Статьи, заметки, очерки, разное...

.


Статья посвящена к 90-летию изобретения Радио А. С. Поповым.
Статья расширена добавлением некоторых фото, которых нет в оригинальной статье.

____7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895г. произошло историческое событие, которое по достоинству было оценено лишь спустя несколько лет. На заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) выступил преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов с докладом "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям". Во время доклада А. С. Попов демонстрировал работу созданного им устройства, предназначенного для приёма и регистрации электромагнитных волн. Это был первый в мире радиоприёмник. Он чутко реагировал электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца.
____Вот что писала газета "Кронштадтский вестник" от 30 апреля (12 мая) 1895г. по этому поводу: "Уважаемый преподаватель А. С. Попов... комбинировал особый переносный прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен.
____Об этих опытах А. С. Поповым, в прошлый вторник, было доложено в физическом отделении Русского физико-химического общества, где было встречено с большим интересом и сочувствием.
____Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, на подобии оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей".
____Изобретение Радио А. С. Поповым было закономерным итогом его целеустремлённых исследований электромагнитных колебаний.
____... Александр Степанович Попов родился 16 марта (4 марта) 1859г. в семье настоятеля церкви небольшого посёлка Турьинские рудники Пермской губернии (Ныне промышленный город Краснотурьинск в Свердловской области). Семья Поповых была большой, а достаток настоятеля церкви - весьма скромным, и родители вынуждены были выбирать путь к образованию своих детей через духовное училище и семинарию, где за обучение детей духовенства не брали плату.


____В 1873г. Александр Попов окончил Екатеринбургское духовное училище и поступил в Пермскую духовную семинарию (семинарии причислялись к средним учебным заведениям). Из класса в класс он переходил с высшими оценками по всем предметам. Особую страсть питал к математике и физике. Но именно этим предметам в семинарии отводилось немного времени. Недостаток знаний, получаемых на уроках, Попов восполнял внеклассными занятиями и самообразованием.Он буквально зачитывался учебником физики Гано.
____Быстро пролетели четыре года семинарии, и в 1877г. А. С. Попов поступает в Петербургский университет - в ту пору лучшее учебное заведение страны - на математическое отделение физико-математического факультета.
____Атмосфера университетской жизни захватила Александра Степоновича. Он с огромным интересом ходит на лекции, прислушивается к научным спорам, а затем и сам начинает участвовать в дискуссиях по различным вопросам физики. Творческая обстановка на факультете побуждала к самостоятельным исследованиям. В немалой степени этому поспособствовали талантливые педагоги и учёные профессора И. И. Боргман и Н. Г. Егоров, активная деятельность  Русского физико-химического общества, проходившая в стенах университета.
____Профессор Боргман был горячим поборником учения Фарадея и Максвелла. Именно у Боргмана Александр Степанович "получил первую предпосылку к практическому использованию электромагнитных волн", как считал В. К. Лебединский, профессор, видный деятель Нижегородской радиолаборатории, в молодости присутствовавший на выступлении А. С. Попова 7 мая 1895г.
____Но не следует думать, что жизнь А. С. Попова в университетские годы была лёгкой. Постоянно приходилось заботиться о хлебе насущном. Александр Степанович работал в факультетской лаборатории, много занимался репетиторством. Материальное положение несколько облегчилось лишь на старших курсах, когда А. С. Попов начал работать в товариществе "Электротехник". Работа в товариществе, как и участие в первой электротехической выставке в России, которая была устроена в Петербурге в 1880г., немало дали Попову для практического освоения электротехники. Благодаря этому ещё до окончания университета Александр Степанович считался опытным инженером-электриком.


____В 1882г. А. С. Попов прекрасно оканчивает университет и его оставляют "для приготовления к профессорскому званию". Но он не смог воспользоваться открывавшейся научной карьерой. В университете Попов получал буквально мизерное обеспечение, совершенно не достаточное для содержания семьи, а Александр Степанович в 1883г. был уже женатым человеком. В это же время ему предложили педагогическую работу в Минном офицерском классе в Кронштадте.
____Минный класс представлял собой прекрасное для своего времени учебное заведение, в котором, наряду с подготовкой специалистов для военно-морского флота, интенсивно велась научная работа. Его физический кабинет по оснащению был лучшим в России, в классе преподавали высококвалифицированные специалисты, учёные, издавались труды, учебники и пособия. Всё это открывало для А. С. Попова широкое поле деятельности на преподавательской и научной стезе. Поразмыслив, взвесив все преимущества работы в Минном классе, Александр Степанович дал согласие и переехал в Кронштадт.


