Реферат по философии. Реф. философия. Теоретические основы радиотехники. Идеи и достижения отечественных исследователей

• Название: Теоретические основы радиотехники. Идеи и достижения отечественных исследователей
• Анкор: Реферат по философии
• Дата: 22.04.2023
• Размер: 123.29 Kb.
• Имя файла: Реф. философия.docx
• Тип: Реферат; #1081142

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)




Кафедра «Философия»

Р Е Ф Е Р А Т

для сдачи кандидатского минимума
по дисциплине:

«История и философия науки»
ТЕМА

«Теоретические основы радиотехники. Идеи и достижения отечественных исследователей»
Выполнил: аспирант Цыбанов И.А.
Кафедра «АТСнаЖТ»

Направление: 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи».

Направленность: 2.2.15 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций»
Научный руководитель: к.т.н., доц. Табунщиков А.К.

Проверил к.ф.н., доц. Садикова О.Г.

Москва – 2022
Содержание

Глава 1. Предпосылки создания радиотехники 5

1.1 Естественнонаучные открытия в области электротехники 5

1.2 Первые устройства беспроводной связи 8

Глава 2. Генезис отечественной школы радиотехники 12

2.1 Изобретение радио 12

2.3 Формирование научных основ радиотехники 19

Заключение 27

Список литературы 29

Введение

Неуклонное совершенствование методологической базы радиотехники как одной из самых динамично развивающихся технических дисциплин, дающих начало новым техническим наукам, с одной стороны, а с другой, – ее стремительное вхождение в повседневную жизнь, сопровождающееся падением интереса к инженерному творчеству, – все это детерминирует необходимость погружения в историю этой науки. История радиотехники, как и история любой науки, есть некое «хранилище подсказок» на вопросы, поставленные самой жизнью.

Цель реферата – рассмотреть ретроспективу формирования научных основ теоретической радиотехники в контексте современных научных достижений в данной области, для выявления причин кризиса научного познания в области радиотехники.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

1. 
   Исследование теории радиотехники.
   
2. 
   Рассмотрение основных научных достижений радиотехники.
   
3. 
   Исследование процесса развития радиотехники через научные революции.
   
4. 
   Исследование причин, последствий, возможных путей выхода из кризиса, отчасти связанного с падением престижа научного познания в области радиотехники.
   

Задачи, выдвинутые мной, актуальны, поскольку их решение поможет глубже вникнуть в проблему, с которой столкнулось человечество на данном этапе своей истории. Эта проблема связана с потерей интереса к научному и техническому творчеству, что является парадоксальным в условиях современного прогресса при его неуклонных темпах роста. Необычным является и тот факт, что интерес к новинкам потребительской электроники и научным открытиям не угасает, а наоборот возрастает. Люди следят за выпуском современных устройств связи, портативных компьютеров, но в корне не понимают, по какому принципу осуществляются функции, заложенные разработчиками в различной технике. Установить причины и возможные последствия этого кризиса предлагается с помощью рассмотрения истории, выявления тенденций развития такой технической дисциплине, как радиотехника.

Глава 1. Предпосылки создания радиотехники

1.1 Естественнонаучные открытия в области электротехники

Двадцатый век был отмечен величайшими открытиями в области электричества и электромагнетизма, положившими начало развитию современной электротехники и радиоэлектроники.

Одним из отцов-основателей электротехники по праву можно считать итальянского ученого Александра Вольта. Именно он в 1800 году создал «элемент Вольта" - первый гальванический элемент. Он опустил две пластины — цинковую и медную — в банку с кислотой и соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, и на медной стали образовались пузырьки газа. Вольт предположил, а после доказал, что электрический ток протекает по линии.

Для практического применения Вольт придал гальваническому элементу форму вертикального цилиндра (колонны), состоящего из соединенных колец из цинка, меди и ткани, пропитанной кислотой. Вольтовый столб высотой в полметра генерировал напряжение, чувствительное для человека.

Изобретение Вольта позволило создать устройство для выработки электроэнергии достаточно большой мощности и тем самым решило одну из острых проблем, с которыми столкнулись исследователи того времени.

С древних времен электричество и магнетизм были известны по отдельности (первые упоминания об электричестве и магнетизме относятся к 8 веку до нашей эры), но их взаимосвязь не была доказана ни одним ученым.

Одним из первых ученых, экспериментально подтвердивших связь между электричеством и магнетизмом, был датский физик Ханс Кристиан Эрстед. В 1820 году он продемонстрировал, что проводник, по которому протекает электрический ток, вызывает отклонение магнитной стрелки компаса.

Эрстед продемонстрировал на лекции в университете, как он нагревал провод от вольтовой колонки, для чего он и создал электрическую или, как тогда говорили, гальваническую схему.

На демонстрационном столе был установлен навигационный компас, через стеклянную крышку которого проходил один из проводов. Вдруг один из студентов (здесь показания свидетелей расходятся — говорят, что это был аспирант или даже студент университета) случайно заметил, что, когда Эрстед замыкал цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону, когда Эрстед замыкал цепь. Однако существует мнение, что Эрстед сам заметил отклонение стрелки.

В пользу стороннего наблюдателя Эрстед говорит, что сначала он был занят скручиванием проводов, и он, который много раз сталкивался с подобным опытом, был бы очень заинтересован результатом опыта.

