Краткая история развития радиоэлектроники

 

Степень развития общества во многом определяется состоянием радиоэлектроники, связи и вычислительной техники. Без них нельзя представить не только промышленность, науку, культуру, медицину, сельское хозяйство, оборону, но и быт человека. Количество произведенных в мире бытовых радиоэлектронных аппаратов сравнимо с числом жителей на планете. И это притом, что радиоэлектроника, связь и вычислительная техника развивались в основном в последние 50 лет, многие виды бытовых аппаратов появились в последнее десятилетие, а некоторые – буквально в последние годы.

Бытовой радиоэлектронный аппарат является радиоэлектронным устройством, применяемым РІ быту для выполнения РѕРґРЅРѕР№ или нескольких функций приёма, обработки, синтеза, записи, усиления Рё воспроизведения радиовещательных Рё телевизионных программ, программ РїСЂРѕРІРѕРґРЅРѕРіРѕ вещания, видеофонограмм, РґСЂСѓРіРёС… информационных программ, Р° также специальных сигналов. Совокупность бытовых радиоэлектронных аппаратов называется бытовой радиоэлектронной аппаратурой (Р‘РР­Рђ). РћРЅР° является РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј оконечным звеном системы передачи электрических сигналов – электросвязи, РѕРґРЅРѕР№ РёР· важнейших областей техники. Электросвязь является мощным инструментом экономического развития. Поэтому РІ странах СЃ развитой СЌРєРѕРЅРѕРјРёРєРѕР№ РѕРЅР° отнесена Рє хозяйственно-стратегическим приоритетам, СЃ которыми сопряжены настоящее Рё будущее развитие государства. Современное общество РЅРµ может эффективно функционировать без хорошо развитой электросвязи.

Электросвязь обеспечивает излучение, передачу и приём знаков, письменного текста, изображений и звуков, сообщений и сигналов любого рода по проводам, радио, оптическим или другим электромагнитным системам. В электросвязи оперируют с электрическим сигналом, поэтому для передачи сообщений (речи, музыки, текстов, документов, изображений подвижных и неподвижных объектов) на расстояние (или для записи на магнитную ленту, оптический диск) их необходимо преобразовать в электрические сигналы, т.е. в электромагнитные колебания от самых низких частот до частот оптического диапазона.

Датой изобретения радио принято считать 7 мая 1895 РіРѕРґР°, РєРѕРіРґР° Александр Степанович РџРѕРїРѕРІ выступил СЃ публичным докладом «Об отношении металлических порошков Рє электрическим колебаниям» Рё демонстрацией грозоотметчика РЅР° заседании физического отделения РСѓСЃСЃРєРѕРіРѕ физико-химического общества. Р’ марте 1896 РіРѕРґР° РѕРЅ выступил там же Рё наглядно продемонстрировал передачу сигналов без РїСЂРѕРІРѕРґРѕРІ РЅР° расстоянии 250 Рј, передав первую РІ РјРёСЂРµ радиограмму, состоявшую РёР· РґРІСѓС… слов «Генрих Герц» [3]. РќРѕ Рђ.РЎ. РџРѕРїРѕРІ РЅРµ запатентовал СЃРІРѕРµ изобретение, Рё это позволило итальянцу Р“. Маркони получить РІ Англии патент РЅР° беспроволочный телеграф Рё создать компанию РїРѕ разработке Рё выпуску систем СЃРІСЏР·Рё. Заслуги Рђ.РЎ. РџРѕРїРѕРІР° РІ изобретении радио официально были отмечены РІ 1900 РіРѕРґСѓ присуждением ему почётного диплома Рё золотой медали РЅР° 4-РѕРј Всемирном электротехническом конгрессе РІ Париже. Организованное Р“. Маркони акционерное общество эффективно работало Рё способствовало развитию радиосвязи. Р—Р° это ему Рё Рљ.Р¤. Брауну РІ 1909 РіРѕРґСѓ была присуждена Нобелевская премия.

После изобретения радио развитие электроники можно условно разделить на три периода:

1) радиотелеграфный (примерно 30 лет);

2) радиотехнический (около 20 лет);

3) собственно электроники.

С целью упрощения устройства радиоприемника и повышения его чувствительности в разных странах велись интенсивные исследования и разработки различных типов простых и надежных обнаружителей высокочастотных колебаний – детекторов. В 1904 году была построена первая двухэлектродная лампа (диод), а в 1906 году – детектор. Американским ученым Ли де Форестом в 1906 году была изобретена трехэлектродная лампа – триод.

А. Майкером в 1913 году была открыта возможность создания генераторов электромагнитных колебаний на базе триода.

Это позволило постепенно создавать все более мощные источники незатухающих электромагнитных колебаний в радиопередатчиках. В 1917 году триоды уже использовались для построения лампового регенеративного приемника. Во время первой мировой войны радиотехника становится ламповой.

Первые радиолампы РІ РРѕСЃСЃРёРё были изготовлены Рќ.Р”. Папалекси РІ 1914 РіРѕРґСѓ РІ Петербурге. Из-Р·Р° отсутствия совершенной откачки РѕРЅРё были РЅРµ вакуумные, Р° СЃ газом (СЃ ртутью). Р’ 1916 РіРѕРґСѓ Рњ.Рђ. Бонч-Бруевичем были изготовлены вакуумные приемно-усилительные лампы. Р’ 1918 РіРѕРґСѓ РѕРЅ возглавил Нижегородскую радиолабораторию. Р’ 1920 РіРѕРґСѓ Бонч-Бруевич закончил разработку первых РІ РјРёСЂРµ генераторных ламп СЃ медным анодом Рё водяным охлаждением РґРѕ 1 РєР’С‚, Р° РІ 1923 РіРѕРґСѓ мощностью РґРѕ 25 РєР’С‚. Увеличение мощности радиопередатчиков Рё чувствительности радиоприемников привело Рє быстрому развитию радиовещания.