____Начав с должности ассистента и заведования физическим кабинетом, Попов вскоре, кроме ведения практических занятий, стал читать лекции. Талант педагога и учёного в сочетании с глубокими знаниями физики и электротехники сделали со временем Александра Степановича одним из авторитетнейших специалистов в военно-морском ведомстве. Он всё чаще стал выступать с лекциями по вопросам физики и электротехники перед морскими офицерами, в физическом отделении Русского физико-химического общества, перед широкой аудиторией. Параллельно продолжал заниматься научными изысканиями, в том числе и в интересах флота. Знавшие А. С. Попова отмечали его дар удивительно доходчиво и логично излагать сложные вопросы.


Александр Степанович обычно сопровождал свои лекции и выступления демонстрацией наглядных опытов, подтверждавших суть освещаемых вопросов. При этом многие приборы для опытов были плодом труда самого Попова, его "золотых рук".


____Теперь, естественно, невозможно даже предположить, как сложилась бы творческая деятельность Попова, останься он в университете. Но совершенно определённо можно утверждать, что, связав свою жизнь с интересами военно-морского флота, А. С. Попов не случайно пришёл к изобретению радио. Именно флот, в первую очередь, остро нуждался в средствах связи и сигнализации на большие расстояния без проводов. О такой связи мечтали моряки, и Попов не мог не разделять их чаяния.
____В 1886 - 1888гг. немецкий физик Генрих Герц провёл свои знаменитые опыт, практически доказавшие справедливость теории английского учёного Джеймса Максвелла об электромагнитных полях и волнах. Работы Герца всколыхнули научный мир, учёные изучали электромагнитные волны, повторяли опыты Герца. С огромным интересом обратился к опытам с электромагнитными волнами и Александр Степанович. В 1889г. он уже выступал с лекциями об электромагнитных волнах и демонстрацией опытов. Попов постоянно совершенствовал демонстрационные приборы. В силу склада ума Попова-учёного, стремившегося всегда использовать достижения науки для целей практики, можно с уверенностью предполагать, что Александр Степанович уже на первых этапах исследования электромагнитных процессов задумывался о возможностях их практического применения.


____В 1894г. в своих опытах А. С. Попов начал использовать в качестве индикатора электромагнитных излучений когерер французского учёного Э. Бранли (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками), впервые применённый для этих целей английским исследователем О. Лоджем. Александр Степанович упорно работал над повышением чувствительности когерера к лучам Герца и восстановлением его способности регистрировать новые импульсы электромагнитного излучения после воздействия предыдущей электромагнитной посылки. В результате Попов пришёл к оригинальной конструкции устройства для приёма электромагнитных колебаний тем самым сделав решающий шаг к созданию системы для передачи и приёма сигналов на расстоянии.


____От опытов в стенах Минного класса Александр Степанович перешёл к опытам на открытом воздухе. Здесь он реализовал новую идею: для повышения чувствительности присоединил к приёмному устройству тонкую медную проволоку - антенну. Дальность сигнализации от генератора колебаний (вибратора Герца) до приёмного устройства достигла уже нескольких десятков метров. Успех был полный.
____Эти опыты по сигнализации на расстояние, т. е. в сущности радиосвязь, проводились в начале 1895г. К концу апреля Александр Степанович счёл возможным обнародовать их на заседании физического отделения РФХО. Так 7 мая (25 апреля) 1895г. стало днём рождения радио - одного из величайших изобретений XIX века, оказавшего существенное влияние на все сферы человеческой деятельности в XX веке, особенно во второй его половине.
____Свой доклад в виде статьи А. С. Попов опубликовал в т. 28 "Журнала Русского физико-химического общества", часть физическая вышедшая в свет в январе 1896г. Вот как сам изобретатель описывал устройство и действие своего приёмника: "Трубка с опилками [когерер] подвешена горизонтально между зажимами M и N на лёгкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своём действии он мог давать удары молоточком посредине трубки, защищённой от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок  укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно.


