Радиосвязь

Ра́дио (лат. radio — излучаю, испускаю лучи ← radius — луч) — разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Японский радиоприемник образца 1955 г.

Принцип работы

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется радиоволна (сигнал) с требуемой частотой и мощностью. Далее передаваемый сигнал модулирует более высокочастотное колебание (несущую). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он фильтруется и демодулируется. После демодуляции получается сигнал, с некоторыми (возможно допустимыми) различиями с сигналом, который мы передавали передатчиком.

Частотные диапазоны

Основная статья: Диапазон частот

Частотная сетка, используемая в радиосвязи, условно разбита на диапазоны:

• Длинные волны (ДВ) — f = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м)
• Средние волны (СВ) — f = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м)
• Короткие волны (КВ) — f = 3—30 МГц (λ = 100—10 м)
• Ультракороткие волны (УКВ) — f = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м)

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

• ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.
• СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.
• КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью — более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши́е расстояния при малой мощности передатчика.
• УКВ распространяются по прямой как свет и, как правило, не отражаются ионосферой.

Распространение радиоволн

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).

Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучёвостью. Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникают замирания (англ. fading) — изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.

Особые эффекты

• эффект антиподов — радиосигнал может хорошо приниматься в точке земной поверхности, приблизительно противоположной передатчику. Описанные примеры:
  • радиосвязь Э.Кренкеля (RAEM), находившегося на Земле Франца-Иосифа с Антарктикой (WFA).
  • радиосвязь плота Кон-Тики (приблизительно 6° ю.ш. 60° з.д.) с Осло, передатчик 6 Ватт.
• эхо от волны, обошедшей Землю (фиксированная задержка)
• редко наблюдаемый и малоизученный эффект LDE (Мировое эхо, эхо с большой задержкой).

Виды радиосвязи

Радиосвязь можно разделить на:

• ДВ-, СВ-, КВ- и УКВ-связь без применения ретрансляторов
• Спутниковая связь
• Радиорелейная связь
• Сотовая связь

Широковещательные передачи

Основная статья: Радиовещание

Гражданская радиосвязь

На территории Российской Федерации для гражданской радиосвязи выделены 3 диапазона частот:

• 27 МГц (Си-Би, с разрешённой мощностью передатчика до 10 Вт. Автомобильные рации диапазона 27 МГц широко используются для организации радиосвязи в службах такси, для связи водителей-дальнобойщиков. Портативные Си-Би радиостанции применяются преимущественно для связи в условиях леса и пересечённой местности (см. Рации КБ Беркут).
• 433 МГц с разрешённой мощностью передатчика до 0,01 Вт и 446 МГц с мощностью до 0,5 Вт — разрешены для использования рации с интегрированными компактными антеннами, преимущественно применяются для радиосвязи в условиях города (офис-склад-охрана объекта-стройплощадка).

Радио используется в компьютерных сетях

История и изобретение радио

Никола Тесла на лекции демонстрирует принципы радиосвязи, 1891 г.

Создателем первой успешной системы обмена информацией с помощью радиоволн (радиотелеграфии) в некоторых странах считался итальянский инженер Гульельмо Маркони (1896)^[1][2]. Однако у Маркони, как и у большинства авторов крупных изобретений, были предшественники. В России изобретателем радио считается А. С. Попов^[2], создавший в 1895 г. практичный радиоприёмник. В США таковым считается Никола Тесла, запатентовавший в 1893 году радиопередатчик, а в 1895 г. приёмник; его приоритет перед Маркони был признан в судебном порядке в 1943 году^[3]. Во Франции изобретателем беспроволочной телеграфии долгое время считался создатель когерера (трубки Бранли) (1890) Эдуард Бранли.^[4][5]. В Англии, в 1894 году первым демонстрирует радиопередачу и радиоприём на расстояние 40 метров изобретатель когерера (трубка Бранли со встряхивателем) Оливер Джозеф Лодж. Первым же изобретателем способов передачи и приёма электромагнитных волн (которые длительное время назывались «Волнами Герца — Hertzian Waves»), является сам их первооткрыватель, немецкий учёный Генрих Герц (1888). Основные этапы истории изобретения радио выглядят следующим образом.

