2.2 Становление радио

Параллельно с радиотехникой формируется и развивается смежная область науки и техники - электроника, взаимно дополняя и обогащая друг друга. После открытия в 1883 г. Т. Эдисоном явления термоэлектронной эмиссии Д. Флеминг в 1904 г. создает диод с накаливаемым катодом. В 1906 г. Д. Форест предложил электронно-вакуумный триод: ввел в ламповый диод третий электрод. Введением управляющей сетки в электронно-вакуумную лампу получили возможность усиления слабых сигналов. Если же в усилителе, выполненном на триоде, предусмотреть положительную обратную связь, можно получить ламповый генератор незатухающих электрических колебаний.

Последующие почти полвека развития радиотехники связаны с использованием достижений ламповой электроники. На этом этапе развития радиосвязи осваиваются новые частотные диапазоны, увеличиваются мощности излучения и чувствительности приема радиостанций, вводится в строй сеть радиовещательных станций («газеты без бумаги расстояний»).

В начале ХХ века радиосвязь могла обеспечивать передачу лишь телеграфных знаков - радиотелеграфия. С возможностью передачи сигналов речи появились радиотелефония и радиовещание (передача с помощью радиоволн речи, музыки и т.д.). Регулярные передачи по радио звуковых программ в странах Америки и Европы начались с 1920 года. В Москве была построена крупнейшая в мире радиовещательная станция имени Коминтерна, которая с 1924 года вела регулярные передачи.

На первых этапах развития радиотехники дальнюю связь обеспечивали с помощью электромагнитных колебаний длинноволновой части радиодиапазона, способных огибать Землю. В двадцатых годах ХХ века была открыта возможность отражения ионосферой радиоволн метрового диапазона, способная обеспечить дальность радиосвязи на расстоянии нескольких тысяч километров. В этот период получила бурное развитие техника коротковолновой части радиодиапазона.

К концу XIX века в результате экспериментов были открыты явления фотоэффекта и изобретена осциллографическая трубка. Эти и другие открытия подхватывались в научном мире и использовались другими исследователями для проведения дальнейших исследований. Российский физик Б.Л. Розинг вел опыты по передаче изображений с помощью электронно-лучевой трубки. В 1907 году он получает Российский патент на метод «электрической передачи изображений».

Преобразование оптического изображения в электрический ток осуществлялось им с использованием фотоэлемента. Оптическая система с подвижными зеркалами позволяли последовательно, строчка за строчкой, просканировать изображение (получить развертку изображения). При последовательном обходе каждой строчки изменение яркости каждого элемента изображения преобразуется в изменение электрического тока. Этот ток на приемной стороне поступает на модулятор электронно-лучевой трубки, вызывая изменение яркости пятна, светящегося на экране.

Для воспроизведения на экране точно такого же изображения, как и на передающей стороне, Б.Л. Розинг применил развертывающее устройство приемной трубки, работающее синхронно с развертывающим устройством передающей стороны. В качестве развертывающих устройств электронно-лучевой трубки он использовал отклоняющие катушки. В первых опытах развертка состояла из 12 строк, но к 1912 году Б.Л. Розинг разработал все основные элементы передачи изображений с использованием черно-белых трубок, и его патент был признан в странах Европы и Америки.

В первых телевизионных устройствах развертку изображения осуществляли механическим способом, при этом и количество элементов разложения в кадре были невысокими. Механическое телевидение для передачи по радио использовало длинноволновый участок диапазона и обеспечивало устойчивое изображение лишь нескольких десятков строк при размере экрана, не превышающем нескольких квадратных сантиметров. Электронное телевидение, обеспечивающее лучшее качество изображения, появилось уже незадолго перед Второй мировой войной.

Возросшие к тому времени потоки передачи информации потребовали новых подходов к построению систем связи. После окончания Второй мировой войны в разных странах строятся сети радиорелейных линий с высокой пропускной способностью. Радиорелейные линии представляют собой цепочку приемопередающих устройств со своими антеннами, позволяющими усиливать сигналы по мере их затухания в процессе распространения. Такие сети строились для организации многоканальной телефонной связи между городами и для передачи программ телевизионного вещания.
Изобретение транзистора в 1948 году определило перевод «ламповой» электроники на твердотельную основу. Это позволило снизить энергопотребление, уменьшить габариты и вес устройств связи, повысить надежность их работы.

Со второй половины пятидесятых годов начинается эпоха космических полетов. На всех этапах ее развития средства связи решали разнообразные задачи. Во-первых, разрабатывались средства радиосвязи, телеметрии и радиоуправления, способные выполнять свои задачи в тяжелых эксплуатационных режимах (механические перегрузки, перепады температур, радиационное излучение и т.д.). Кроме того, к средствам связи подвижных объектов предъявляют дополнительные требования по ограничению веса, габаритов, энергопотребления.

Во-вторых, а по значимости, возможно, и во-первых, спутники, помещенные на околоземную орбиту, способны выполнять обязанности радиорелейных станций с высотой поднятия антенны в сотни километров над поверхностью земли. Это дает возможность охвата радиосвязью значительных территорий, поскольку радиоволны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, способные переносить широкополосные сигналы, распространяются, в основном, в пределах прямой видимости. Так, в поле зрения спутника связи, выведенного на геостационарную орбиту, находится почти треть территории поверхности Земли.

В последующие годы спутниковые системы связи нашли широкое применение не только для создания национальных, но и международных систем связи. Эти системы имеют различные принципы построения в зависимости от характера выполняемых задач. Так, могут различаться орбиты спутников для обслуживания приполярных и экваториальных областей земной поверхности. В силу ряда своих особенностей широкое распространение получили спутники с геостационарной орбитой. Эти спутники практически «висят» над определенной точкой экватора и поэтому видны под постоянным углом с большей части поверхности Земли, за исключением приполярных районов. Это упрощает построение антенных систем, использующих спутники с геостационарной орбитой, что может быть использовано для непосредственного приема сигнала телевизионного вещания.
Отрасль связи, использующая спутниковые системы, на данном этапе получает дальнейшее развитие, так же, как и другое современное направление развития телекоммуникаций - мобильная связь. Под мобильной связью понимают организацию обмена информацией между средствами радиосвязи, установленными на подвижных объектах. Тенденции развития мобильной связи позволяют выделить следующие ее направления: