 240 телефонных голосовых каналов или один двусторонний телевизионный канал между США и Европой.
В 1971 г. с запуском новых спутников «lntelsat-4s» обеспечивал 4000 телефонных каналов, а началу 90-х гг. «Intelsat» обеспечивал самую обширную систему связи в мире.

Telstar-l

радиосвязь через планету Венера. Переданное с Земли телеграфным кодом

слово «МИР» достигло планеты Венера, отразилось от нее и, пройдя общее расстояние 81 млн. 745 тыс. километров, и через 4 мин. 32,7 сек. было принято па Земле.

В СССР запуск первого искусственного спутника связи "Молния-1"состоялся 23 апреля 1965 г.
Первая спутниковая линия связи "Молния-1», разработанная МНИИРС и НИИР, связала Москву и Владивосток. Она работала в диапазоне частот ниже 1 ГГц. Эта линия предназначалась для передачи ТВ-программы или группового спектра 60 телефонных каналов. Спутник «Молния-1» был выведен на высокоэллиптическую орбиту с апогеем около 40 тыс. км, с перигеем около 500 км и периодом обращения вокруг Земли 12 ч.

нашей страны, расположенной в северных широтах, так как в

течение восьми часов на каждом витке ИСЗ был виден с любой точки страны. Кроме того, запуск на такую орбиту с нашей территории осуществлялся с меньшими затратами энергии, чем на геостационарную.

по радио было осуществлено управление по радиоканалу с Земли

роботом «Луноход-1» , функционирующим на луне.

За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, обследовав площадь в 80 000 м2, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий.

в мире спутниковая система "Орбита" для распределения ТВ-программ. Была

решена проблема подачи ТВ-программ центрального телевидения в восточные районы страны.
Система спутникового вещания "Орбита" работала в диапазоне 1 ГГц на базе аппаратуры "Горизонт-К". Она использовала также спутники «Молния» и «Радуга».

Главным конструктором данной разработки, имеющей для страны огромную важность, был Н.В. Талызин - в те годы заместитель директора НИИР.

В рекордно короткие сроки в восточных районах нашей страны было одновременно сооружено и введено в действие 20 земных станций "Орбита».

ИСЗ «Горизонт»

в международный С-диапазон 6/4 ГГц. Станция, функционирующая в новом

диапазоне частот, получила название "Орбита-2".
К концу 1986 г. было построено около 100 станций "Орбита-2". Многие из них и в настоящее время являются действующими приемо-передающими станциями.
Создание первых в мире спутниковых систем распределения телепрограмм "Орбита" и "Орбита-2" явилось значительным техническим достижением в области телекоммуникаций и позволило обеспечить центральным ТВ-вещанием многие большие города и удаленные территории нашей страны.

20 млн. человек, живущие за Уралом, получили возможность смотреть программы Центрального телевидения.

точку 99° в.д. был запущен первый спутник системы «Экран»

- первой в мире системы непосредственного спутникового вещания
Она работала в диапазоне частот 714 и 754 МГц и имела большую мощность передатчика бортового ретранслятора. Целью этой системы был охват ТВ-вещанием малонаселенных пунктов в районах Сибири, Крайнего Севера и части Дальнего Востока. Первый спутник серии «Экран» начал работу 26 октября 1976 г. Всего выпущено около 30 аппаратов этой серии.

Создание систем "Орбита" и "Экран" позволило обес­печить центральным ТВ- и ЗВ-вещанием всю азиатскую часть страны.
Последний «Экран-M», находящийся в позиции 99 градусов в. д., прекратил работу 1 февраля 2009 года.

нашей стране связан с созданием системы "Москва", в которой

технически устаревшие земные станции (ЗС) системы "Орбита", имевшие большие антенны и большое энергопотребление, были заменены на малые ЗС
Для системы "Москва" на ИСЗ "Горизонт" был предусмотрен ствол повышенной мощности, работающий в диапазоне 4 ГГц на узконаправленную антенну. Это позволило применять на приемных ЗС небольших параболических антенн с диаметром зеркала 2,5 м без автоматического наведения.

Вследствие своей простоты и небольших размеров ЗС системы "Москва" получили большое распространение. Было выпущено около 10 тыс. ЗС разных модификаций.

Глобальная», обеспечивающая прием отечествен-ных телевизионных программ на территории практически

всех стран мира. 

Эта система послужила прототипом для многих спутниковых систем, созданных позже в США и Западной Европе, в которых для подачи программ ТВ на ЗС малого размера и умеренной стоимости использовались ИСЗ средней мощности, работающие в диапазоне фиксированной спутниковой службы.

является система «Ямал».
На базе спутников системы «Ямал» оказываются услуги

по организации каналов связи и передачи данных, видео-конференцсвязи, распределительного телевидения, спутникового доступа в Интернет.
На их основе реализуются сети центрального телевидения и телевидения российских регионов, дистанционного образования и телемедицины.

космического аппарата (КА) "Экспресс", предназначенного для замены спутников серии

"Горизонт"

Министерством связи РФ рассматриваются и альтернативные технологии. В частности,

рассматривается аэростатное направление как альтернатива спутниковой группировке в Арктической зоне, где связь при помощи геостационарных спутников невозможна.

которая сможет обеспечить глобальный охват и конфиденциальность коммуникаций.
Для организации конфиденциальной подвижной

связи предлагается создать космический комплекс "Эллипс", заказчиками которого выступили Минобороны и Роскосмос. Бюджет проекта — 65,6 миллиарда рублей.
Планируется, что к 2020 году пропускная способность системы достигнет 80 гигабит, а к 2025 году — 120 гигабит, что позволит обслуживать до миллиона высокоскоростных абонентских терминалов одновременно.
Предполагается, что "Эллипс" будет использоваться руководством страны и военными для защищенной коммуникации.
Система будет функционировать на основе космических аппаратов нового поколения "Гонец-М1" и "Гонец-М2".

морская система связи при бедствии для обеспечения безопасности (ГМССБ),

обеспечивающая информационное взаимодействие судов между собой и с береговыми спасательно-координационными центрами в случае бедствия, для организации поиска и спасания судов и людей на море, а также для обеспечения судов информацией по безопасности мореплавания и служебной связью.

воздуха и в космосе, появились в стране совсем недавно

- первая дежурная смена заступила на боевое дежурство 1 декабря 2011 года.
ВВКО приняли на себя управление силами и средствами систем предупреждения о ракетном нападении, ПРО, ПВО, контроля космического пространства, запуска и управления спутников.
В 2015 году Войска воздушно-космической обороны были объединены с Военно-воздушными силами и составили новый вид войск — Воздушно-космические силы.

В настоящее время в составе отечественной орбитальной группировки более 130 космических аппаратов различного назначения.

Российская боевая авиация использовала в Сирии в 2015 году против террористов "Исламского государства" (ИГ) новейшую высокоточную авиационную бомбу, корректируемую с помощью ГЛОНАСС, точность попадания которой с высоты 5 км. составила 5 метров.
Анализ тенденций развития спутниковой связи и вещания показывает, что идет постепенное расширение использования новых телекоммуникационных технологий при сохранении преемственности с уже развернутыми наземными сетями спутниковой связи и вещания.