Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

У истоков изобретения радио

Покупка
Артикул: 798493.01.99
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину
Посвящается 125-летию изобретения радио А. С. Поповым и 160-летию со дня его рождения. Излагаются история изобретения радио, предвестники и технические возможности великого изобретения, первые шаги радиосвязи и становление отечественной радиотехнической промышленности. Издание предназначено для студентов радиотехнических специальностей как учебное пособие к курсам «Введение в специальность», «История и методология науки и техники», может быть полезно при профориентационной работе.
Блохин, А. В. У истоков изобретения радио : учебное пособие / А. В. Блохин. - 3-е изд., испр. и доп. - Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2018. - 176 с. - ISBN 978-5-7996-2356-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1922200 (дата обращения: 28.02.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Посвящается 125‑летию изобретения радио,
160‑летию со дня рождения А. С. Попова

А. В. Блохин

У ИСТОКОВ 
ИЗОБРЕТЕНИЯ РАДИО

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза 
радиотехнических специальностей 
и направлений подготовки

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2018

УДК 621.37:378.096
ББК 32.8
         Б70
Рецензенты:
Н. В. Будылдина, доцент, канд. техн. наук, зам. заведующего кафедрой ОПД 
Уральского технического института связи и информатики (филиал) Сибир‑
ского государственного университета телекоммуникаций и информатики 
УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»;
Г. В. Чирков, проф., д‑р техн. наук (ООО «Прософт — Системы»)

Научный редактор — О. А. Гусев, заместитель директора ИРИТ‑РТФ

 
Блохин, А. В.
Б70    У истоков изобретения радио : учебное пособие / А. В. Блохин. — 3‑е изд., 
испр. и доп. — Екатеринбург : Изд‑во Урал. ун‑та, 2018. — 176 с.

ISBN 978‑5‑7996‑2356‑2

Посвящается 125‑летию изобретения радио А. С. Поповым и 160‑летию со дня 
его рождения. Излагаются история изобретения радио, предвестники и технические 
возможности великого изобретения, первые шаги радиосвязи и становление отече‑
ственной радиотехнической промышленности. Издание предназначено для студентов 
радиотехнических специальностей как учебное пособие к курсам «Введение в специ‑
альность», «История и методология науки и техники», может быть полезно при проф‑
ориентационной работе.

Библиогр.: 15 назв.
УДК 621.37:378.096
ББК 32.8

ISBN 978‑5‑7996‑2356‑2 
© Уральский федеральный 
 
     университет, 2013
 
© Уральский федеральный 
 
     университет, 2016, с изм. и доп.
 
© Уральский федеральный 
 
     университет, 2018, с изм. и доп.

Предисловие

В 

2020 году исполнится 125 лет со дня возникновения самого бы‑
строго и в большинстве случаев не знающего расстояний сред‑
ства общения между людьми — радио. Начав с выполнения этой 
весьма важной, но все же ограниченной функции в человеческом обще‑
стве и значительно развив ее впоследствии, радиотехника в наше время 
превратилась в широчайшую техническую отрасль — радиоэлектронику, 
глубоко проникающую во многие другие области практической деятель‑
ности человека и ставшую средством познания мира.
Радио возникло из практической электротехники и из научных иссле‑
дований по электромагнетизму. Поэтому ниже рассматриваются резуль‑
таты исследований физиков и электриков XVIII и XIX веков, являющие‑
ся, так или иначе, предшественниками изобретения радио, определяющие 
научные и технические возможности появления и осуществления вели‑
кого изобретения.
Так, пособие, посвященное нашему знаменитому земляку А. С. Попо‑
ву, изобретателю радио, может быть полезным при профориентационной 
работе среди школьников и абитуриентов.
Автор благодарен А. В. Аминеву и Я. Я. Кузнецову за помощь в подбор‑
ке материала и подготовке его к публикации, а также О. А. Гусеву за науч‑
ное редактирование данного учебного пособия.