Однако предыдущие исследования Эрстеда и его страсть к концепции Шеллинга указывают на противоречие. Некоторые источники даже предполагают, что Эрстед якобы повсюду носил с собой магнит, чтобы постоянно думать о связи магнетизма и электричества. Возможно, это выдумка, призванная укрепить позиции Эрстеда как исследователя. Действительно, если он был так обеспокоен этой проблемой, почему он не попытался подробно описать этот опыт заранее, используя диаграмму и компас? В конце концов, компас - одно из наиболее очевидных практических применений магнита. Однако нельзя отрицать, что он размышлял над проблемой связи электричества и магнетизма, между которыми по его мнению не было никакой связи.

Сначала Эрстед повторил условия своего лекционного опыта, а затем изменил их. Он обнаружил следующее: "Если расстояние от провода до стрелки составляет не более 3/4 дюйма, то отклонение составляет 45 °. С увеличением расстояния угол пропорционально уменьшается. Абсолютное отклонение зависит от мощности устройства»

Затем экспериментатор решил проверить влияние проводников из разных металлов на стрелку. Для этого были взяты провода из платины, золота, серебра, латуни, свинца, железа. И происходит необъяснимое! Металлы, которые никогда не обладали магнитными свойствами, приобретали их, когда через них проходил электрический ток.

Эрстед начал зачищать стрелку от проволоки с помощью стекла, дерева, смолы, глины, камней, диска электрофора. Экранировать устройство тогда не удалось. Стрелка упорно отклонялась даже когда ее поместили в сосуд с водой.

Если соединительный провод Эрстеда был расположен вертикально, то магнитная стрелка вообще не указывала на него, а располагалась, так сказать, по касательной к окружности с центром вдоль оси провода. Исследователь предложил рассматривать влияние проволоки на ток как вихревое воздействие, поскольку вихри на двух концах одного диаметра действуют в противоположных направлениях.

Английский экспериментатор Майкл Фарадей прочитал работу Эрстеда и обнаружил вращение магнита вокруг проводника тока и вращение проводника тока вокруг магнита. Через 10 лет он открыл явление электромагнитной индукции. Исследовал явление самоиндукции и индукции Фарадей дал представление о линиях электропередач, которые, по его мнению, существовали, и высказал идею о том, что распространение электромагнитных взаимодействий - это процесс распространения волны с конечной скоростью. Фарадей дал математическое описание явления электромагнитной индукции (закон Фарадея), которое позже стало одним из главных уравнений радиотехники.

Максвелл. Фарадей предположил, что в пространстве вокруг проводника тока действуют особые электромагнитные силы.

В 1861-1865 годах британский физик, математик и механик Джеймс Максвелл продолжил работу Фарадея, проведя серию экспериментов с электромагнитными волнами и используя их для создания теории электромагнитного поля, которую он сформулировал как систему из четырех дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Максвелла). Это привело к возможности расчета электромагнитного поля, которое может распространяться в пространстве в виде электромагнитной волны. Максвелл пришел к выводу об электромагнитной природе света (1865) и показал, что скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна скорости света.

R2QWEGSER2Q3EgDSFBEQR2RqtegHSFNR RQFWGAFEDRQEGSSTQ3HRDGGR EHRSDGCGT3WYHRDJGMFGHRWYTWYRHUTJZGFMHFJYWTEhrFDNGCGHYETJMFHGFGEWQTWYERHTDJGB VBDFEAghrDJGMFNGETERWHDGMGFEgghrDGMFGGWYETJFMGNFBDGEhrTZJGFNFBGW4yeartjhmfxxgfndgewertjsyktdul

Wfqf r2qqweghrhtqehsfnheYwuetjkryfmgdhsgwtewretjgmnfswy45eutjfmgnfdgafweghrjtfh, mgnfdegtwyeturky, hmgnfbdsgewyretjykfh, mcnbdgaehretjrykhmfgnfbdgetwyretjmfhbc bdgeahrtjkyfh, mgnfbgewyeutrkyfgdsgagyeurykhmgnfdget356wuetjkryfmgdhsgwtewretjgmnfswy45eutjfmgnfdgafweghrjtfh, mgnfdegtwyeturky, hmgnfbdsgewyretjykfh, mcnbdgaehretjrykhmfgnfbdgetwyretjmfhbc bdgeahrtjkyfh, mgnfbgewyeutrkyfgdsgagyeurykhmgnfdget3563746iktyghfr4

1.2 Первые устройства беспроводной связи

В 1872 году американский изобретатель Малон Лумис получил первый в мире патент на устройство беспроводной связи – радиотелеграф. Это устройство было способно передавать радиосигнал на расстояние до 20 км, что было продемонстрировано изобретателем в октябре 1872 года в штате Вирджиния.

28 ноября 1875 американский инженер Томас Эдисон объявил прессе, что в ходе экспериментов с телеграфом он замечал явление, которое он назвал «эфирными силами». Однако данная теория не была признана научным сообществом и Эдисон не стал продолжать свои исследования в этой области.

В 1878 году английский и американский изобретатель Дэвид Хьюз запатентовал устройство для передачи и приема радиоволн, на основании открытой им зависимости между шумами в приемнике телефона и воздействием на него индуктивного маятника. Впоследствии это изобретение получило название «микрофон Хьюза».

В 1884 году итальянец Фемистокл Кальчецци–Онести изобрёл трубку, наполненную железными опилками, названную впоследствии «когерер». Это изобретение послужило прообразом электрических коммутаторов, без которых радиовещание невозможно.

