Значение радиотехники в современном мире огромно, но в повседневной жизни мы вряд ли особенно ощущаем ее важность, вряд ли задумываемся над этим. Зачем нужна радиотехника — тоже вопрос из редких. Мы просто пользуемся ее достижениями, они постоянно с нами: мы смотрим телевизор, слушаем радио, разговариваем по мобильным телефонам и радиоканалам карманных радиостанций. Достижения радиотехники широко используются не только в быту.

Радиосвязь во много раз ускорила нашу жизнь. Исполнилась давняя мечта людей об оперативной и быстрой передаче информации, невзирая на расстояния, преграды, снег, дождь, ветер. А осуществилось это всего за каких-нибудь 100 лет! Давайте же «отмотаем» эти сто лет назад, как пленку магнитофонной кассеты, и, прежде чем практически начать освоение мира радиотехники, быстренько пройдем путь ее развития, упомянем имена великих изобретателей, исследователей, первооткрывателей. Конечно, в практической части мы сможем охватить далеко не все достижения радиотехники, но даже то немногое покажется удивительным и захватывающим.

Ну что ж, совершим экскурсию в историю.

Слово «радио» (латинское

radius

— луч) появилось в словарном обиходе людей не так давно. Более того, можно назвать и точную дату и человека, который ввел термин «радио» в обиход.

Вильям Крукс (1832–1919)

, английский физик и химик, член Лондонского королевского общества, создал прибор для изучения «сил отталкивания, возникающих в нагретых телах», и назвал этот прибор

радиометром

. Радиометр представлял собой грушевидный сосуд, в котором размещалась вертушка с четырьмя лопастями из слюды. Вертушка была насажена на острие иглы, а значит крутилась свободно. Когда на лопасти падал свет или катодные лучи, вертушка начинала вращаться. Крукс, однако, тогда ошибочно считал, что вращение происходит не под действием электромагнитных волн, а от неких «тепловых» сил. Но Крукс все же разобрался в природе электромагнитных волн и позже одним из первых предложил использовать их для передачи информации. В 1892 г. он отметил: «Лучи света не могут проникать ни через стену, ни, как мы слишком хорошо знаем, через лондонский туман. Но электрические лучи легко проникают через такие среды, являющиеся для них прозрачными. В таком случае здесь раскрывается ошеломляющая возможность телеграфирования без проводов».

Хотя радиометр Крукса в современном понимании мало походил на радиоприемные средства, он в буквальном смысле фиксировал наличие электромагнитных волн или их отсутствие. Через 16 лет профессор физики Парижского католического университета

Эдуард Юджин Десаир Бранли (1844–1940)

показал, что термин «радио» логичнее применять не к любым невидимым глазу воздействиям, а только к электромагнитным волнам. Имя Бранли прочно вошло в историю радиотехники благодаря изобретению так называемого

датчика Бранли

. Собственно, ничего особенного в этом датчике нет, его может изготовить из подручных средств любой — нужна только стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками, и выведенные наружу электроды с торцов. При подключении к электродам батареи датчик Бранли работает как изолятор, но если на некотором расстоянии от датчика возникает электрическая искра достаточной мощности, датчик начинает проводить электрический ток! Чтобы перевести датчик опять в непроводящее состояние, его нужно просто немного встряхнуть.

Реакцию датчика на искру Э. Бранли наблюдал в пределах своей лаборатории — где-то в радиусе 20 метров. Он мог бы продолжать эксперименты с датчиком, придумать первый радиопередатчик и радиоприемник, увековечить себя в истории как изобретатель радиосвязи, но… Но Бранли никогда не интересовался передачей сигналов на расстояния! Ученого интересовало электричество Только применительно к медицине, для лечебных целей. А датчик появился случайно, при попытке смоделировать проводимость нерва.