• 1866 — Махлон Лумис (Mahlon Loomis), американский дантист, заявил о том, что открыл способ беспроволочной связи. Связь осуществлялась при помощи двух электрических проводов, поднятых двумя воздушными змеями, один из них с размыкателем был антенной радиопередатчика, второй — антенной радиоприёмника, при размыкании от земли цепи одного провода отклонялась стрелка гальванометра в цепи другого провода.
• 1868 — Лумис заявил, что повторил свои эксперименты перед представителями Конгресса США, послав сигналы на расстояние 22,5 км.
• 1872 — Лумис получил первый в мире патент на беспроводную связь. Хотя президент Грант подписал закон о финансировании опытов Лумиса, финансирование так и не было открыто^[6] К сожалению, никаких достоверных данных о характере экспериментов Лумиса, равно как и чертежей его аппаратов не сохранилось. Американский патент также не содержит детального описания устройств, использованных Лумисом.
• 1879 — Дэвид Хьюз при работе с индукционной катушкой обнаружил эффект электромагнитных волн; однако позднее коллеги убедили его, что речь идёт лишь об индукции.^[7][8]
• 1888 — немецкий физик Г. Герц доказал существование электромагнитных волн. Герц с помощью устройства, которое он назвал вибратором, осуществил успешные опыты по передаче и приёму электромагнитных сигналов на расстояние и без проводов.
• 1890 — физиком и инженером Эдуардом Бранли во Франции изобретён прибор для регистрации электромагнитных волн, названный им радиокондуктор (позднее — когерер). В своих опытах Бранли использует антенны в виде отрезков проволоки. Результаты опытов Эдуарда Бранли были опубликованы в Бюллетене Международного общества электриков и отчётах Французской Академии Наук.
• 1891 — Никола Тесла (Сент-Луис, штат Миссури, США) в ходе лекций публично описал принципы передачи радиосигнала на большие расстояния.
• 1893 — Тесла патентует радиопередатчик и изобретает мачтовую антенну, с помощью которой в 1895 г. передаёт радиосигналы на расстояние 30 миль^[9]
• Между 1893 и 1894 — Роберто Ланделл де Мора, бразильский священник и учёный, провёл эксперименты по передаче радиосигнала. Их результаты он не оглашал до 1900 г., но впоследствии получил бразильский патент.
• 1894 — Маркони, по своим воспоминаниям, под влиянием идей проф. Риги, высказанных в некрологе памяти Герца, начинает эксперименты по радиотелеграфии (первоначально — с помощью вибратора Герца и когерера Бранли)^[10]. Однако никаких письменных свидетельств того времени, которые могли бы подтвердить опыты Маркони проводимые в 1894 году, не имеется.
• 14 августа 1894 — первая публичная демонстрация опытов по беспроводной телеграфии Оливером Лоджем и Александром Мирхедом на лекции в театре Музея естественной истории Оксфордского университета. В ходе демонстрации радио сигнал был отправлен из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе и принят аппаратом в театре (40 м.) Изобретённый Лоджем радиоприёмник («Прибор для регистрации приёма электромагнитных волн») содержал радиокондуктор — «трубку Бранли» со встряхивателем, которому Лодж дал название когерер, источник тока, реле и гальванометр; для встряхивания когерера с целью периодического восстановления его чувствительности к «волнам Герца» использовался или электрический звонок или заводной пружинный механизм с молоточком-зацепом.
• 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербурге Александр Степанович Попов читает лекцию «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», на которой, воспроизводя опыты Лоджа c электромагнитными сигналами, продемонстрировал прибор, схожий в общих чертах с тем, который ранее использовался Лоджем. При этом Попов внёс в конструкцию усовершенствования. В радиоприёмнике Попова молоточек, встряхивавший когерер (трубку Бранли), работал не от часового механизма, а от радиоимпульса^[11]. Современники Попова признавали, что его конструкция представляла собой прибор, который впоследствии был использован для беспроводной телеграфии. Сам Попов приспособил прибор для улавливания атмосферных электромагнитных волн, под названием «грозоотметчик».^[12]
• Лето 1895 г. — Маркони добивается передачи радиосигнала на 1,5 км. Однако никакими документами это не подтверждено.
• Сентябрь 1895 — по некоторым утверждениям, Попов присоединил к приёмнику телеграфный аппарат и получил телеграфную запись принимаемых радиосигналов.^[9]. Однако никаких документальных свидетельств об опытах Попова с радиотелеграфией до декабря 1897 г. (то есть до опубликования патента и сообщений об успешных опытах Маркони) не существует ^[11]. Версию о передаче Поповым радиограммы раньше Маркони измыслил В. С. Габель ^[13]
• 2 июня 1896 г. — Маркони подаёт заявку на патент.
• 2 сентября 1896 — Маркони демонстрирует своё изобретение на равнине Солсбери, передав радиограммы на расстоянии 3 км^[10][14][15].
• 1897 — Оливер Лодж изобрёл принцип настройки на резонансную частоту^[16]
• 1897 — Французский предприниматель Эжен Дюкрете строит экспериментальный приёмник беспроволочной телеграфии по чертежам, предоставленным А. С. Поповым.
• 2 июля 1897 — Маркони получает британский патент № 12039, «Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов в передающем аппарате». В общих чертах приёмник Маркони воспроизводил приёмник Попова, (с некоторыми усовершенствованиями)^[11], а его передатчик — вибратор Герца с усовершенствованиями Риги. Принципиально новым было то, что приёмник был изначально подключен к телеграфному аппарату, а передатчик соединён с ключом Морзе, что и сделало возможным радиотелеграфическую связь. Маркони использовал антенны одной длины для приёмника и передатчика, что позволило резко повысить мощность передатчика; кроме того детектор Маркони был гораздо чувствительнее детектора Попова, что признавал и сам Попов.^[17]
• 6 июля 1897 — Маркони на итальянской военно-морской базе Специя передаёт фразу Viva l’Italia из-за линии горизонта — на расстояние 18 км.^[18]
• Ноябрь 1897 — строительство Маркони первой постоянной радиостанции на о. Уайт, соединённой с Бормотом (23 км.)^[19]
• 18/30 декабря 1897- Попов на заседании Русского физико-химического общества, используя вибратор Герца и приёмник собственной конструкции, передаёт на расстояние 250 м первую в России радиограмму: «Генрих Герц».
• Январь 1898 — Первое практическое применение радио: Маркони передаёт (за обрывом телеграфных проводов из-за снежной бури) сообщения журналистов из Уэльса о неминуемой смерти Гладстона^[10][20][21]
• Май 1898 — Маркони впервые применяет систему настройки.
• 1898 — Маркони открывает первый в Великобритании «завод беспроволочного телеграфа» в Челмсфорде, Англия, на котором работают 50 человек.
• Конец 1898 — Эжен Дюкретэ (Париж) приступает к мелкосерийному выпуску приёмников системы Попова ^[12]. Согласно мемуарам Дюкретэ, чертежи устройств он получил от А. С. Попова благодаря интенсивной переписке.
• 1898 — присуждение А. С. Попову премии Русского Технического Общества в 1898 г. «за изобретение приёмника электромагнитных колебаний и приборов для телеграфирования без проводов»^[13]
• 3 марта 1899 — Радиосвязь впервые в мире была успешно использована в морской спасательной операции: с помощью радиотелеграфа спасены команда и пассажиры потерпевшего кораблекрушение парохода «Масенс» (Mathens) ^[16][19].
• Май 1899 — Помощники Попова П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий обнаружили детекторный эффект когерера. На основании этого эффекта, Попов модернизировал свой приёмник для приёма сигналов на головные телефоны оператора и запатентовал как «телефонный приёмник депеш».
• 1899 — сэр Джагдиш Чандра Боз (Калькутта) изобрёл ртутный когерер.
• 1900 — Радиосвязь вновь, впервые в России, была успешно использована в морской спасательной операции. По инструкциям Попова была построена радиостанция на острове Гогланд, возле которого находился севший на мель броненосец береговой обороны «Генерал-адмирал Апраксин». Радиотелеграфные сообщения на радиостанцию острова Гогланд приходили с находящейся в 25 милях передающей станции Российской Военно-Морской базы в Котке, которая телеграфной линией была связана с Адмиралтейством Санкт -Петербурга. Приборы, использовавшиеся в спасательной операции, были изготовлены в мастерских Эжена Дюкретэ. В результате обмена радиограммами ледоколом «Ермак» были также спасены финские рыбаки с оторванной льдины в Финском Заливе.^[22][23]
• 1900 — Маркони получает патент № 7777 на систему настройки радио («Oscillating Sintonic Circuit»).
• 1900 — Работы Попова отмечены Большой золотой медалью и Дипломом на международной электротехнической выставке в Париже.^[9]
• 12 декабря 1901 Маркони провёл первый сеанс трансатлантической радиосвязи между Англией и Ньюфаундлендом на расстояние 3200 км (передал букву S Азбуки Морзе). До того это считалось принципиально невозможным
• 1905 — Маркони берёт патент на направленную передачу сигналов.
• 1906 — Реджинальд Фессенден и Ли де Форест совершают открытие амплитудной модуляции радиосигнала, что позволило передавать в эфире человеческую речь.
• 1909 — Присуждение Маркони и Ф.Брауну Нобелевской премии по физике «в знак признания их заслуг в развитии беспроволочной телеграфии»^[24]
• 1935 — Эдвин Армстронг совершил открытие частотно-модулированного радиосигнала.
• 1993 — Карл Маламуд создал первую «радиостанцию в интернете», названную им Internet Talk Radio. Маламуд использовал программные средства MBONE (сокращение от IP Multicast Backbone on the Internet.)