____Действует прибор следующим образом. Ток батареи в 4 - 5 вольт постоянно циркулирует от зажима P к платиновой пластинке A, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке B и по обмотке электромагнита реле обратно к батарее. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря реле, но если трубка AB подвергнется действию электромагнитного колебания, то сопротивление мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке C, замкнётся и звонок начнёт действовать, но тотчас же от сотрясения трубки опять уменьшает её проводимость, и реле разомкнёт цепь звонка... На одиночные колебания прибор отвечает коротким звонком, на непрерывно действующие разряды спирали отзывается довольно частыми, через приблизительно равные промежутки следующими звонками".
____Из схемы и описания видно, что приёмник А. С. Попова был пригоден к приёму коротких и длинных электромагнитных посылок, т. е. к приёму сигналов, передаваемых, скажем, кодом Морзе. Для повышения чувствительности приёмного устройства к выводу когерера Александр Степанович присоединял антенну.
____Свой доклад А. С. Попов закончил пророческими словами, которые чётко раскрывают смысл работ изобретателя: "В заключении могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применён к передаче сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией".
____В том же году А. С. Попов сконструировал прибор для регистрации разрядов атмосферного электричества, которым заинтересовались метеорологи. Это устройство профессор Д. А. Лачинов назвал "разрядоотметчиком", а в дальнейшем (1899г.) оно получило название "грозоотметчиком".
____В 1896г. Александр Степанович продолжал работы по усовершенствованию приёмника, выступал с докладами и демонстрацией своего изобретения. В 1897 - 1899гг. состоялись успешные опыты по радиосвязи на кораблях Балтийского, а затем и Черноморского флотов. Плодотворные работы А. С. Попова, направленные на повышение дальности и надёжности действия системы телеграфирования без проводов, позволили увеличить протяжённость линий радиосвязи сначала до нескольких километров, а в 1899г. - до нескольких десятков километров (36 км). Этому способствовало открытие в 1899г. ассистентом А. С. Попова Петром Николаевичем Рыбкиным способности приёма сигналов на головные телефоны, благодаря чему повышалась чувствительность к приёму электромагнитных волн. В том же году Д. С. Троицкий и П. Н. Рыбкин - помощники А. С. Попова провели опыты по радиосвязи с воздушным шаром.
____Нельзя не отметить и открытое А. С. Поповым в 1897г. явление отражения электромагнитных волн от металлических предметов. Спустя тридцать с лишним лет это явление легло в основу радиолокационных методов обнаружения объектов.
____Зимой 1899 - 1900г. А. С. Попову было поручено организовать линию радиосвязи между о. Гогланд и Коткой (расстояние около 50 км), которая успешно работала в ходе операции по снятию севшего на камни броненосца "Генерал-адмирал Апраксин". Во время этой операции радио впервые было применено для спасения людей - ледокол "Ермак", получив радиодепешу, переданную А. С. Поповым, вышел на помощь рыбакам, унесённым на льдине в море.


____Так изобретение А. С. Попова вышло на дорогу практического применения.
____В 1901г. Александр Степанович был утверждён в должности профессора Электротехнического института в Петербурге. Работу в институте он совмещал со службой в военно-морском ведомстве, где продолжал руководить внедрением радиотелеграфа на кораблях флота. Во время революционных событий 1905г. А. С. Попов был единодушно избран первым выборным директором Электротехнического института. Но вскоре изобретателя радио не стало - 13 января 1906г. Александр Степанович скончался от кровоизлияния в мозг, произошедшего после "крупного" разговора с начальством.
____С именем А. С. Попова связано зарождение нового направления в науке и технике - радиотехники. Он был и создателем курса по телеграфированию без проводов, который начал читаться в Минном офицерском классе.
____В царской России, в силу косности правящих кругов и экономической отсталости страны, радиосвязь и радиотехника развивались чрезвычайно медленно. Лишь после Великого Октября, благодаря постоянному вниманию Коммунистической партии и Советского правительства, начался быстрый прогресс радиоэлектроники. В апреле 1918г. Владимир Ильич Ленин, выступая на заседании ВЦИК, подчёркивал: "Социализм без почты, телеграфа, машин - пустейшая фраза". Это в полной мере, естественно, относится и к средствам радиосвязи. Сохранились сотни ленинских документов, свидетельствующих о большой заботе Владимира Ильича о развитии отечественной радиотехники и радиосвязи. В. И. Ленин первым увидел в радио мощное средство пропаганды задач коммунистического строительства  среди широчайших народных масс, приобщения их к достижениям культуры. Благодаря В. И. Ленину возникло новое направление в использовании изобретения А. С. Попова - радиовещание.
____Первые примерно три десятилетия (со времени изобретения радио) главным содержанием радиотехники были практические работы и научные исследования, направленные на дальнейшее развитие и совершенствование радио как средства связи. В дальнейшем радиотехнические средства всё активнее стали применяться и для других целей, они начали проникать в различные области человеческой деятельности. Сегодня радиотехнические методы и разнообразные радиоэлектронные устройства широко используются буквально во всех отраслях народного хозяйства, в науке, медицине, учебном процессе, культуре, спорте, сегодня без них не мыслим быт человека. Особо следует подчеркнуть, что ныне радиоэлектроника - её уровень развития и использования - во многом определяет как экономический, так и оборонный потенциал страны.
____Огромный прогресс достигнут в области электрической связи. Если во времена А. С. Попова и позже для целей связи использовался диапазон электромагнитных колебаний, измеряемый десятками и сотнями метров (причём наблюдалась явная тенденция к увеличению длины волны), то уже со второй половины 20-х годов начали применять также и короткие волны, затем - в тридцатые годы - появился практический интерес к метровому, а в дальнейшем и более высокочастотным диапазонам. Сегодня электрическая связь использует волны частотой примерно от 10 кГц и вплоть до оптических.
____Особое значение для ускорения развития радиосвязи (как и других направление радиотехники) было изобретение и применение в радио трёхэлектродной лампы (1906г.), сначала как средства для усиления, а затем и генерирования электрических колебаний. Так по существу произошло слияние радиотехники с электроникой, давшее человечеству радиоэлектронику - мощное средство научно-технического прогресса, ставшую одним из решающих факторов научно-технической революции.