В 1885 году Т. Эдисон получил патент на систему радиосвязи между судами, который он затем продал Гульельмо Маркони.

Электромагнитные волны радиодиапазона (λ = 6 м, f = 500 МГц) впервые были получены и изучены немецким физиком и естесствоиспытателем Генрихом Герцем в 1886–1889 гг. Он их генерировал и излучал при помощи вибратора, возбуждаемого искровым разрядом. Во втором вибраторе под действием принимаемой волны проскакивала искра.

Г. Герц показал, что электромагнитные волны способны отражаться, преломляться, интерферировать и поляризоваться, подобно световым волнам. Таким образом, он продемонстрировал, что радиоизлучение обладает всеми свойствами волн, которые стали называть электромагнитными волнами или волнами Герца. Он обнаружил, что уравнения, описывающие электромагнитное поле, можно переформулировать в виде дифференциального уравнения в частных производных, названного волновым уравнением.[1] Однако Герц не предвидел возможности применения электромагнитных волн для передачи информации. Интересно, что идея использования электромагнитных явлений для передачи сигналов принадлежит еще А. Амперу.

Существенную роль в опытах Герца играло явление электрического резонанса, исследованное норвежцем Бьеркнесом (1890–1891). Формула для определения резонансной частоты колебательного LC–контура при отсутствии затухания:



Она была получена еще в 1853 г. У. Томсоном (лорд Кельвин) в связи с решением проблем, возникших при прокладке телеграфного трансатлантического кабеля. Француз Э. Бранли обнаружил (1890) и изучил явление уменьшения сопротивления металлического порошка при воздействии на него электрических колебаний и восстановлении исходного высокого сопротивления при встряхивании. Лабораторный прибор для демонстрации этого явления Э. Бранли назвал радиокондуктором, впервые введя в оборот термин “радио”.[2]

Также известны другие изобретатели устройств для радиопередачи. В 1885—1892 гг. фермер из Кентукки Натан Стаблфилд претендовал на изобретение радио, но его устройство, похоже,
работало на индуктивном принципе, а не на приёме–передаче радиосигнала. В 1893—1894 годах Бразильский священник и ученый Роберто де Мора провел эксперименты по беспроводной связи, но не опубликовал свои достижения до 1900 года.

gewterhdnmgfetQGHRdtjfyjy4wHRSfdgnghreWTQwf120983ru3i219rt3h28gewuvnifw9GWH48RUNIVDJASIJ[F-8HGWNVDMOVSI[AEGW9Urnsvdms]kaijegwrneai[he9gwuDSv0egjwhRUnvdMSAFI[EHGW9URsvdms})jGRHe9argSIVDks]G)JERbmdsVK}_G0RJHEARIsvdKSAC]-egw0jeriSVDkS}egjR0HEIGsovdKSAC-Hgr9NIVMDSAspocG{RWUHINWvmdaCSPOK]Jg){HR9wijSOKVDAsvGrjheipovD]GJ{hr9NsivmdokjGHr9nIpovmdaks-eigwjhrniBOSpkvdgjhREURGNsivmdSAKCFE0JUHGr9unvmdpgrj[heinBvdkgJHRnibPEFJi[GNODVMJEG[HrnubfmvdK]FJhegNBFDOpmEFJ[HGURnbfkdmVegRUNBdVMJEGhwnuSIDOmovjg[ehNUiodbM ODPVjFEHgwuRBINFJmDEJGHRNBFIOmpkvDJGHRNFBDkmfiejaklmfewuhnjkmijfuhegwhnjvdskdoijefhpgwuirbhdnsjkvmovijguhrnvdmksoifehwguindjskmovijfpeghwuridnsbjmk odivGHRIUSdokiv[9eG*huiSJDiovSGrhudbjsijgrhuinjdifwheuginsdjkvgeWIJusdnbmkvfeuhigsdndmvsoaijsgibsdnvjegw9husidnkmskcpfwajeivdnjklsafjiehgwubhsdvknovsiegubsvdnsfjehwisbdnjklmvpkoefjgrhnjfdvmlksfjegwhivdnjmscpkvaijgehrunsdj lmkveogwsbd nxpkdegwuinsjdlkmvfehgwuibsvdnjzkmvefjhgwuibsk dnjlkzmvijfegwbirskvdnjlkmfijehwguirbsdjnlkvmpefjigrhbdnfjdvmkfjeghrusdnbvmcapejoighrunvsdkmspcefjwigronsvdkmpfejwhgnsvdkmpfejiwgfvnsjdl kmpvjefighrunvdskmscpjiefgNJVDSklmvpsgiorheunisdvkmpjgirnuisjvdlmzpvgnsdvjlkmvgijesnudbj klmdpgnsdj lkmxdngbisdxnlmsgirxdnj kcmpjgirunodsbxmpcdjigrebnjxk mkcnogobdjfxkmpgjibdnfjklmgnbdofcmpbfbdc

Глава 2. Генезис отечественной школы радиотехники

2.1 Изобретение радио

7 мая 1895 года в ученых кругах Петербурга произошло событие, которое сразу не привлекло к себе особого внимания, но практически было началом одного из величайших в мире технических открытий. Этим событием явился доклад А. С. По­пова, преподавателя физики в Минном офицерском классе Кронштадта, «Об отношении металлических порошков к элек­трическим колебаниям». Заканчивая доклад, Александр Сте­панович сказал: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применен к передаче сигналов на расстояния при помо­щи быстрых электрических колебаний, как только будет най­ден источник таких колебаний, обладающих достаточной энер­гией».

Первым корреспондентом А. С. Попова в его опытах по осуществлению радиосвязи была сама природа — разряды молний. Первый радиоприемник А. С. Попова, а также изго­товленный им летом 1895 года «грозоотметчик» могли обнару­живать очень дальние грозы. Это обстоятельство и навело А. С. Попова на мысль, что электромагнитные волны можно обнаружить при любой дальности источника их возбуждения, если источник обладает достаточной мощностью. Такое заклю­чение дало Попову право говорить о передаче сигналов на дальнее расстояние без проводов.

В качестве источника колебаний в своих опытах А. С. По­пов пользовался герцевским вибратором, приспособив для его возбуждения давно известный физический инструмент — ка­тушку Румкорфа. Будучи замечательным экспериментатором, своими руками изготовляя всю необходимую аппаратуру, По­пов усовершенствовал приборы своих предшественников. Од­нако решающее значение имело то, что Попов к этим прибо­рам присоединил вертикальный провод — первую в мире ан­тенну и таким образом полностью разработал основную идею и аппаратуру для радиотелеграфной связи. Так возникла связь без проводов с помощью электромагнитных волн, так в изо­бретении А. С. Попова зародилась современная радиотехника.

Возможно, что если бы Попов был только ученым-физи­ком, то на этом дело бы и остановилось, но Александр Сте­панович был, кроме того, инженером-практиком и загнал нужды военно-морского флота. Еще в январе 1896 года в статье А. С. Попова, опубликованной в «Журнале Русского физико-химического общества», были приведены схемы и подробное описание принципа действия первого в мире радиоприемника. А в марте изобретатель продемонстрировал передачу сигна­лов без проводов на расстояние 250 м, передав первую в мире радиограмму из двух слов «Генрих Герц». В том же году в опытах на кораблях была достигнута дальность радиосвязи сначала на расстояние около 640 м, а вскоре и на 5 км.



Рисунок 1. Эскиз А.С.Попова приемного устройства.

21rf1rt3gerw1r2t3gwrht314hettwhrqegwhrdtj6i4tm,uly87i5645yrgku68756w4ewascwdsxv cgnhmgnb \kyrtersdbxv muk

В 1898 году А. С. Попов добился уже радиосвязи на 11 км и, заинтересовав своими опытами Морское министерство, ор­ганизовал даже небольшое производство своих приборов в мастерских лейтенанта Колбасьева и у парижского механика Дюкрете, который в дальнейшем стал главным поставщиком его приборов.

Когда в ноябре 1899 года у острова Гогланд сел на мель броненосец «Генерал-адмирал Апраксин», то по поручению Морского министерства Попов организовал первую в мире практическую радиосвязь. Между г. Котка и броненосцем на расстоянии около 50 км в течение трех месяцев было переда­но свыше 400 радиограмм.

После успешной работы радиолинии Гогланд — Котка Морское министерство первым в мире приняло решение о во­оружении всех судов русского военно-морского флота радио­телеграфом как средством постоянного вооружения. Под ру­ководством Попова началось изготовление радиоаппаратуры для вооружения кораблей. Одновременно с этим А. С. Попов создал первые армейские полевые радиостанции и провел опы­ты по радиосвязи в Каспийском пехотном полку. В мастерской кронштадтского порта, организованной А. С. Поповым в 1900 году, были изготовлены радиостанции для вооружения кораблей (крейсер «Поник», линкор «Пересвет» и др.), отправляемых на Дальний Восток для укрепления 1-й Тихо­океанской эскадры.



Рисунок 2. Размещение радиорубки на крейсере «Аврора

Русский флот получил па вооружение радиотелеграфную аппаратуру ранее английского флота. Английское адмиралтей­ство только в феврале 1901 года заказало первые 32 станции, а вопрос о массовом радиовооружении кораблей решило лишь в 1903 году.

Технические возможности небольшой мастерской в Крон­штадте и парижской мастерской Дюкрете были слабы, для то­го чтобы спешно вооружить вторую русскую эскадру, уходив­шую на Дальний Восток. Поэтому большой заказ на изготов­ление радиоаппаратуры для кораблей эскадры был передан германской фирме «Телефункен». Недобросовестно изготовленная этой фирмой аппаратура часто отказывала в работе. А. С. Попов, командированный в Германию для наблюдения за ходом поставки аппаратуры, писал 26 июня 1904 года: «Приборы не были никому сданы и никто не обучен обраще­нию с ними. Ни на одном корабле нет схемы приемных при­боров».

Известно, что заслуги А. С. Попова благодаря настояниям общественности были высоко оценены. В 1898 году ему была присуждена премия Русского технического общества, присваи­ваемая раз в три года за особо выдающиеся достижения. В следующем году Александр Степанович получил диплом почетного инженера-электрика. Русское техническое общест­во избрало его своим почетным членом. Когда, в 1901 году, Попову предложили профессуру в Электротехническом инсти­туте, то Морское ведомство согласилось на это только при условии продолжения службы его в Морском техническом ко­митете.

Работы А. С. Попова имели большое значение для после­дующего развития радиотехники. Изучая результаты опытов на Балтике в 1897 году по прекращению связи между кораб­лями «Европа» и «Африка» в моменты прохождения между  ними крейсера «Лейтенант Ильин», Попов пришел к заключе­нию о возможности с помощью радиоволн обнаруживать метал­лические массы, то есть к идее современной радиолокации.

Попов уделял большое внимание применению полупровод­ников в радиотехнике, настойчиво изучая роль проводимостей окислов в когерерах. В 1900 году он разработал детектор с па­рой уголь — сталь.

В 1902 году А. С. Попов говорил своему ученику В. И. Коваленкову: «Мы на­ходимся накануне практического осуществления радиотелефо­нии, как важнейшей отрасли радио», и рекомендовал ему за­няться разработкой возбудителя незатухающих колебанию. Через год (в 1903—1904 годах) в лаборатории Попова уже были поставлены опыты радиотелефонирования, демонстриро­вавшиеся в феврале 1904 года на III Всероссийском электро­техническом съезде.

В Минном офицерском классе Попов проработал около 18 лет и оставил там службу лишь в 1901 году, когда был при­глашен занять кафедру физики в Петербургском электротех­ническом институте. В октябре 1905 года он был избран ди­ректором этого института.


2.2 Начало беспроводной связи

С появлением первых промышленных образцов устройств беспроводной связи и массовой потребности в них, появилась необходимость их серийного производства. Для организации производства аппаратуры радиосвязи создавались первые коммерческие компании, руководимые изобретателями аппаратуры. Так, Гульельмо Маркони основал компанию «Бритиш Маркони», которая занималась производством радиоаппаратуры и ее применением для связи между береговыми радиостанциями и судами в море. Эта компания вместе со своим дочерним филиалом в Америке жестко отстаивала свои коммерческие интересы – заключала с владельцем каждого судна долгосрочный контракт, обязывающий этого владельца пользоваться услугами только компании «Бритиш Маркони» и грозящий большими денежными штрафами в случае его неисполнения. Компания действовала подобным образом до 1983 года через американскую компанию ATT, владея всем её внутренним оборудованием, и отказываясь устанавливать связь с кораблями, оборудованными аппаратурой не–Маркони.

В 1907 году Маркони создал первую постоянно действующую трансатлантическую линию беспроводной связи от Клифдена, Ирландия, до Глейс Бей, Новая Шотландия, тем самым доказав возможность построения межконтинентальной линии связи. За эти заслуги Маркони в этом же году был удостоен Нобелевской премии по физике с обоснованием «за выдающийся вклад в развитие беспроводной телеграфии». ¹

В 1906 годуРеджинальдФессенден, используя генератор переменного тока ЭрнстаАлександерсонаи роторный передатчик с искровым разрядником, осуществил первую радиопередачу звукового сигнала. Корабли в море услышали трансляцию игры Фессендена на скрипке «O Святая ночь» и чтение отрывка из Библии. Уже в апреле 1909 Чарльз Геррольд, преподаватель электроники из Сан–Хосе, Калифорния, построил радиовещательную станцию. В ней использовалась технология с искровым разрядником, но несущая частота модулировалась голосом, а затем музыкой. Эта радиостанция, названная «San Jose Calling», существовала всё время и в конечном итоге превратилась в сегодняшнюю радиостанцию KCBS в Сан– Франциско. Чарльз Геррольд, сын фермера из долины Санта–Клара, придумал термин «узкая рассылка» и «трансляция», чтобы определить предназначение передачи для одного получателя, например, на борту судна, или для широкой аудитории. (В английском языке термин «broadcast» используется в сельском хозяйстве в смысле операции по разбрасыванию семян в разных направлениях. Это слово Чарльз Геррольд применил для обозначения трансляции для широкой аудитории.) Чарльз Геррольд не утверждает, что первым передал человеческий голос по радио, а то, что он первым начал радиовещание. Чтобы радиосигнал распространялся во всех направлениях, он разработал всенаправленную антенну, которую он монтировал на крышах различных зданий в Сан–Хосе. Геррольд также претендует на звание первого радиовещателя, принимающего рекламные объявления.

Появление радиопередатчиков, как показало кораблекрушение «Титаника», было необходимо прежде всего на судах – многих пассажиров парохода можно было бы спасти, если бы на всех находившихся поблизости судах были радиоустановки и правильно велась служба радиосвязи. В связи с катастрофой была созвана Международная конференция по охране человеческой жизни на море, которая подготовила соглашение, требующее обеспечения круглосуточной работы судовых радиостанций. После этого беспроводной телеграф с искровым передатчиком стал повсеместно устанавливаться на больших судах.

С внедрением радиостанций в массовое производство, у компаний– производителей появились свободные денежные средства, которые можно было задействовать в дальнейших научных исследованиях радиотехники.

Так, на деньги, полученные от прибыли своей компании, Гильельмо Маркони создал комплекс для дуплексной трансатлантической беспроводной связи между Северной Америкой и Европой. В то же время инженеры–

исследователи занимались теоретическими изысканиями в области передачи кодированного сигнала. Одним из первых изобретателей модуляции сигнала был Джоном Реншоу Карсон, который изобрел однополосную амплитудную модуляцию.

2.3 Формирование научных основ радиотехники

Несмотря на то, что теоретическое обоснование распространения электромагнитных волн (как обобщенного случая радиоволн) уже было дано в конце XIX века, основные открытия в области радиотехники происходили в XX веке. беспроводной связь радио телеграфия

Радиотехника, основанная на применении электродных ламп, завоевала главенствующее положение в третьем десятилетии (1915–1924 гг.). Первоначально развитие приемно–усилительной аппаратуры с использованием электронных ламп диктовалось потребностями военного времени.

В 1922 году О. В. Лосев начал опыты по применению кристаллических приборов для усиления и генерации колебаний. В этом же году радиолюбителями открыто свойство коротких волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них.

Следующее десятилетие характерно бурным количественным ростом производства радиовещательных и началом практического освоения телевизионного приема сигналов. Бурное развитие средств радиосвязи привело к появлению большого количества радиоизлучающих средств в достаточно узком диапазоне волн, что привело к появлению помех радиоприему. Для борьбы с помехами необходимо было не только повышать избирательность и чувствительность приемников, но и осваивать новые более широкие по полосе пропускания диапазоны волн. В результате плодотворных научных изысканий в 30–е годы прошлого столетия осваиваются метровые радиоволны, распространяющиеся в пределах прямой видимости, прямолинейно, не огибая земной поверхности. Именно в этот период начала создаваться наука о радиоприеме и радиоприемных устройствах, объединяющая в себе творческие и инженерно–прикладные решения.

В 1934 году Э. Армстронг изобрел частотную модуляцию (ЧМ), позволившую избавиться от помех и обеспечивавшую высококачественное воспроизведение звука радиоприемника и передачу полного диапазона слышимости человеческого уха – звуков от барабана до флейты, в диапазоне от 50 Гц до 15 000 Гц.

Серьезным препятствием прогрессу радиоприемной техники служили свойства триода, ограничивавшие возможность усиления колебаний на длинных и особенно коротких волнах. Появление в тридцатых годах тетродов, а затем и пентодов открыли новые перспективы в развитии радиоприемной аппаратуры. Приемники, выполненные на пентодах, имели хорошую чувствительность даже без применения регенерации. Совершенно в новом свете представился принцип супергетеродинного приема. Работы Стрэтта в США, Сифорова в СССР создали теорию супергетеродина для приема длинных и коротких волн. Эта теория применяется и в настоящее время. Успешному применению супергетеродинных приемников содействовал выпуск специальных многосеточных ламп для преобразования частоты. Были внедрены электродинамические громкоговорители, которые резко повысили акустические качества радиоприема. С 1935 года расширились теоретические и экспериментальные исследования в области сверхвысоких частот. Разрабатывалась теория симметричных и коаксиальных линий. Существенный вклад в эту область внес советский ученый А. А. Пистолькорс. Затем были предложены конструкции и обосновано применение объемных резонаторов и волноводов. В качестве электронного прибора для гетеродинов ультракоротких волн был создан клистрон. Наконец, благодаря работам Армстронга, Кобси, Сифорова и других была внедрена частотная модуляция на ультракоротких волнах. Все эти научные достижения положили основу для разработки приемников метрового, дециметрового, сантиметрового, а затем и миллиметрового диапазонов волн.[5]

Освоению ультракоротковолновой аппаратуры сопутствовало появление новых областей радиотехники: дальней радиорелейной связи и радиолокации. В качестве теоретической базы для проектирования радиорелейной приемной и передающей аппаратуры использовались научные достижения в области многоканального телефонного уплотнения линий проводной связи, т. к. техника уплотненных передач по проводам достигла к этому времени широкого развития.

Радиолокация (в том числе и локационный прием) стала возможной с развитием техники сверхвысоких частот. Однако этого было недостаточно. Потребовалась глубокая разработка еще одной отрасли науки, которая получила название «импульсная техника» и которая базируется на изучении переходных процессов в цепях радиоаппаратуры. Интересы радиолокации потребовали расширения знаний в области антенн сверхвысоких частот.

В послевоенное время радиотехника начинает развиваться ускоренными темпами. Обобщение научных и практических достижений привело к тому, что эти достижения уже не охватывались старым понятием «радиотехника» – пришлось говорить о чрезвычайно обширной науке – радиоэлектронике, в которую с каждым годом входили и входят новые отрасли знаний и применений. Отдельные отрасли радиоэлектроники, такие как радиосвязь, радиовещание, радиолокация, телевидение, радионавигация, телеметрия, телеуправление, радиоастрономия и др., предъявляют свои специфические требования к радиоприемным устройствам. В каждой из этих областей используется не один, а несколько диапазонов радиоволн, что вносит еще большее разнообразие на пути совершенствования техники радиоприема.

Изобретение устройств для радиопередачи наглядно продемонстрировало возможность беспроводной передачи данных, однако для успешного практического применения данного изобретения были необходимы более совершенные алгоритмы передачи, более надежная и энергоэффективная элементная база.

В связи с вышеизложенным, развитие научной мысли в области радиотехники можно разделить на следующие направления: исследование новых сред передачи информации; развитие методов и алгоритмов обработки информации; развитие схемотехники радиоустройств.

Рассмотрим ретроспективу научных открытий в области радиотехники как процесс развития радиотехники через научные революции: ²

• 
  1906. Ли де Форрест (США) – электровакуумная радиолампа.
  
• 
  1928. Х. Блэк (США) – усилитель с отрицательной обратной связью.
  
• 
  1928. Г. Найквист (США) – «Критерий Найквиста» (возможность передачи со скоростью 2 Бод на1 Гц) [Nуquist Н. Gertain topics in trаnsmission theory // Тгаns. Аm. IEЕ, 1928, 47, №2, р.б17–644].
  
• 
  1933. В.А. Котельников (Россия) – «Теорема Котельникова» (возможность точно восстановить аналоговый сигнал U(t) по его отсчетам, взятым в точках t_к = k∆t, к =..–2, –1, О, 1, 2, 3,...). ³
  
• 
  1930–е годы – теория модуляции, теория распространения радиоволн.
  
• 
  1947. Д. Бардин, У. Браттайн (США) – точечный транзистор.
  
• 
  1949. Шокли (США) – плоскостной транзистор.
  
• 
  1930–1940 годы – радио– и гидролокация.
  
• 
  1950–е гг. – компьютер.
  
• 
  1940–1950–е годы – телевидение.
  
• 
  1957. СССР – искусственные спутники Земли.
  
• 
  1960–е годы – оптоэлектроника.
  
• 
  1970–е годы – акустоэлектроника.
  
• 
  1980–е годы – волоконно–оптические системы передачи информации.
  
• 
  1980–е годы – интегральная схемотехника, миниатюризация.
  
• 
  1970–1990–е годы – сверхпроводимость (прогноз – научно– техническая революция после 2020 г.).
  

Следует отметить, что прикладное применение научных открытий в области радиотехники позволило осуществить целый научный прорыв в других областях знания, а также открыть новые области знания. Например при помощи исследований в области радиотехники появились радиомодуляция, радиолокация, телевидение, микроэлектроника и многое другое.

С изобретением телевидения и интернета телеграфия по радио не исчезает, напротив, степень её автоматизации увеличивается. От наземных линий связи 1930–х годов к телетайпам автоматизированного кодирования, затем эти средства были адаптированы к импульсно–кодовому набору и автоматической маршрутизации, и наконец появился телекс. В течение тридцати лет телекс является самым дешёвым средством дальней связи, так как 25 каналов телекса занимают ту же полосу пропускания, как один голосовой канал. Для деловых и правительственных кругов важным является то, что телексом можно пересылать подписанные документы.

В XX веке начинается переход от индустриальной модели общества к постиндустриальной. В индустриальной модели, благодаря машинному производству, человечество получает все необходимое в промышленных масштабах. Радиопромышленность – не исключение. Радиолюбители получают все необходимые детали в полном объеме. Однако постепенно происходит переход к постиндустриальному обществу. Это влечет за собой не только переход к более наукоемкому производству и к увеличению доли интеллектуального труда в производстве, но и к возникновению «общества потребления». Французский философ и социолог Жан Бодрийяр считал, что

«общество потребления» сложилось в Западной Европе к началу 70–х годов XX века, а в США к началу 60–х годов XX века. По мнению Бодрийяра, в таком обществе существует излишнее изобилие и нагромождение товаров, и вся функция людей заключается в потреблении. Особое место занимают товары электроники. Они становятся доступнее, и всё большее количество людей стремится получить новые модели различных устройств.

Во второй половине XX–века происходит качественное изменение в элементной базе радиотехнических устройств. Появляются микросхемы, и происходит постепенная миниатюризация приборов. Стремительными темпами развивается компьютерная техника, которая позволяет радиотехнике получить новые методы и инструменты в конструировании различных устройств. Но одновременно с этим, уменьшается количество людей, которые хотят заниматься созданием и обслуживанием новых устройств. К началу 90–х годов XX в. США интерес к радиолюбительской электронике начинает падать. Закрывается радиожурнал Ham Radio, который издавался с 1968 года. Закрывается фирма Heath, которая была одним из крупнейших производителей наборов для домашнего изготовления техники. Это свидетельствует о важном психологическом моменте у человека: «проще и быстрее купить, чем собирать самому». Нарушается важная взаимосвязь. Подростки, которые занимались радиолюбительской схемотехникой, в последствие учились в университетах и становились учеными или радиоинженерами, теперь покупают устройства связи и не стремятся разбираться в их конструкции.

В значительной степени инженерная деятельность была связана с изобретательством и конструированием. В XX веке были сформулированы общие положения теории решения творческих задач. Появилась возможность обучения навыкам творческого труда, так как изобретение – это не только «творческий полет», но и большое количество рутинной работы. Однако из– за мнимого изобилия товаров и услуг меняется отношение к труду и творчеству. Стоит отметить, что творческая деятельность издавна была доступна лишь немногим людям.

В современных реалиях творческая деятельность, в том числе и инженерное творчество, становится прерогативой ещё более узкого круга людей. Основная масса потребителей не испытывает интереса и участия к науке или искусству. Отношение к действительному миру у таких людей определяется как любопытство. Примером такого чувства может служить любопытство к популярным научным и техническим достижениям. Но это носит поверхностный характер. Вникнуть в глубину проблемы могут лишь немногие представители творческого класса. Тем не менее, стоит отметить феномен потери уникальности продукта творчества и возникновение массового коллективного творческого процесса. По мнению Вальтера Беньямина, аутентичность и оригинальность теряют свой смысл, когда художник начинает использовать такие методы, которым изначально присуща множественность.⁴

Одним из выходов в сложившейся ситуации может быть повышение престижа профессии ученого–радиотехника и инженера–радиотехника в глазах подрастающего поколения, также существует необходимость пересмотреть саму суть подготовки научных и инженерных кадров. Большую роль играет грамотно организованная, по законам коммуникативистики, информационная компания о современной радиоиндустрии, ее истории, людях, создававших эту отрасль, – подросткам.