Открытое явление было описано Бранли в 1890 г. в статье «О проводимости несплошных проводящих веществ». Название статьи покажется скучным, но в публикации автор отметил принципиальные для нашего рассказа моменты, дословно звучащие так: «На сопротивление металлических порошков влияют электрические разряды, производимые на некотором расстоянии от них. Под действием разрядов опилки резко изменяют свое сопротивление и проводят ток». Бранли назвал свой датчик

Историю открытия электромагнитных волн вы теперь знаете хорошо. Но что собой представляет электромагнитная волна, радиоволна, как она распространяется в пространстве, что влияет на распространение, какие волны и почему используются в радиотехнике — об этом предстоит узнать сейчас.

Как устроена электромагнитная волна? Очень просто — взгляните на рис. 10.7.

Радиосвязь и радиовещание немыслимы без антенной техники. Антенны, — излучающие и принимающие радиоволны, использовались, как мы успели убедиться, и на заре радиотехники, применяются они и сейчас. К настоящему времени разработано великое множество антенн разных размеров, конструкций, эффективности. Появилась даже целая наука, занимающаяся только антенной техникой. Поскольку мы только начинаем вступать в мир радиоволн, нам просто необходимо познакомиться с наиболее распространенными типами антенн. Однозначно можно утверждать, что без антенны ваш радиоприемник будет только шипеть, а позывные вашего радиопередатчика никто не сможет принять.

Где можно увидеть антенну? Во-первых, обратите внимание на крышу своего дома. Наверняка вы заметите там телевизионную антенну, принимающую телесигнал. Это —

приемная антенна

. Она может иметь множество конструктивных вариантов — две простые трубочки, напоминающие вибратор Герца, подковообразную горизонтальную сплюснутую петлю, «паутинку» в круглом обруче, несколько ромбиков, расположенных друг над другом. Горизонтальную трубку, поперек которой установлена «лесенка» из таких же трубочек. Эти антенны имеют свои названия —

диполь, петлевой вибратор, «паутинка», ромбическая, волновой канал

(рис. 10.17).

Телевидение идет рука об руку с радиовещанием. О телевидении можно писать отдельную книгу — это целый мир с громадным количеством новых технических идей и принципов, интересных электронных схем. Но сегодняшнее телевидение — это не только, и не столько мир «инженеров железа», сколько мир «инженеров человеческих душ» — телеведущих, комментаторов, телерепортеров, музыкантов, актеров, рекламистов и журналистов. Представители этих профессий, ежедневно появляясь на экранах, имеют очень слабое представление о том, как возникает телевизионное изображение, почему оно доходит до зрителей, откуда берется звук. Но им и не нужно знать о технических тонкостях! А радиолюбителям будет интересно узнать о принципах передачи изображения.

В школе на уроках рисования наверняка каждый учился копировать изображения «по клеточкам». Для этого картинка разлиновывалась на мелкие квадратики, и их содержимое переносилось в пустые ячейки с примерно таким же размером. Здесь и заключается основной принцип телевидения: разложить изображение на «клеточки», затем передать их содержимое на расстояние, а потом «собрать» опять в единую картинку. Именно такая система была предложена в 1875 г. американским изобретателем Дж. Керном. На передающей стороне устанавливалась пластинка с большим количеством миниатюрных селеновых фотосопротивлений, а на приемной — с лампочками. Каждая лампочка связывалась отдельным проводом с фотосопротивлением, что, конечно, выглядело очень громоздко и неудобно.

Примерно в это же время физиологами была обнаружена инерционность зрения человека, не воспринимающая быстрые мелькания света. Отталкиваясь от этого факта, русский студент (впоследствии известный физик и физиолог) П. И. Бахметьев в 1877 г. предложил одноканальный вариант идеи Керна. В варианте Бахметьева нужно последовательно снимать уровни сигналов с селеновых пластин, последовательно передавать эти уровни по одному проводу и последовательно же «собирать» изображение на приемной стороне. Этот вариант не нашел практического применения из-за чрезвычайно сложной реализации аппаратуры, построенной по механическому принципу.

Однако «механическое телевидение» еще долго будет оставаться единственным способом передачи движущихся изображений, постепенно совершенствуясь. В 1884 г. немец П. Нипков разработал простое оптико-механическое устройство для передачи изображения. Тогда же появилось понятие