Художественные произведения о радио

Фильмы

• Александр Попов (фильм)
• Части тела (Private Parts) — о легендарном американском радио ди-джее Говарде Стерне.
• Питер FM — о радио, любви и о городе Санкт-Петербурге.
• День радио — российская комедия фильм по мотивам одноимённого спектакля.
• Над нами Южный Крест — о любительской радиосвязи и экспедициях в Антарктику.
• Если парни всего мира — об участии радиолюбителей в аварийно-спасательных работах.
• Радиоволна^[25] — фантастический фильм о контакте прошлого и будущего по радио.
• Дело Франко-Атлантики^[26] — приключенческий фильм о захвате террористами трансатлантического лайнера, юный пассажир-коротковолновик с помощью своей радиостанции срывает планы террористов.
• Доброе утро, Вьетнам! — Эдриан Кронауэр, реальный человек, работавший во Вьетнаме, приезжает в Сайгон в 1965 году, чтобы занять место диск-жокея на местной военной радиостанции. Он переворачивает вверх тормашками занудную рутину радиопередач восхитительным рок-н-роллом и резким юмором и становится среди солдат легендой.
• [[Радио - прозвище умственно отсталого темнокожего паренька Джеймса, который едва умеет читать и писать. В своем городке он постоянно подвергался насмешкам, до тех пор, пока не встретился с тренером местной футбольной команды Джонсом, который начал помогать пареньку. С его помощью Джеймс овладел грамотой и получил работу в команде, выполняя функции руководителя группы поддержки, помощника тренера и менеджера... ]]

