История Радиосвязи


РАДИО
	Когда в 1887 г. своими экспериментами немецкий физик Г.Р. Герц (1857 - 1894) доказал справедливость гипотезы Дж.К. Максвелла (1831 - 1879) о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света (называемых теперь радиоволнами), многие изобретатели в разных странах занялись вопросом использования этих волн для беспроволочной передачи сигналов. Немалый вклад внесли в это французский физик Э. Бранли (1844 - 1940), а также английский ученый О. Дж. Лодж (1851 - 1940). Первая в мире радиопередача была осуществлена в России знаменитым изобретателем и ученым А.С. Поповым (1859 -1906). В 1888 г. ученый узнал об открытиях Герца и немедленно приступил к их воспроизведению. В 1889 г. в одной из своих лекций, Попов впервые указал на возможность использования электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние без проводов.
Ознакомившись с работами Бранли и Лоджа, Попов продолжал совершенствовать детали передатчика и приемника вводя такие важные новые элементы, как провод, присоединенный к схеме, т.е. прообраз приемной антенны (1894). В это время с А.С. Поповым начал работать его друг и помощник П.Н. Рыбкин (1864 -1948). 23 апреля (7 мая по новому стилю) 1895г. на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов демонстрировал свой аппарат, "явившийся родоначальником всех приемных приборов искровой "беспроволочной телеграфии". Обнаружив, что прибор реагирует на грозовые разряды, Попов создал свой "грозоотметчик", практически использованный для приема сигналов о приближении гроз в метеорологической обсерватории столичного Лесного института, на Нижегородской ярмарке и других случаях. В 1895 - 1896 гг. ученый совершенствовал свое передающее устройство. 12 (24) марта 1896 г. был организован прием первой в мире радиограммы в Физическом кабинете Петербургского университета на Васильевском острове. Станция отправления находилась на расстоянии 250 метров, в Химическом институте. К приемному устройству был присоединен телеграфный аппарат, передававший по алфавиту Морзе одну букву за другой. Текст этой депеши гласил: "Генрих Герц".
Между тем летом 1896г. в печати появились (без сообщения каких-либо технических подробностей) сведения о том, что итальянец Маркони открыл способ "беспроволочного телеграфирования". Г. Маркони (1874 -1937) не имел специального образования, но обладал энергичной коммерческой и технической предприимчивостью. Тщательно изучив все, что было опубликовано по вопросу о передаче излучений без проводов, он сам сконструировал соответствующие приборы и отправился в Англию. В Англии при поддержке почтового ведомства Маркони организовал частную фирму "Wireless Telegraph and Signal" ("Компания беспроволочного телеграфа и сигналов"). Первая радиограмма была передана в июне 1898 г. В 1899 г. Маркони осуществил передачу через Ла-Манш, а в 1901 г. - через Атлантику.
Проблемой беспроволочной передачи сигналов много занимался американский ученый югославского происхождения Н. Тесла (1856 - 1943). В 1890 - 1891 гг. он создал специальный высоковольтный высокочастотный резонансный трансформатор, сыгравший исключительную роль в дальнейшем развитии радиотехники. В 1896 г. Тесла передал радиосигналы на расстоянии 32 км. на суда, двигавшиеся по Гудзону. С 1901 г. радиопередатчиками стали оборудоваться морские суда. В 1905 г. американец Форест установил радиосвязь между железнодорожным составом в пути со станциями на дальность 50 км. В 1907 году была установлена надежная радиосвязь между Европой и Америкой. В 1910 году пароход "Теннеси" получил сообщение о прогнозе погоды из Калифорнии на расстоянии 7,5 тыс. км, а в 1911 году была достигнута радиосвязь на 10 тыс. км.
Огромное значение для дальнейшего развития электросвязи имело появление на рубеже ХIХ и ХХ вв. электронных ламп. В 1883 г. Эдисон обнаружил, что стеклянная колба вакуумной лампочки накаливания темнеет из-за распыления материала нити. Впоследствии было установлено, что причиной этого "эффекта Эдисона" является испускание электронов раскаленной нитью лампочки (явление термоэлектронной эмиссии). В 1904 г. английский ученый Дж. Э.Флеминг (1849 -1945) изобрел вакуумный диод (двух электродную лампу) и применил его в качестве детектора (преобразователя частот электромагнитных колебаний) в радиотелеграфных приемниках. В 1906 г. американский конструктор Ли де Форест (1873 - 1961) создал трехэлектродную вакуумную лампу - триод (аудион Фореста), которую можно было использовать не только в качестве детектора, но и усилителя слабых электрических колебаний. Спустя 4 года инженеры Либен, Рейкс и Штраус в Германии сконструировали триод с сеткой в виде перфорированного листа алюминия, помещенной в центре баллона. Однако первые приборы имели слабый коэффициент усиления. Необходимы были дополнительные изыскания, чтобы превратить триод в настоящий усилитель. Этим новым устройством была регенеративная схема (1912) американского радиотехника Э.Х. Армстронга (1890 -1954). Это был чувствительный приемник и первый немеханический генератор чистых непрерывных синусоидальных сигналов. Регенеративная схема Армстронга была быстро принята промышленностью. В 1915 г. между Нью-Йорком и Сан-Франциско была установлена трансконтинентальная телефонная связь с применением регенеративных ретрансляторов.

ТЕЛЕГРАФ
	В 1855 г. английский изобретатель Д.Э. Юз (1831 -1900) разработал буквопечатающий аппарат, нашедший широкое распространение. В основу работы телеграфного аппарата был положен принцип синхронного движения скользуна передатчика и колеса приемника. Опытный телеграфист на аппарате Юза мог передать до 40 слов в минуту. Быстрый рост телеграфного обмена и увеличение производительности телеграфных аппаратов натолкнулись на ограничение возможности телеграфистов, способных достичь скорости передачи при длительной работе только до 240 - 300 букв и минуту. Требовалось заменить ручную работу телеграфиста специальными механизмами, предварительно фиксирующими информацию, а затем осуществляющими ее передачу с постоянной скоростью независимо от человека.
Задача предварительной фиксации информации была решена английским изобретателем Ч. Уитстоном (1802 - 1875). В 1858 г. он создал перфоратор для набивания дырок в бумажной ленте, соответствующим точкам и тире азбуки Морзе. В 1871 г. Стирис изобрел дифференциальное дуплексное телеграфирование, при котором два сообщавшихся пункта одновременно вели передачу и прием телеграмм. Проблемой последовательного многократного (мультиплексного) телеграфирования, при котором по одной и той же линии можно было принимать более одной телеграммы, занимались Гинтль, Фришен, В.Сименс, Гальске и Т.А. Эдисон. Однако эту проблему блестяще решил француз Ж. Бодо (1845 - 1903) в 1874 г., положив в основу пятизначный код, он сконструировал двукратный аппарат, скорость передачи которого достигала 360 знаков в минуту. В 1876 г. им был создан пятикратный аппарат, увеличивавший скорость передачи в 2,5 раза. Помимо этих аппаратов, Бодо разработал дешифраторы, печатающие механизмы и распределители, ставшие классическими образцами телеграфных приборов. Аппаратура Бодо получила широкое распространение во многих странах и была высшим достижением телеграфной техники второй половины XIX века. В США получили широкое распространение приборы с квадруплексной схемой, созданной Т.А. Эдисоном и Дж. Преслотом в 1874 г. Эта схема обеспечивала передачу четырех телеграмм по одной телеграфной линии.
Первые попытки передачи на расстоянии неподвижных изображений относятся к началу второй половины XIX века. В 1855 г. итальянец Дж. Казелли сконструировал электрохимический фототелеграф (предшественник бильдаппарата) с открытой электрохимической записью изображения при приеме. В 1870 г. в России существовало 90,6 тыс. км телеграфных проводов и 714 телеграфных станций. В 1871 г. была закончена постройка длиннейшей по тому времени линии связи между Москвой и Владивостоком. К началу XX века протяженность телеграфных линий в России составляла 300 тыс. км. В конце XIX века в Европе было протянуто 2840 тыс. км подземного кабеля телеграфных линий, а в США - свыше 4 млн. км. Общая протяженность телеграфных линий в мире в начале XX века составила около 8 млн. км.

ТЕЛЕФОН
Наряду с совершенствованием проволочного телеграфа в последней четверти XIX века появился телефон. В начале 60 - х годов XIX века И.Ф. Рейс сконструировал телефонный аппарат, который однако не получил практического применения. Дальнейшая разработка телефона связана с именами американских изобретателей И. Грея (1835 - 1901) и А.Г. Белла (1847 - 1922). Участвуя в конкурсе по практическому разрешению проблемы уплотнения телеграфных цепей, они обнаружили эффект телефонирования. 14 февраля 1876 г. оба американца сделали заявку на практически применимые телефонные аппараты. Поскольку заявка Грея была сделана на 2 часа позже, патент был выдан Беллу, а возбужденный Греем процесс против Белла был им проигран. Несколькими месяцами позже Белл продемонстрировал разработанный им электромагнитный телефон, который выполнял роль передатчика и приемника. Аппаратом заинтересовались деловые круги, которые и помогли изобретателю основать "Телефонную компанию Белла". Впоследствии она превратилась в могущественный концерн.