Фактически только специализированные лицеи дают возможность ознакомиться с современными инженерными методами. Чтобы привлечь внимание общества к этой проблеме – необходим целый ряд мер, а именно: создание новых радиолюбительских кружков для детей и подростков, разработка грамотной социальной рекламной политики, повышение престижа профессий – ученого и инженера. Если не предпринять необходимых мер, то кризис в науке и технике может перейти в ещё более сложную форму. Это может повлечь за собой утерю знаний и упадок цивилизации, а для нашей страны – все более нарастающее отставание от Запада в технологической гонке. Может возникнуть ситуация, похожая на ситуацию в средневековой Европе, когда грамотой владела узкая привилегированная прослойка общества. Для недопущения погружения в неосредневековье необходимы срочные меры в области популяризации научно–технического знания.

Заключение

В итоге можно сказать, что развитие радиотехники на заре ее истории было напрямую связано с развитием электротехники. В качестве теоретической основы для развития радиотехники в этот период особенно важна была теория колебательных контуров, которые можно назвать простейшими радиоэлементами.

Наряду с изобретениями электрических устройств для радиопередачи все больше внимания уделяется теоретическим исследованиям в области обработки, кодирования и зашифровывания информации – таким образом, ученые-теоретики находятся в одном ряду с исследователями радиотехники и учеными-изобретателями.

Впоследствии, с усложнением радиооборудования, с технологической увеличением влияния помех, радиотехника как наука оказалась слишком сложной для изучения в ее первоначальном виде и, соответственно, была разделена на более специализированные научные области. В результате этого усложнения полученные новые знания становятся более конкретными, проверка этих знаний занимает много времени и, как правило, все меньше и меньше людей способны воспринимать эти знания. Зарождается процесс, в ходе которого происходит потеря интереса к научно-техническому творчеству, но в то же время результаты этого творчества невероятно востребованы. Следствием этого процесса является кризис научных знаний в области радиотехники.

Чтобы преодолеть этот кризис, мы предложили рассмотреть эту проблему в следующих аспектах: эпистемологическом, техническом и социальном.

Эпистемологический подход описан в работах В.И. Купцова, Л.Х. Нурмухамедова и А.В. Кривошейкина, которые рассматривают кризис развития радиотехники как один из этапов научной революции. Чтобы преодолеть кризис в этом случае, необходимо создать новые научные теории, которые были бы более глобальными и позволили бы создать наиболее полную картину мира с учетом всех экспериментальных данных.

Технический подход рассматривается в работах В.В. Шахгильдяна и заключается в получении новых технологий, устройств и систем телекоммуникаций, позволяющих предоставить наиболее полный набор эмпирических фактов, на основе которых можно проанализировать устоявшиеся научные парадигмы, а возможно, и создать свою собственную парадигму.

Социальный подход описан в работах Ж. Бодрийяра, В. Бенджамина, Т.Л. Михайловой. Он заключается в том, что для того, чтобы преодолеть кризис научных знаний в области радиотехники, необходимо создать условия для массового коллективного творческого процесса. Это необходимо, с одной стороны, для повышения престижа профессии радиотехника, а с другой стороны, для развития индивидуальных исследовательских способностей любого обывателя

Список литературы

1. 
   Анкудинов И.Г., Митрофанов А.М., Соколов О.Л. Основы научных исследований. – СПб.: СЗТУ, 2002.
   
2. 
   Беньямин, В. Медиаэстетические произведения. – М.:
   

РГГУ, 2012.

3. 
   Бодрийяр, Ж. Общество потребления. Его мифы и структуры. – М.: Культурная революция, Республика, 2006.
   
4. 
   Борисов В.П. Современная радиоэлектроника. – М.: Наука, 1993.
   
5. 
   Борисов В.П., Сретенский В.Н. Опыты, теории и открытия, предшествовавшие эпохе радио. / Радиотехника, 1995. Вып. 4–5.
   
6. 
   Быховский М.А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу: история телеграфа, телефона и радио до начала XX века / Быховский М.А. – Изд. 2–е. – М.: URSS, 2012. – 340 с
   

7. 
   Берг, А.И. А.С. Попов и современная радиоэлектроника / А. И. Берг, В. И. Шамшур. - М.; Л. : Госэнергоиздат, 1959. - 88 с. : ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 328).
   
8. 
   90 лет радио: научно-технический сборник статей / под ред. заслуж. деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. А.Д. Фортушенко, д-ра техн. наук В.Л. Быкова. – М.: Радио и связь, 1985. - 240 с., ил.
   
9. 
   Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика – М., 1981.
   
10. 
    Купцов В.И. Философия и методология науки. – М.: Аспект–пресс. 1996.
    
11. 
    Никифоров А.Л. Философия науки. – М.: Дом интеллектуальной книги”, 1998. – 276 с.
    
12. 
    Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. Современные проблемы науки и производства. Часть 2. Оптоволоконные устройства и системы передачи информации: Учеб.– СПб.: изд. СПбГУКиТ, 2010.
    
13. 
    Нурмухамедов Л.Х., Кривошейкин А.В. История и методология науки и производства– СПб.: СПбГУКиТ, 2006.
    
14. 
    Радиотехника. Большая Советская энциклопедия. Т.23. – М: Советская энциклопедия, 1975.
    
15. 
    Шарыгина Л.И. События и даты в истории радиоэлектроники. – Томск: Том. гос. ун–т систем управления и радиоэлектроники, 2011.
    

1

2

3

4