Введение

С 

незапамятных времен человечество в своей практической коллек‑
тивной деятельности стремилось использовать различные сред‑
ства связи (способы передачи информации) между отдельны‑
ми людьми или их группами. Первоначально эти средства основывались 
на применении таких физических явлений, как свет и звук, превращае‑
мых в условные знаки, воспринимаемые нашими органами чувств — зре‑
нием и слухом. По мере развития техники к числу подобных физических 
посредников прибавилось электричество. Применение его для связи про‑
исходило вначале путем использования распространения электрическо‑
го тока по металлическим проводам или через проводящую почву, да‑
лее — на основе электростатической или электромагнитной индукции, 
позже — по способу трансформации электрической энергии в световую 
(электросветовая сигнализация) и, наконец, при помощи электромагнит‑
ных колебаний.
«Быстрота, с которой распространяются свет, электричество, гальва‑
низм и магнетизм, представлялись всегда как средства, чтобы передавать 
известия, которые бы требовалось сообщить с возможной поспешно‑
стью», — сказал в начале XIX столетия русский ученый П. Л. Шиллинг. Од‑
нако реализация указанной идеи оказалась не столь уж легким делом, как 
могло показаться вначале. Даже для создания первых электромагнитных 
проводных телеграфов потребовалось несколько десятков лет от перво‑
начальных попыток подобного рода, не говоря уже о беспроводных элек‑
трических способах связи [1].
Решающим шагом, на долгие годы определившим весь дальнейший 
прогресс проводной электротелеграфии, а затем и радиотелеграфии, была 

Введение

разработка в 1828 г. упомянутым выше П. Л. Шиллингом первого теле‑
графного кода, впоследствии, в 1858 г., превращенного в так называемый 
«кабельный код», а также появление в 1844 г. кода Морзе, позже, в 1854 г., 
положенного в основу кода Европейского телеграфного союза. Наличие 
кодов было большим достижением человеческой мысли, исключавшим 
при создании радиосвязи необходимость поисков рациональных спосо‑
бов использования посылок электрической энергии для передачи инфор‑
мации по одному каналу.
Развитие проводной телеграфии повлияло на оформление техники свя‑
зи без проводов и в другом отношении. Широкое использование в прово‑
дной телеграфии задолго до появления радио таких устройств, как реле, 
мультипликаторы, а также применение записи сигналов на ленту направля‑
ли мысль изобретателя на использование всего этого в схемах для приема 
и воспроизведения, передаваемых без проводов электрических посылок, 
и тем самым существенно облегчали создание индикаторных элементов 
будущих радиоприемников.
Проводная электросвязь, возникшая намного раньше радиосвязи, 
не могла удовлетворить потребность людей в быстром общении между 
собой. Ее основные ограничения: необходимость сооружения дорогостоя‑
щих линий (наземных, подземных или подводных) и невозможность при‑
менения в движении — остаются неизменными и поныне. В связи с этим 
еще до изобретения радио делались попытки найти электрические способы 
связи на расстоянии без металлических проводов. Явление проводимости 
почвы и воды с этой целью пытались использовать: в 1838 г. К. Штейнгейль 
(1801–1870 гг.), в 1842 г. С. Морзе (1791–1872 гг.), в 1880 г. Д. Троубридж 
(1843–1923 гг.) и, наконец, в 1886–1887 гг. В. Прис (1834–1913 гг.). Прин‑
ципы электростатической и электромагнитной индукции в своих опытах 
по связи применяли в 1879–1880 гг. Д. Юз (1831–1900 гг.), в 1885 г. Т. Эди‑
сон (1847–1931 гг.) и в 90‑х годах тот же В. Прис. Но малая дальность дей‑
ствия приборов, основанных на этих способах, весьма ограничила круг 
их практического использования (ведущий кабель в морской навигации, 
схемы подслушивания и ближней связи в армии) [2].
Электросветовая сигнализация прежде всего и больше других полу‑
чила распространение на флоте. Уже в 1877 г. на Черном море будущим 
адмиралом С. О. Макаровым проводились опыты по осуществлению от‑
носительно дальней связи с помощью лучей прожектора, направляемых 
в небо. Таким способом удавалось иметь связь между Одессой и Очако‑
вым на расстоянии 50 миль. В 1881 г. на Парижской электротехнической 

У истоков изобретения радио

выставке в числе флотских экспонатов был «сигнальный фонарь со све‑
чой Яблочкова». В 1884 г. лейтенант Е. П. Тверитинов разработал и осуще‑
ствил систему «дальней» сигнализации с помощью гирлянды из 40 элек‑
трических ламп накаливания, поднимаемой воздушным шаром на высоту 
80–20 м. Видимость такого сигнального устройства достигала 30–35 км. 
Но все эти способы сигнализации и связи были ограничены сравнитель‑
но небольшими дальностями действия, и их надежность в сильной сте‑
пени зависела от метеорологических условий.
К концу XIX столетия потребность в связи без проводов на больших 
расстояниях, не зависимой от погоды, стала совершенно очевидной: в ней 
в первую очередь нуждались военные флоты и мореплавание. И если в рас‑
сматриваемое время достаточно совершенные электрические методы свя‑
зи в виде телеграфа и телефона могли удовлетворять потребности в бы‑
строй и надежной связи на суше, то ничего подобного для морских условий 
тогда не существовало. Кроме того, в памяти еще были живы величайшие 
трудности и огромные затраты, связанные с прокладкой и эксплуатаци‑
ей первых трансатлантических кабелей (1857–1866 гг.). Для крупных ка‑
питалистических стран была необходима также постоянная, надежная 
и быстродействующая связь с колониями и другими отдаленными от ме‑
трополий географическими пунктами, важными в политическом или во‑
енном отношении.
Как правило, первые шаги во вновь зарождающихся областях техники 
обычно связаны с предыдущими научными и техническими достижени‑
ями, относящимися иной раз к различным разделам человеческих знаний 
и практики. Однако в каждой технической области всегда можно найти 
определенную физическую основу. Такой основой для возможности по‑
явления радиотехники послужило электромагнитное поле.
Учение об этом поле, до того как оно нашло себе техническое приме‑
нение, разрабатывалось многими выдающимися учеными на протяже‑
нии почти полустолетия. Еще в 1831 г. М. Фарадей (1791–1867 гг.) в своих 
«Экспериментальных исследованиях по электричеству» положил начало 
нашим представлениям о воздействии электрических токов, приводящих 
«находящуюся в непосредственной близости от них материю в некото‑
рое особое состояние, которое до того было безразличным». Дж. Мак‑
свелл (1831–1879 гг.) в 1864 г. пришел к мысли о единстве природы свето‑
вых и электрических колебаний и математически обосновал свои выводы 
в знаменитом «Трактате об электричестве и магнетизме», опубликован‑
ном в 1873 г. Генрих Герц (1857–1894 гг.) в 1886 г. подтвердил классически‑

Введение

ми опытами правильность подобных взглядов. После этого правомерно 
было ожидать появления идей, направленных на практическое использо‑
вание открытых явлений. Так оно и оказалось.
Видный русский физик О. Д. Хвольсон в работе «Опыты Герца и их зна‑
чение», напечатанной в журнале «Электричество» в 1890 г., писал: «Опы‑
ты Герца пока кабинетные; но, что из них разовьется дальше и не пред‑
ставляют ли они зародыш новых отделов электротехники, этого решить 
в настоящее время невозможно». А редакция журнала к такому высказы‑
ванию ученого добавила: «Например, телеграфия без проводов наподо‑
бие оптической».
Английский ученый Вильям Крукс (1832–1919 гг.) в 1892 г., говоря о ра‑
ботах Лоджа в Англии и Герца в Германии, отмечал: «Здесь раскрывается 
поразительная возможность телеграфирования без проводов, телеграф‑
ных столбов, кабелей и всяких других дорогостоящих современных при‑
способлений».
Известный исследователь Никола Тесла (1856–1943 гг.) в докладе, прочи‑
танном в 1893 г. в Национальной ассоциации электрического света в Сен‑
Луи, следующим образом выразился по поводу возможности радиотеле‑
графирования: «Я хочу сказать о передаче осмысленных сигналов, а может 
быть, даже и энергии, на любое расстояние совсем без помощи проводов. 
С каждым днем я все более убеждаюсь в практической осуществимости это‑
го процесса, хотя я прекрасно знаю, что большинство ученых не верит в то, 
что подобные практические результаты могут быть быстро достигнуты; 
тем не менее, все считают, что работы последних лет могут стимулировать 
опыты в этом направлении. Мое убеждение установилось так прочно, что 
я рассматриваю этот проект передачи сигналов или энергии уже не просто 
как теоретическую возможность, а как серьезную задачу, которая ставит‑
ся перед инженером‑электриком и должна быть решена со дня на день» [3].
От идей, витавших тогда в воздухе, предстояло в самое ближайшее вре‑
мя перейти к конкретному решению назревшей задачи создания радио‑
связи, которое надо было начинать с поиска необходимых для этого тех‑
нических средств.
На первых порах в качестве исходных элементов для создания переда‑
ющей и приемной частей радиолинии могли быть использованы хорошо 
известные уже до этого осциллятор (генератор колебаний) и резонатор 
Герца. Для начала работ в области радиосвязи первый из них был более 
или менее приемлем: в нем имелась возможность путем изменения дли‑
ны искрового промежутка управлять мощностью колебаний, изменять их 

