дипломы,диссертации,курсовые,контрольные,рефераты,отчеты на заказ

1. История развития систем связи

1.1 Радиосвязь — основные этапы истории

История состоит в изучении прошлого в целях создания настоящего и прогнозирования и планирования будущего. История науки и техники является частью человеческой цивилизации. Опыт поколений показывает, что для полной ориентации в настоящем и тем более для предвидения будущего, в целях преобразования мира, необходимо знать прошлое.

Современный этап научно-технического прогресса связан с революционными изменениями в передаче, обработке, преобразовании, защите и использовании информации, которые оказывают существенное влияние на все стороны жизни общества. Все это стало возможным благодаря успехам в развитии таких наук, как радиоэлектроника и теория связи.

Радиоэлектроника образовалась в результате синтеза радиотехники (радио - от лат. radio - испускаю лучи) и электроники. Современная радиоэлектроника - это собирательное название ряда областей науки и техники, основными из которых являются: радиотехника, радиофизика и электроника.

Главная задача радиотехники состоит в передаче информации на расстояние с помощью электромагнитных колебаний. Науку, занимающуюся изучением физических основ генерации, усиления, излучением и приемом электромагнитных колебаний радиочастотного и оптического диапазонов, называют радиофизикой. В более широком смысле современная радиотехника - область науки и техники, связанная с генерацией, усилением, преобразованием, обработкой, хранением, излучением и приемом электромагнитных колебаний радиочастотного диапазона, используемых для передачи информации на расстояние. Как следует из сказанного, радиотехника и радиоэлектроника очень тесно связаны и часто эти термины заменяют друг друга.

В начале XIX в. была создана наука об электромагнитных явлениях, которая и стала фундаментом для радиоэлектроники и теории связи. У истоков радиотехники лежит величайшее открытие электромагнитного поля, связанное с тремя выдающимися учеными: Майклом Фарадеем (1791-1867), установившим закон электромагнитной индукции; Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879), создателем классической электродинамики; Генрихом Герцем (1857-1894), впервые экспериментально получившим электромагнитные волны.

В 1831 г. английский ученый М. Фарадей открыл закон электромагнитной индукции. Это позволило в 1873 г. другому английскому физику, Дж. К. Максвеллу, разработать теорию электромагнитного поля и описать законы распространения радиоволн. Максвелл доказал, что свет имеет электромагнитную природу, что электромагнитные волны любых частот распространяются в пространстве со скоростью света. Эти доказательства были оформлены Максвеллом строго математически в виде уравнений, которые получили название «уравнения Максвелла». Это теория была экспериментально подтверждена Г. Герцем (1887) в Германии, доказавшим существование излучения электромагнитных волн и показавшим их распространение, отражение, преломление, интерференцию и поляризацию.

Изобретение радио осуществлено в России 7 мая 1895 года. Александр Степанович Попов (1859-1906) на заседании Русского Физико-химического общества в Петербурге продемонстрировал изобретенный им грозоотметчик  первый в мире радиоприемник. В 1896 году А.С. Попов осуществил телеграфирование без проводов на расстояние 250 м, передав с помощью азбуки Морзе первую в мире радиограмму «Генрих Герц». В том же году А.С. Попов установил радиосвязь между кораблем «Россия» и берегом на расстоянии 5 км. В 1899 г. он осуществил радиосвязь на расстоянии 52 км, обеспечившую работы по спасению броненосца «Генерал-адмирал Апраксин», севшего на камни. Было передано 440 радиограмм. В 1900 г. на IV Всемирном электротехническом конгрессе в Париже А.С. Попову за изобретение радио были присуждены почетный диплом и золотая медаль.

За рубежом наиболее широко известен итальянец Гульельмо Маркони (1874-1937), применивший электромагнитные волны и много сделавший для развития радио. В 1901 г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан (за рубежом изобретателем радио считают Г. Маркони, поскольку он запатентовал грозоотметчик почти такой же конструкции, как и грозоотметчик А.С. Попова, который свое изобретение не запатентовал). Маркони первым построил радиопередатчики и радиоприемники современного типа. Сотни пассажиров трагически затонувшего лайнера «Титаник» были спасены благодаря аппаратам Маркони.

В странах Западной Европы и США была развёрнута активная деятельность по использованию радиосвязи в коммерческих целях. Огромное значение радиосвязи для военных флотов и для морского транспорта, а также гуманистическая роль радиосвязи (при спасании людей с кораблей, потерпевших крушение) стимулировали её развитие во всём мире.

Существенный вклад в направлении усиления слабых сигналов антенн внес американский инженер Ли де Форест, который изобрел в 1906 году трехэлектродную усилительную лампу - триод. В России большой вклад по разработке усилительных и генераторных радиоламп внес Бонч-Бруевич, который в последствии возглавил Нижегородскую радиолабораторию, ставшую кузнецой кадров радиоспециалистов. В 1922 году в Москве начала работать первая в мире Центральная вещательная радиостанция им. Коминтерна, мощностью 12 кВт, что в несколько раз превышало мощность радиостанций в Германии и Франции. В 1933 году мощность этой радиостанции повышается до 500 кВт, это была самая мощная радиостанция в мире.

