Быховский М.А. Развитие телекоммуникаций:
на пути к информационному обществу. КНИГА 3: Развитие радиотехники и знаний о распространении радиоволн в ХХ столетии. Кн.3

Оглавление

Предисловие

Эта книга является третьим томом серии книг "Развитие телекоммуникаций. На пути к информационному обществу", первый том которой – "История телеграфа, телефона и радио до начала XX века", был издан книжным домом "ЛИБРОКОМ" в 2010 г., а второй – "История развития электроники в XX столетии", выпущен этим же издательством в 2012 г.

Книга посвящена истории создания систем передачи информации с помощью радиоволн. Эта обширная область техники, возникшая в 1895 г. и связанная с именами двух выдающихся людей Александра Степановича Попова и Гульельмо Маркони, бурно развивалась в XX столетии и продолжает развиваться в настоящее время. Это, в частности, подтверждается тем, что телекоммуникационными фирмами почти каждый месяц предлагаются новые версии таких удивительных и универсальных устройств как iPad и iPhone, совмещающих в себе радиоприемник, телевизор, проигрывающие устройства, электронную книгу, компьютер и т.п. Их годовой выпуск достигает сотен миллионов экземпляров.

В этой книге рассказывается о создании в XX столетии передающей, приемной и антенной техники, а также об исследованиях в области распространения радиоволн. В создание этой техники и в проведение научных исследований вложена огромная интеллектуальная энергия тысяч выдающихся людей, посвятивших этому свою жизнь.

Техника телекоммуникаций стала мощным катализатором развития Человечества, в результате чего оно вступает в XXI веке в новую эру – эру Информационного общества, в котором любому человеку будет обеспечена возможность глобального и мгновенного доступа к знаниям, к базам данных, содержащих информацию любого характера: гуманитарного, экономического, технического, культурного и т.д. Это создаст предпосылки для широкого распространения в мире демократии, культуры и образования, повлечет развитие всех отраслей мировой экономики, повысит благосостояние общества.

Изобретатель голографии, лауреат Нобелевской премии Денис Габор утверждал "Будущее нельзя предвидеть, но его можно изобрести". История телекоммуникаций подтверждает истинность этой мысли и представляет собой самостоятельное научное направление, позволяющее не только сохранить память о технических достижениях в этой области техники, не потерявших своего значения и сегодня, и о выдающихся ученых и инженерах – создателей этой техники, но и, выявляя влияние телекоммуникаций на глобальные процессы совершенствования нашей цивилизации, дает возможность наметить стратегию развития этого направления техники в будущем.

Знание истории повышает культурный уровень всего общества. Ведь нельзя представить себе крупного музыканта, художника или писателя, не знающих произведений своих предшественников. Художники специально посещают музеи, в которых изучают технику мастеров прошлого. Только овладев всем арсеналом средств и приемов, созданных предшественниками, можно приступать к собственным поискам. Аналогично дело обстоит и в науке, и в инженерной деятельности. Поэтому знание истории науки и техники – необходимая предпосылка успешной работы ученого и инженера, а само творчество представляет собой высшее проявление сущности человеческой личности.

Наш великий соотечественник, академик В.И.Вернадский, которому принадлежат замечательные работы по истории естествознания и техники, так оценивал значение истории: "история науки есть история мысли; человеческая мысль развивается и есть законы ее развития, так же как законы развития другого естественного явления. Задачей истории науки должно явиться: найти законы развития мысли, условия открытий, появления "гениев", внутреннего развития как методов научного мышления, так опыта и наблюдения".

В данной книге рассказывается о развитии технических идей, которые выдвигались учеными и инженерами при создании ими устройств передачи и приема сигналов по радиоканалам. Такие устройства применяются в различных радиосистемах наземной и спутниковой связи и телерадиовещания, в подвижной связи, радиолокации, навигации и т.п. Развитие этих систем предполагается осветить в последующих томах данной серии книг. При изложении материала везде, где это было можно, отмечались ученые и инженеры, предложившие идеи, на основе которых создавалась новая техника, и проводились важнейшие научные исследования. В книгу помещены фотографии многих из этих людей, а в именном указателе дан перечень фамилий инженеров и ученых, которые в ней упомянуты. В Интернете по этим фамилиям, указав область, в которой эти люди получили значимые результаты, можно найти дополнительную интересную информацию об их жизни и деятельности.

Развитие науки и техники идет колоссальными темпами. Как показывают исследования, объем знаний в каждой ее области удваивается примерно каждые 17 лет. Поэтому уследить за этим развитием становится весьма сложно и возникает узкая специализация. Но, как еще в XIX веке отмечал знаменитый персонаж Козьма Прутков: "Специалист подобен флюсу: полнота его одностороння", а знаменитый английский писатель Бернард Шоу уже в XX веке выразил эту же мысль еще в более резкой форме: "Нельзя стать узким специалистом, не став, в строгом смысле, болваном".

Узкая специализация делает весьма сложным выполнение системных работ, которые требуют широкой эрудиции специалистов. Поэтому необходимы обзорные работы, в которых излагается основные достижения ученых и инженеров в каждой области знания. Такие работы позволяют специалистам в мире, в котором объем новой информации быстро растет по экспоненциальному закону, ориентироваться в широком круге проблем, относящихся к той области, в которой они работают. В данной книге дана широкая панорама развития за последние 100 лет – с начала XX до начала XXI века передающей, приемной и антенной техники, а также знаний в области распространения радиоволн.