	В 1878 г. Д.Э. Юз доложил Лондонскому королевскому обществу, членом которого он состоял, об открытии им микрофонного эффекта. Исследуя плохие электрические контакты, Юз обнаружил, что колебания плохого контакта прослушиваются в телефоне. Испробовав контакты, изготовленные из различных материалов, он убедился, что эффект с наибольшей силой проявляется при применении контактов из прессованного угля. Основываясь на этих результатах, Юз в 1877 сконструировал телефонный передатчик, названный им микрофоном. "Компания Белла" использовала новое изобретение Юза, так как эта деталь, отсутствовшая в первых аппаратах Белла, устраняла основной их недостаток - ограниченность радиуса действия.
Над усовершенствованием телефона трудились многие изобретатели (В. Сименс, Адер, Говер, Штэкер, Дольбир и др.). Вскоре Эдисон сконструировал другой тип телефонного аппарата (1878). Впервые введя в схему телефонного аппарата индукционную катушку и применив угольный микрофон из прессованной ламповой сажи, Эдисон обеспечил передачу звука на значительное расстояние.
Первая телефонная станция была построена в 1877 г. в США по проекту венгерского инженера Т. Пушкаша (1845 - 1893), в 1879 г. телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881 г. - в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве. Для последующего развития телефонных сетей имела большое значение предложенная П. М. Голубицким (1845 - 1911) в 1885 г. схема телефонной станции с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции. Эта система питания телефонных аппаратов позволяла создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек. В 1882 г. П. М. Голубицкий изобрел высокочувствительный телефон и сконструировал настольный телефонный аппарат с рычагом для автоматического переключения схемы с помощью изменения положения телефонной трубки. Этот принцип сохранился во всех современных аппаратах. В 1883 г. им же был сконструирован микрофон с угольным порошком.
В 1887 г. русский изобретатель К. А. Мосцицкий создал "самодействующий центральный коммутатор" - предшественника автоматических телефонных станций (АТС). Он не представлял собой АТС в современном понимании, так как коммутация соединений на станции хотя и выполнялась без телефонистки, однако управлялась самими абонентами. В 1889 г. американский изобретатель А. Г. Строунджер получил патент на автоматическую телефонную станцию. В 1893 г. русские изобретатели М.Ф. Фрейденберг (1858 - 1920) и С. М. Бердичевский - Апостолов предложили свой "телефонный соединитель". Демонстрация макета этой станции на 250 номеров, изготовленного в мастерской Одесского университета, не получила одобрения в России. В дальнейшем Фрейденберг, находясь уже в Англии, в 1895 г. запатентовал одним из важнейших узлов современных АТС - предыскатель (устройство для автоматического поиска вызываемого абонента), а в 1896 г. - искатель машинного типа. В том же году Бердичевский - Апостолов создал оригинальную систему АТС на 11 тысяч номеров.
Конец XIX - начало XX в. были связаны с бурным строительством сети телефонной связи. Внутри городов связь осуществлялась как по проводам воздушной телефонной сети, так и посредством прокладки подземных кабелей, для чего использовали трубопроводы и кабельные колодцы. Наиболее протяженными телефонными линиями тогда были Париж - Брюссель (320 км), Париж - Лондон (498 км) и Москва - Петербург (660 км). Последняя линия, построенная в 1898 г. являлась самой протяженной воздушной телефонной магистралью. К 1913 году телефонная связь была установлена между Москвой и Харьковом, Рязанью, Нижним Новгородом, Костромой. Телефонные линии были протянуты между Петербургом и Ревелем (Таллин), Баку и Тифлисом (Тбилиси), Петербургом и Гельсингфорсом (Хельсинки). На междугородной телефонной магистрали Москва - Петербург в сутки осуществлялось до 200 переговоров.
В 1915 г. инженер Б.И. Коваленков разработал и применил в России первую дуплексную телефонную трансляцию на триодах. Установка на линии телефонной связи такого промежуточного усилительного пункта позволяла значительно увеличить дальность передачи. К этому времени в мире было установлено около 10 млн. телефонных аппаратов, а общая длина телефонных проводов достигла 36,6 млн. км. На каждую тысячу человек в разных странах приходилось от 10 до 170 абонентов. К концу первого десятилетия ХХ в. уже действовало свыше 200 тыс. АТС.