У истоков изобретения радио

частоту с помощью вариаций размеров вибраторов и осуществлять воз‑
буждение и прекращение колебаний, применяя манипулятор, включен‑
ный в первичную обмотку катушки Румкорфа. Второй же прибор был 
приспособлен только для проведения лабораторных опытов. Он позво‑
лял судить о воздействии электромагнитного поля только путем наблю‑
дения миниатюрной искры, проскакивающей в воздушном промежутке 
проволочного витка [4].
Таким образом, для решения задачи создания радиосвязи основное 
внимание изобретателей должно было направиться, в первую очередь, 
на разработку приемного устройства, на повышение его чувствительно‑
сти для увеличения дальности передачи сигналов и на обеспечение их 
неискаженного воспроизведения, а также устойчивого функционирова‑
ния всей схемы в целом.
Прежде всего, необходимо было обратиться к отысканию иного, во мно‑
го раз более чувствительного реагента на электромагнитное поле, чем в ре‑
зонаторе Герца. В литературе, вышедшей до 1895 г., таких реагентов было 
описано несколько. Но часть работ, опубликованных достаточно давно 
(в 1835–1885 гг.), вероятно, не привлекла внимания тех, кто эксперимен‑
тировал с волнами Герца. А некоторые другие методы, хотя и были опи‑
саны позже, но оказались в свое время трудно реализуемыми. Поэтому 
исторически получилось так, что большинство исследователей волн Гер‑
ца в своих опытах обратились к использованию проводимости металли‑
ческих порошков, меняющейся под действием электромагнитных волн.
Указанное явление было подробно описано в 1890 г. и 1894 г. Э. Бранли 
(1846–1940 гг.). Популяризации этого метода особенно способствовало по‑
явление в печати доклада О. Лоджа (1851–1940 гг.) «Творение Герца», прочи‑
танного в Британском королевском обществе 1 июня 1894 г. Таким образом, 
можно считать, что к концу 1894 г. в руках всех думавших над возможно‑
стью осуществления радиосвязи необходимый для этого чувствительный 
реагент был. Лодж назвал его когерером. Но в том виде, в каком этот прибор 
был им применен, регулярный прием радиосигналов оказывался невозмож‑
ным. Надо было разработать включение когерера в схему так, чтобы он мог 
воспроизводить поступавшие в него сигналы без искажения и пропусков.
Когерер в наиболее простом оформлении, как известно, представлял 
собой стеклянную трубку с двумя противоположно размещенными элек‑
тродами, между которыми находились металлические опилки. При воз‑
действии на такой прибор высокочастотного электромагнитного поля или 
быстропеременного электрического тока проводимость прибора резко воз‑

Введение

растала, но при устранении поля устройство в свое первоначальное состо‑
яние не возвращалось. Для того чтобы вернуть трубку с опилками в исход‑
ный режим, ее необходимо было встряхнуть. Зная это, Лодж использовал 
разные способы: постукивание, вибрации электрического звонка, поме‑
щенного на одной доске с трубкой, указывал на возможность применения 
для той же цели часового механизма и т. д. Но все эти воздействия были 
случайными, никак не согласованными с поступавшими на когерер сиг‑
налами от передатчика. Именно поэтому приемник Лоджа и не был при‑
годен для радиосвязи.
Поскольку генератор Герца, питаемый от катушки Румкорфа, работал 
прерывистыми колебаниями, то естественным выходом из создавшегося 
положения могло служить встряхивание когерера после каждой серии та‑
ких колебаний. По этому единственно правильному пути и должны были 
пойти те, кто в то время искал способы создания системы радиосвязи. 
Но для того, чтобы прийти к этому решению, от исследователя требова‑
лись большая научная прозорливость и инженерное мышление. Введение 
в схему приемника синхронного встряхивателя в то время оказалось ре‑
шающим звеном в цепи всех мероприятий, относящихся к изобретению 
связи без проводов.
Другой важной частью задачи практического воплощения идеи ради‑
освязи являлась разработка устройств, наилучшим образом излучающих 
электромагнитную энергию в окружающее пространство и извлекающих 
ее оттуда. Отыскание наиболее совершенных конструкций таких посред‑
ников между электромагнитным полем и аппаратурой было важно для 
увеличения дальности действия связи без проводов в такой же мере, как 
и повышение чувствительности приемника.
Идеи использования открытых (разомкнутых) колебательных систем 
(проводов) для улучшения условий излучения и приема электромагнит‑
ных волн высказывались некоторыми исследователями еще до изобрете‑
ния радиосвязи. Принципиально эти мысли могли оказать существенное 
влияние на выбор способов увеличения дальности действия средств свя‑
зи в период их зарождения и дальнейшего совершенствования.
В частности, О. Лодж и Д. Говард в статье, опубликованной в 1889 г., пи‑
сали, «что для дальних передач линейный осциллятор является наилуч‑
шим», и поясняли: «грозовое облако и земля, соединенные громоотводом 
или линией пробоя, образуют линейный осциллятор; отсюда следует, что 
эффект излучения и индуцированные электрические колебания могут быть 
замечены на весьма значительном расстоянии от места вспышки молнии. 

Доступ онлайн
300 ₽
В корзину