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. Рэто 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. Рлектросвязь 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.
Рлектросвязь обеспечивает излучение, передачу Рё приём знаков, письменного текста, изображений Рё Р·РІСѓРєРѕРІ, сообщений Рё сигналов любого СЂРѕРґР° РїРѕ проводам, радио, оптическим или РґСЂСѓРіРёРј электромагнитным системам. Р’ электросвязи оперируют СЃ электрическим сигналом, поэтому для передачи сообщений (речи, музыки, текстов, документов, изображений подвижных Рё неподвижных объектов) РЅР° расстояние (или для записи РЅР° магнитную ленту, оптический РґРёСЃРє) РёС… необходимо преобразовать РІ электрические сигналы, С‚.Рµ. РІ электромагнитные колебания РѕС‚ самых РЅРёР·РєРёС… частот РґРѕ 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 Р¶Рµ 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.
Рто позволило постепенно создавать РІСЃРµ более мощные источники незатухающих электромагнитных колебаний РІ радиопередатчиках. Р’ 1917 РіРѕРґСѓ триоды СѓР¶Рµ использовались для построения лампового регенеративного приемника. Р’Рѕ время первой РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅС‹ радиотехника становится ламповой.
Первые радиолампы РІ РРѕСЃСЃРёРё были изготовлены Рќ.Р”. Папалекси РІ 1914 РіРѕРґСѓ РІ Петербурге. РР·-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. Рто РјРѕР¶РЅРѕ 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.Р. 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: В«Рлектронная 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].
РќРѕ наряду СЃ вакуумными Рё газоразрядными приборами велись интенсивные работы РІ области физики твердого тела Рё теории полупроводников. Большой вклад РІ развитие физики полупроводников внесла школа академика Рђ.Р. Роффе.
Р’ 1926 РіРѕРґСѓ был предложен полупроводниковый выпрямитель переменного тока РЅР° закиси меди. Позднее появились выпрямители РёР· селена Рё сернистой меди. Р’ период Второй РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅС‹ были разработаны точечные выпрямители переменных токов РЎР’Р§ РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ германия Рё кремния, Р° позднее появились плоскостные германиевые РґРёРѕРґС‹. Р’ 1948 РіРѕРґСѓ американские ученые Бардин Рё Браттейн создали германиевый точечный триод (транзистор). Позднее был разработан кремневый точечный триод. РќРѕ низкая технологичность резко ограничивала РёС… использование Рё появившийся РІ 1951 РіРѕРґСѓ плоскостной транзистор оказался намного технологичнее. Р’ 1953 РіРѕРґСѓ был разработан дрейфовый транзистор Рё широким фронтом началось развитие твердотельной электроники. Появилось РЅРѕРІРѕРµ определение электроники: В«Рлектроника – наука Рѕ взаимодействии электронов Рё РёРѕРЅРѕРІ СЃ электромагнитными полями Рё Рѕ методах создания электронных РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ Рё устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых для получения, передачи, обработки Рё хранения информации». РќРѕ Р±СѓСЂРЅРѕРµ развитие электроники РїРѕ очень РјРЅРѕРіРёРј направлениям делает некорректным Рё это определение. Особенно способствовало этому процессу появление интегральных схем. Позволим себе маленькую выдержку РёР· меморандума международного съезда инженеров электриков РІ 1972 РіРѕРґСѓ:
«Перед электронной промышленностью открываются сейчас столь фантастичные и вдохновляющие перспективы, о каких не смеет и мечтать никакая другая отрасль техники».