История технических инноваций

Темы для докладов и рефератов

Свойства и применение сверхдлинноволновой связи.

Свойства и применение длинноволновой связи.

Свойства и применение средневолновой связи.

Свойства и применение коротковолновой связи.

Свойства и применение ультракоротковолновой связи.

Принципы радиорелейной связи.

Принципы функционирования радиосетей.

Качество радиосвязи как главный фактор боеспособности современной армии.

История развития радиолокации.

Дискуссии

Кто же является изобретателем радио?

Литература

Надеждин Н.Я. История науки и техники / Н.Я Надеждин. - Ростов н/Д: Феникс, 2006. - 621 с.

Сайт журнала «Наука и жизнь» - www.nkj.ru

2.6 Радиовещание

Против пивной, за культурный здоровый быт, за радио в каждой избе-читальне, в каждом рабочем клубе, в избе крестьянина и в квартире рабочего.

Журнал «Радио всем». №2. 1927.

Время, место	Событие
1900 г., 23 декабря, США, Кобб-Айленд, Мэриленд	Реджинальд Фессенден передал по радио человеческую речь
1906 г., 24 декабря, США	Реджинальд Фессенден передал трансляцию игры на скрипке «O Святая ночь» и чтение отрывка из Библии
1909 г., апрель, США, Сан-Хосе, Калифорния,	Чарльз Геррольд построил радиовещательную станцию
1916 г., США	Началось регулярное вещание на американской радиостанции 9XM
1920 г., Аргентина	Стали осуществляться регулярные беспроводные развлекательные передачи
1920 г., 31 августа, США, Детройт	Трансляция первой известной программы радионовостей
1921 г., США, Детройт	Началась радиофикация полицейских автомобилей
1933 г., США	Эдвин Армстронг запатентовал FM-радио
1938 г., США	Американский радиолюбитель Ал Гросс создал мобильное радиопереговорное устройство под названием «иду и говорю» - walkietalkie.
1940 г., США	Компания Motorola разработала первое облегченное карманное устройство для приема и передачи радиосигнала, названное «handie-talkie».
1946 г., США	Компания AT&T представила первую коммерческую службу для мобильных телефонов.
1954 г., США	Фирма Regency представила карманный транзисторный радиоприёмник TR-1, питающийся от «стандартной батареи напряжением 22.5 вольт».
1963 г., США	Запущен первый спутник радиосвязи TELSTAR
1969 г., США, Филадельфия	Компания Bell System реализовала первую коммерческую сеть с повторным использованием частоты
1973 г., 3 апреля, США	Мартин Купер, сотрудник компании Motorоla, сделал первый звонок по сотовому телефону
1983 г., США	Компания Ameritech представила первую коммерческую службу сотовой связи
1991 г., Европа, США	Развернуты и запущены в эксплуатацию сети цифровой сотовой связи
1993 г.	Компания Nokia предложила технологию обмена текстовыми сообщениями между сотовыми телефонами
2000 г.	Компании начинают предлагать поддержку Bluetooth в мобильных телефонах и карманных компьютерах
1970 г. Гавайские острова	С помощью AlohaNet компьютеры были объединены в первую сеть на базе технологий радиосвязи
1983 г., США	Заработала первая сотовая сеть Advanced Mobile Phone Service (AMPS)

Современные люди, независимо от того, где они живут, носят обувь одних и тех же фирм, ездят на одинаковых машинах, поют одни и те же песни, любят одни и те же фильмы, имеют схожие мечты, разделяют одни и те же ценности. Различия между странами, расами, национальностями постепенно стираются. И процесс этот называется глобализацией. Можно долго спорить - плохо это или хорошо, но остановить прогресс невозможно, и глобализация - один из неизбежных его этапов. И вина или заслуга в этом - прежде всего, у радио, которое прочно и основательно вошло во все сферы нашей жизни. Когда мы, сидя у телевизора в Екатеринбурге, одновременно вместе с 3 миллиардами других людей наблюдаем атлета, зажигающего олимпийский огонь в Канаде, и по сотовому телефону делимся впечатлениями об этом с другом, фотографирующим в это время египетские пирамиды в пустыне, мы даже не отдаём себе отчёта, что всё это совсем недавно ещё представлялось несбыточной фантастикой.