Музыкальные произведения о радио

• Альбом Радио Африка группы Аквариум (на этом альбоме есть композиция «Радио Шаолинь»)
• Альбомы Бориса Гребенщикова Radio Silence и Radio London.
• Альбом Radio K.A.O.S. Roger Waters
• Альбом Радио Награ группы Иван Купала
• Песня Радио Ненависть группы Soularis
• Песня On The Radio Donna Summer
• Песня Radio Ga Ga группы Radio Free Moscow группы Jethro Tull
• Песня Radio Free Europe группы Радио группы Несчастный случай
• Песня Радио ночных дорог из репертуара Валерия Сюткина.
• Песня Listen to the Radio Robbie Willams
• Песня Dont Listen to the Radio The Vines
• Песня On the Radio Nelly Furtado
• Песня Radio #1 группы Air
• Песни Radio #1, Radio #2 группы King Crimson
• Песня Spirit of the Radio группы Песня для Радио Noize MC
• Песня On the Radio Регина Спектор
• Песня Radio группы Theatre of Tradegy
• Песня My radio исполнителя J.K.
• Песня Cosmic radio station исполнителя Einstein Dr. Deejay
• Песня Radio Ga Ga исполнителя DJ Bobo
• Песня Radio исполнителя Danny
• Песня Radio Moskow исполнителя Re-Public
• Песня On The Radio исполнителя Jay Jay Johanson
• Песня Radio исполнителя I love my radio исполнителя Taffy
• Песня Radio исполнителя Danny

Примечания

1. ↑ Guglielmo Marconi//Encyclopaediz Britannica
2. ↑ ^{1 2} Aleksandr Popov//Encyclopaediz Britannica
3. ↑ http://www.panterra.com.ua/review/4/tesla.htm
4. ↑ http://www.galaxidion.com/home/catalogues.php?LIB=barale&CAT=11781 (фр.)
5. ↑ http://www.radiopassion.be/Histoire_de_la_radio.htm (фр.)
6. ↑ http://www.computer-museum.ru/connect/loomis.htm
7. ↑ http://www.ufn.ru/ufn92/ufn92_4/Russian/r924d.pdf
8. ↑ http://www.computer-museum.ru/connect/hughes.htm
9. ↑ ^{1 2 3} http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=822
10. ↑ ^{1 2 3} http://comments.ua/?art=1183702106
11. ↑ ^{1 2 3} «Кто „изобрёл“ радио?» Лев Николаевич Никольский (лауреат Государстивенной премии, кандидат технических наук)
12. ↑ ^{1 2} http://www.computer-museum.ru/connect/popovpr.htm
13. ↑ ^{1 2} Н. И. Чистяков. Ошибки в изложении истории надо исправить
14. ↑ http://marconisociety.org/family_chronology.html
15. ↑ http://www.computer-museum.ru/connect/marconi_1.htm
16. ↑ ^{1 2} http://radioman-portal.ru/history/1/?page=11
17. ↑ Н. И. Чистяков. Начало радиотехники: факты и интерпретация
18. ↑ http://www.computer-museum.ru/connect/marconi_2.htm
19. ↑ ^{1 2} http://www.acmi.net.au/aic/MARCONI_ITALY.html
20. ↑ http://www.edwardwillett.com/Columns/marconi.htm
21. ↑ http://www.india-whisky.org.uk/page5.html
22. ↑ http://www.nkj.ru/archive/articles/4597/
23. ↑ http://rustrana.ru/article.php?nid=31567
24. ↑ http://n-t.ru/nl/fz/marconi.htm
25. ↑ http://www.imdb.com/title/tt0186151/
26. ↑ http://www.imdb.com/title/tt0078614/

См. также

• День радио
• Радио (журнал)
• Радиопередатчик
• Радиоприёмник
• Рация
• Хронология радио

Ссылки

• Радио и телевидение онлайн
• Интернет радиостанция "Wo!Радио"
• Молодежное Интернет Радио DMA-Media
• Л. Н. Никольский. Кто «изобрел» радио
• В. Меркулов. Какое радио изобретал Маркони?
• В. Меркулов. Когда и кем было изобретено радио
• Отец-основатель. Человек системы или системный человек
• Александр Степанович Попов
• Электротехнический институт IEEE. Первая демонстрация радиоприема А. С. Поповым отмечена как историческое достижение (англ.)
• Что такое радио и кто его изобрел?
• Аппараты Эжена Дюкретэ (англ.)
• Радиоприемник Гульельмо Маркони
• Производство радиостанций и грозоотметчика системы Попова
• Приемники Н. Теслы
• Умное радио
• Радиовещательные технологии
• http://internet-radio.org.ua/news/2006-11-23-20 Интернет радио