В Нижегородской радиолаборатории О.В. Лосевым в 1922 году была открыта возможность генерировать и усиливать радиосигналы с помощью полупроводников и создан безламповый приемник. Но отсутствие надлежащей технологической базы не позволило распространению его изобретения.

В 1924 году была разработана экранированная лампа с двумя сетками (тетрод), а в 1930–1931 годах – пентод (лампа с тремя сетками). В 1934–1935 годах появились многосеточные лампы, что позволило упростить реализацию смесителей и частотных преобразователей. В учебнике «Основы радиотехники» М.А. Бонч-Бруевич рассматривал радиотехнику как часть электротехники и завершалось все рассмотрением вопросов радиовещания. Одновременно с радиосвязью шло развитие и по другим направлениям. В области ионных приборов, в которых используется электронный разряд в газе, в 1908 году был изобретен ртутный вентиль. Появился газотрон (1928–1929 гг.), тиратрон (1931 г.), стабилитрон, неоновые лампы. Впоследствии газотроны и тиратроны позволили приступить к электрификации железных дорог и решению других промышленных задач.

Р’ 1904 РіРѕРґСѓ РҐ. Хюльмиер получил патент РЅР° СЃРїРѕСЃРѕР± обнаружения металлических объектов РїРѕ отражению РёРјРё радиоволн. Это можно считать началом радиолокации. Разработки электровакуумных РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ СЃ новым принципом управления электронным потоком – многорезонаторных магнетронов, клистронов, ламп бегущей волны - обусловили возможность использования ультракоротких волн Рё сравнительно быстрого развития радиолокации, радионавигации, импульсной многоканальной радиосвязи, телевидения Рё РґСЂ.

Для решения многочисленных практических проблем потребовался значительный период общего развития радиотехники. Р’ 1922 РіРѕРґСѓ американские ученые Р›. Тейлор Рё Рќ. Юнг наблюдали нарушения радиосвязи РїСЂРё прохождении корабля между передающей Рё приемной радиостанциями. Р’ 1935 РіРѕРґСѓ английским исследователем Р. Уотсоном-Уотом были начаты опыты РїРѕ обнаружению движущихся целей, приведшие РІ 1938 РіРѕРґСѓ Рє созданию первых РІ Англии образцов радиолокационной аппаратуры. Разработка радиолокационной аппаратуры для военных целей велась интенсивно РІ период, предшествовавший Второй РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅРµ. Р’ Англии, РЎРЁРђ Рё Германии был разработан СЂСЏРґ РЛС. Ещё более интенсивные работы РІ области локации проводились РІРѕ время РІРѕР№РЅС‹.

Ещё РІ конце XIX века португальским ученым Рђ. РґРµ Пайва Рё независимо РѕС‚ него СЂСѓСЃСЃРєРёРј ученым Рџ.И. Бахметьевым был предложен принцип последовательного преобразования элементов изображения РІ последовательность электрических сигналов СЃ последующей передачей этих сигналов РїРѕ каналам СЃРІСЏР·Рё РІ РїСѓРЅРєС‚ приема, РіРґРµ осуществляют РёС… обратные преобразования. Разработки телевизионной передающей трубки Рё приемной (кинескопа) позволили развернуть работы РїРѕ телевидению Рё РІ РЎРЎРЎР РІ 1939 РіРѕРґСѓ началось регулярное телевизионное вещание. До конца 1940-С… РіРѕРґРѕРІ относительно корректным было определение: «Электронная техника – наука Рѕ приборах, РІ которых осуществляется взаимодействие электрических зарядов СЃ электромагнитными полями РІ вакууме или газе, Рё область техники, занимающаяся разработкой, производством Рё применением этих РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІВ» [4].

Но наряду с вакуумными и газоразрядными приборами велись интенсивные работы в области физики твердого тела и теории полупроводников. Большой вклад в развитие физики полупроводников внесла школа академика А.И. Иоффе.

В 1926 году был предложен полупроводниковый выпрямитель переменного тока на закиси меди. Позднее появились выпрямители из селена и сернистой меди. В период Второй мировой войны были разработаны точечные выпрямители переменных токов СВЧ на основе германия и кремния, а позднее появились плоскостные германиевые диоды. В 1948 году американские ученые Бардин и Браттейн создали германиевый точечный триод (транзистор). Позднее был разработан кремневый точечный триод. Но низкая технологичность резко ограничивала их использование и появившийся в 1951 году плоскостной транзистор оказался намного технологичнее. В 1953 году был разработан дрейфовый транзистор и широким фронтом началось развитие твердотельной электроники. Появилось новое определение электроники: «Электроника – наука о взаимодействии электронов и ионов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых для получения, передачи, обработки и хранения информации». Но бурное развитие электроники по очень многим направлениям делает некорректным и это определение. Особенно способствовало этому процессу появление интегральных схем. Позволим себе маленькую выдержку из меморандума международного съезда инженеров электриков в 1972 году:

«Перед электронной промышленностью открываются сейчас столь фантастичные и вдохновляющие перспективы, о каких не смеет и мечтать никакая другая отрасль техники».