____Как известно телефон был изобретён за 20 лет (в 1876г.) до радио. И долгое время эти два вида связи в своём развитии практически не перекрещивались. Лишь в конце 10-х - начале 20-х годов проявился интерес к радиотелефону для двусторонней связи и вскоре для целей вещания, т. е. передачи различной информации одновременно большой слушательской аудитории. В свою очередь техника телефонной связи стала использовать радиоэлектронные методы (первое использование этих методов было связано с усилением колебаний на линиях телефонной связи большой протяжённости).
____Сегодня все виды электрической связи базируются на применении радиотехнических методов и средств радиоэлектроники. Электрическая связь, опираясь на достижения электроники, позволяет передавать с высокой степенью достоверности разные виды информации (телефонные, телеграфные и фототелеграфные сообщения, данные, программы телевидения и радиовещания) на огромные расстояния. Никого не удивляет теперь надёжная многоканальная связь в пределах земного шара. Для этой цели используются наземные (главным образом кабельные и радиорелейные линии) и спутниковые средства связи. Последний вид связи приобретает всё больший удельный вес среди других средств передачи сообщений.


____Спутники связи сыграли решающую роль в реализации в весьма короткие сроки программы доведения телевизионных передач до удалённых районов страны, в районы с малой плотностью населения, экономически вполне обоснованными средствами. С помощью спутников успешно решались задачи  обеспечения населения Советского Союза программами центрального телевидения в удобное для просмотра этих программ время. Спутники, наряду с наземными средствами, позволяют увеличивать число одновременно принимаемых программ в данной местности.
____Спутники прочно вошли в качестве составной части в единую автоматизированную сеть связи страны. По спутниковым линиям связи передаются, наряду с телевидением и вещанием, телефонные, телеграфные и фототелеграфные сообщения, в том числе полосы центральных газет для печатания их на местах. Этот способ передачи изображения газет (как по наземным, так и спутниковым линиям) позволил жителям отдалённых городов и других населённых пунктов читать центральные газеты одновременно с москвичами.
____Радиосвязь и телевидение играют важную роль в исследовании космоса. Космическая связь и космическое телевидение, зародившиеся как новые направления электрической связи с первыми полётами ИСЗ, сегодня являются важнейшими средствами обмена информацией между Землёй и космическими аппаратами, как обитаемыми, так и работающими в автоматическом режиме.


____По линиям космической связи на космический корабль и обратно на Землю передаются огромные потоки телеметрической информации и радиокоманды. В каналах связи применяются быстродействующие вычислительные устройства, обеспечивающие обработку больших информационных потоков. Современные радиоэлектронные устройства и радиотехнические методы дали возможность принимать и уверенно расшифровывать информацию, приносимую радиосигналами с космических объектов, удалённых от Земли на многие миллионы километров. Благодаря этим методам радиосигналы ничтожного уровня уверенно выделяются из фона космических радиошумов, раскодировка принятых сигналов даёт ценнейшие сведения о далёком космосе, которые не возможно было бы получить, если бы человек не был вооружён радиоэлектронными средствами.
____Говоря о путях дальнейшего развития связи, особо следует остановиться на цифровых методах передачи различной информации и на волоконно-оптических линиях связи. Не будет преувеличением сказать, что за ними не просто будущее электрической связи - они сыграют революционную роль в дальнейшем прогрессе техники связи. По существу цифровые методы берут начало от передачи телеграфной информации равномерным кодом, т. е. зародились они весьма давно. Но разработка специальных методов передачи больших объёмов цифровой информации с очень высокой степенью достоверности относится уже к сравнительно недавнему прошлому, когда появилась необходимость передавать информацию от электронно-вычислительных машин - информацию, которая в своей основе является цифровой.