В первых опытах передачи сигналов при помощи радиоволн, осуществленных А. С. Поповым в 1895-1899 гг., использовались радиоволны с длиной волны от 200 до 500 м. До 1920 г. в радиосвязи применялись преимущественно волны длиной от сотен метров до десятков километров. В 1922 г. радиолюбителями было открыто свойство коротких волн (100-10 м) распространяться на огромные расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них при малых мощностях передатчика. В 1930-е гг. были освоены метровые, а в 1940-е дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т.е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40-50 км.

Во всех передатчиках до 1936 года использовалась амплитудная модуляция (АМ), а в последствии началось внедрение в практику радиосвязи частотной модуляции (ЧМ), которая имеет главное преимущество - высокую помехоустойчивость.

Передача на значительные расстояния достигается применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи (переизлучение сантиметровых волн осуществляется с помощью цепочки ретрансляторов) или с помощью спутниковой связи (ретранслятор находится на борту искусственного спутника Земли). Позволяя вести на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ, радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются несравненно более эффективными, чем обычная дальняя радиосвязь на коротких волнах.

Как мы видим, с развитием технологий происходит постепенный переход вверх по частотному диапазону. Почему же требуются электромагнитные волны все большей частоты? Ответ на этот вопрос довольно прост.

Во-первых, чем выше частота электромагнитных колебаний, тем шире может быть рабочая полоса частот. Например, средневолновый радиовещательный диапазон лежит в пределах 0,3-3 МГц, его ширина составляет 2,7 МГц. Естественно, телевидение с шириной рабочей полосы в 6 мегагерц передать не удастся. В то же время для этого подходит СВЧ-диапазон, поскольку рабочая полоса намного шире и в ней легко расположить десятки каналов телевидения.

Вторая причина повышения рабочего диапазона заключается в следующем. Угол расходимости пучка радиоволн пропорционален длине волны и обратно пропорционален размеру передающей антенны. Для получения более узкого луча при одном и том же размере антенны нужно уменьшать длину волны колебания.

Итак, развитие радиотехники это постоянное освоение все более высоких частот электромагнитных волн и применение сигналов с широким спектром.

В настоящее время организационно-технические мероприятия и средства для установления радиосвязи и обеспечения ее систематического функционирования образуют службы радиосвязи, различаемые по назначению, дальности действия, структуре и другим признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической радиосвязи (к космической радиосвязи относят все виды радиосвязи с использованием одного или нескольких спутников или иных космических объектов); фиксированной (между определенными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения. Для производственных и специальных служебных надобностей имеются ведомственные службы радиосвязи в некоторых министерствах и организациях (например, в гражданской авиации, на железнодорожном, морском и речном транспорте, в службах пожарной охраны, милиции, медицинской службе городов), а также внутрипроизводственная связь на промышленных предприятиях, в некоторых учреждениях и т.д. Большое значение имеет радиосвязь в вооруженных силах.

Развитие радиотехники непосредственно связано с созданием элементной базы, в частности, с разработкой электронных приборов для систем передачи информации на расстояние с помощью электромагнитных колебаний. Дальнейшее развитие радиотехники непрерывно ставило задачи по созданию и внедрению новых электронных элементов и узлов, что привело к появлению самостоятельной отрасли науки - электроники.

Электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных и полупроводниковых приборов и устройств. в начале 50-х годов XX века были созданы первые полупроводниковые приборы  транзисторы, а в 1960-х годах первые интегральные микросхемы, что позволило резко снизить массу и габариты радиотехнической аппаратуры, при одновременном повышении ее надежности и значительном уменьшении энергопотребления. При этом электроника четко разделилась на энергетическую (силовую) электронику и микроэлектронику.

Микроэлектроника - раздел электроники, связанный с созданием интегральных микросхем. Мерило прогресса в микроэлектронике - число элементов, размещающихся на одной микросхеме. Современные большие аналоговые интегральные схемы и цифровые микропроцессоры на одном кристалле заменяют подчас целые блоки и устройства радиоэлектронной аппаратуры предшествующего поколения.

Квантовая электроника - это современная область физики, изучающая взаимодействие электромагнитного излучения с электронами, входящими в состав атомов молекул твердых тел и создающая на основе этих исследований научные методы для разработки квантовых устройств различного назначения.

На основе квантовой электроники как науки быстро формируется лазерная техника. В понятие лазерной техники входят научные рекомендации и технические решения, при выполнении которых создаются разнообразные приборы квантовой электроники. Эти приборы генерируют электромагнитное излучение, усиливают и формируют его, а также преобразуют спектр лазерного излучения.

Лазерная техника - это совокупность научно обоснованных методик расчета, технических решений и средств, позволяющих оптимальным образом создавать схемы и конструкции квантовых приборов, основанных на использовании лазерного излучения. Указанная область науки и техники молода, многогранна и, безусловно, перспективна.

дипломы,курсовые,рефераты,контрольные,диссертации,отчеты на заказ