Книга написана как учебное пособие по курсу "История науки и техники", который изучается в высших учебных заведениях, где готовятся специалисты в области телекоммуникаций. Однако она адресуется широкому кругу читателей, интересующихся историей развития науки – тем, что было достигнуто за последние 100 лет в технике телекоммуникаций, и кто внес в эти достижения наиболее весомый вклад. При подготовке книги использовались как отечественные, так и зарубежные публикации, посвященные вопросам развития электроники, а также интернет-ресурсы, указанные в списках литературы к каждой главе.

Я имел возможность обсуждать затронутые в этой книге вопросы, связанные с историей развития разных направлений радиотехники, со многими своими коллегами, советами и рекомендациями которых я пользовался. Я выражаю искреннюю признательность рецензентам книги профессорам В.В.Баринову и М.А.Минкину. Я глубоко благодарен Президенту Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ), чл.-корр. РАН, профессору В.В.Шахгильдяну, профессорам Р.Ю.Иванюшкину и А.И.Скородумову, а также главным научным сотрудникам Научно-исследовательского института радио (НИИР), профессорам А.М.Сомову и Ю.А.Чернову.

Введение

Нет ничего более важного, чем идея, пришедшая на ум человеку. Все достижения человечества основаны на этих идеях. Эдвард де Боно

Телекоммуникации являются той областью человеческой деятельности, которая оказала и продолжает оказывать все большее влияние на развитие нашей цивилизации. Все время появляются новые области применения телекоммуникационных устройств и услугами электросвязи ежедневно пользуются миллиарды людей разных стран мира.

Развитие телекоммуникационной техники, основанной на законах электричества, началось еще в XVII веке, и с тех пор являлось мощнейшим катализатором прогресса человечества. О периоде развития этой техники с XVII и до начала XX столетия, когда американским ученым и инженером Ли де Форестом была изобретена 3Нэлектродная лампа.... За этим последовало совершенствование и создание новых электровакуумных приборов: триодов, многоэлектродных ламп, магнетронов, клистронов, ламп бегущей волны и т.п., ставших тем фундаментом, на котором происходило развитие телекоммуникационных систем в XX веке в течение почти 50 лет до создания в 1948 г. полупроводниковых приборов исследователями Bell Labs...

В XX веке на базе электровакуумных приборов учеными и инженерами разных стран были изобретены многочисленные методы модуляции радиосигналов, устройства их формирования и усиления в передающих устройствах, способы обработки сигналов в приемных устройствах, а также разнообразная антенная техника. С помощью антенн передаваемый сигнал преобразовывался в электромагнитное излучение на передаче, а созданное в месте приема электромагнитное поле преобразовывалось в напряжение, поступавшее на вход приемника. Были исследованы закономерности распространения радиоволн в широчайшем диапазоне частот от 10 кГц до 300 ГГц, в которых стали создаваться радиосистемы самого разного назначения.

Многие идеи, выдвинутые в XX веке учеными и инженерами и лежащие в основе построения разных устройств на электровакуумных приборах, стали классическими и сохранили свое значение для современной телекоммуникационной техники. Они используются и в современных устройствах, часто построенных по классическим схемам, в которых электровакуумные приборы заменены полупроводниковыми.

Создание в 1960 г. интегральных схем позволило разрабатывать устройства, которые, с одной стороны, были способны выполнять в реальном времени огромное количество операций, а с другой – иметь высокую надежность, малые габариты и электропотребление. Например, современные абонентские терминалы сотовой связи, являются одновременно приемниками радио и видео сигналов, запоминающим устройством, миникомпьютером, они могут работать от батареи питания без подзарядки в течение нескольких недель.

Техника телекоммуникаций – важнейшее средство единения человечества. Она интенсивно развивалась в XX столетии, и ее развитие быстрыми темпами происходит и в настоящее время. Благодаря этому конец XX века стал началом наступления Информационной эры, в которой каждому человеку будет обеспечена возможность свободного доступа к базам данных, содержащих разнообразную информацию, касающуюся всех сторон жизни общества. Это стало возможным, в значительной степени, благодаря работам тех людей, которые выдвинули и претворили в жизнь идеи, ставшие основой создания в XX столетии передающей, приемной и антенной техники.

О впечатляющей истории развития этой техники в XX столетии и рассказывается в этой книге. Созданная техника сделала возможным освоение новых диапазонов частот и колоссального расширения областей применения радио для систем наземной и спутниковой связи, телерадиовещания, радиолокации, навигации и т.д. Сотни миллионов людей, а некоторых случаях (сотовая связь, телерадиовещание) значительная часть всего человечества являются активными пользователями услуг, предоставляемых системами телекоммуникаций.

[...]

Об авторе

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой систем радиосвязи факультета "Радио и телевидение" Московского технического университета связи и информатики. Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники. Специалист в области теории информации и помехоустойчивости систем связи, методов и автоматизированных комплексов анализа электромагнитной совместимости радиосистем, проблем управления использованием радиочастотного спектра. Автор многих научных книг, статей и изобретений в области радиосвязи, а также ряда книг по истории развития электросвязи.