____Примерно в это же время выявились большие преимущества передачи в цифровой форме и аналоговых сообщений. Как известно, одним из основных преимуществ цифровых систем связи является то, что в них преобразование сигналов происходит почти без накопления шумов и искажений. Они обладают высокой помехозащищённостью, позволяют обнаруживать и исправлять случайные ошибки.


____Сегодня цифровые методы передачи аналоговых сообщений уже получили довольно широкое распространение на городских и сельских телефонных сетях. Технико-экономический анализ показывает, что на нынешнем этапе применение цифровых систем оправдано на кабельных коаксиальных магистралях средней протяжённости. На проводных линиях большой протяжённости аналоговую информацию пока целесообразнее передавать методами, основанными на частотном разделении каналов. Но со временем все виды информации будут передаваться в единой цифровой форме, что позволит перейти к интегральной сети связи, когда передача, преобразование и коммутация сигналов будут объединены в единый процесс. ( И так и случилось, и называться эта сеть стала Интернет !)
____Цифровые системы связи (ЦСС) значительно упрощают применение электронно-вычислительной техники в процессах передачи и коммутации сообщений; ЦСС и ЭВМ имеют единую техническую базу. Поэтому развитие электронно-вычислительной техники, прогрессирующей весьма стремительными темпами, содействует и быстрому развитию цифровых систем связи.


____В нашей стране создана целая иерархия аппаратуры передачи сообщений цифровыми методами - первичные, вторичные, третичные и четверичные системы передачи информации методами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). К первичной системе относится аппаратура ИКМ-30 на 30 телефонных каналов со скоростью передачи цифрового потока 2048 Кбит/с. Она предназначена для использования на местных сетях.


____Вторичная система ИКМ-120, созданная для организации 120 телефонных каналов на местных и внутризоновых сетях связи, рассчитана на максимальную дальность связи до 600 км. Скорость передачи группового потока в этой системе составляет 8448 Кбит/с.


____Аппаратура третичной системы ИКМ-480 на 480 телефонных каналов позволяет передавать цифровую информацию по линиям протяжённостью до 2500 км. Скорость группового потока составляет 34368 Кбит/с.
____Для организации мощных пучков телефонных каналов и каналов передачи телевизионных программ на внутризоновых и магистральных линиях связи протяжённостью до 12500 км предназначена аппаратура четверичной системы ИКМ-1920.
____Будут создаваться и более мощные системы цифровой связи следующих поколений.
____

.


____Asahi Kasei Microdevices Corporation (AKM) начала серийное производство микросхем узкополосных радиочастотных приёмопередатчиков AK2403. Устройство обеспечивает высокую линейность, требуемую для QPSK и QAM модуляции с использованием технологии декартовой обратной связи. Наличие в AK2403 встроенных схем ЦАП и ФАПЧ способствует уменьшению размеров передающих блоков профессиональных цифровых мобильных радиостанций.


____Кроме того, AKM начала массовое производство микросхемы AK2401A – нового приёмника/ передатчика прямого преобразования. В ней используется простая радиосистема с фазовой манипуляцией, для построения которой обычно требуется множество дискретных компонентов в сочетании с микросхемой передатчика, такой как AK2403.

Основные характеристики.

• Интегрированные ЦАП и ФАПЧ:
  Благодаря наличию интегрированного ЦАП, AK2403 может напрямую принимать цифровые модулирующие сигналы. Диапазон выходных сигналов ЦАП можно регулировать с шагом 1 дБ в диапазоне от –8 дБ до 7 дБ или с шагом 0.1 дБ в диапазоне от 0 дБ до 1.5 дБ. Внутренняя схема ФАПЧ c дробным коэффициентом деления синтезатора поддерживает частотный диапазон от 50 МГц до 1.0 ГГц. Микросхема может работать как со встроенным, так и с внешним ГУН (генератором, управляемым напряжением). Встроенный ГУН обеспечивает низкий уровень фазовых шумов.
  
  
• Простая калибровка смещения по постоянному току:
  В AK2403 имеется функция калибровки смещения по постоянному току, измеряющая смещение полностью дифференциального выходного усилителя и компенсирующая его. Калибровка выполняется очень просто, путем записи «1» в соответствующий разряд регистра управления.
  
  
• Прекрасные характеристики широкополосных шумов:
  Уровень широкополосного шума AK2403 достигает –105 дБн, обеспечивая достаточный запас по отношению к уровню –100 дБн при смещении 5 МГц, предписываемому наиболее жестким стандартом – TETRA. (Условия измерения: частота 400 МГц, выходная мощность 3 Вт).
  

.