Из средства связи, позволяющего на расстоянии передать информацию от одного человека другому, радио превратилось в мощное средство массовой информации, последствия воздействия которого ещё предстоит осмыслить. Несмотря на появление Интернета, радио остаётся пока самым доступным и демократичным средством доступа к информации самых широких слоёв населения, в том числе бедных и безграмотных, тогда как Интернет является свободной зоной общения пока лишь для наиболее образованной и небедной части населения планеты. Поэтому радио, в силу своего универсального доступа к населению, продолжает играть уникальную и весомую роль в распространении тех или иных идей.

Государство использует радио для правительственной пропаганды, народные движения и политические диссиденты используют радио для критики государственной политики. И уж совсем лишним будет упоминание возможностей радио для рекламы. Чтобы донести миру свои взгляды, радиостанции создаются различными группами людей и даже частными лицами. Например, в Боливии уже более пятидесяти лет работает радиостанция профсоюза шахтёров. И это - типичный пример для Латинской Америки, где свои радиовещательные станции имеют ассоциации фермеров, религиозные группы и отдельные учебные учреждения.

Естественно, что на пути от искрового радиопередатчика и первого радиоприёмника Попова к современным радиовещательным станциям также было сделано много технических изобретений и потребовалось внедрение различных технических инноваций.

Одним из первых, кто способствовал превращению радио в средство массовой информации, был канадский изобретатель Реджинальд Фессенден.

Передача прогноза погоды на заре развития радио осуществлялась по телеграфной линии одному абоненту. Дело это было утомительное, медленное и недешёвое. Фессенден придумал кардинальное решение проблемы - передавать прогноз погоды не каждому по отдельности, а сразу и всем вместе. Для практической реализации идеи он устроился в Бюро Прогнозов Кобба-Айленда штата Мэриленд, расположенного на реке Потомак.

Именно здесь 23 декабря 1900 г. Фессенден, экспериментируя с высокочастотным искровым передатчиком, провёл успешную передачу речи на расстояние 1,6 км. Естественно, что качество звука было ниже всякой критики, но разобрать, что это была именно человеческая речь уже было можно.

Использование бареттера (электронного прибора для стабилизации тока, аналога вакуумных диодов) и электролитического детектора (состоящего из тонкой проволоки, помещенной в азотную кислоту) позволило изобретателю значительно повысить качество передачи звука.

Эксперименты расширялись, но между Бюро прогнозов, согласно контракту имеющему право пользоваться изобретениями Фессендена, и самим изобретателем, остающимся при этом владельцем технических устройств, возник конфликт. Как обычно бывает, пострадали обе конфликтующие стороны. Но Бюро прогнозов потеряло больше, так как Фессендена пригласили на работу два богатых питтсбургских бизнесмена, Хэй Уокер-младший и Томас Гивен, финансировавшие создание Национальной Электрической Сигнальной Компании (NESCO).

Работы успешно продвигались, в январе 1906 года Фессендену удалось осуществить первую успешную двустороннюю трансатлантическую радиосвязь, тогда как Маркони в это время достиг только односторонней связи. Но 6 декабря 1906 года «из-за неосторожности одного из подрядчиков, работающих по замене силовых кабелей», радиобашня в Мачриханише, с которой посылали сигналы, упала. Поэтому трансантлантическая связь прервалась, так и не успев добраться до стадии коммерческой эксплуатации.

Пример Фессендена не единичен. Он наглядно демонстрирует, что существуют две основные причины, чаще всего мешающие ходу внедрения инновации в рамках уже созданных коммерческих структур. Это конфликты между компаньонами, возникающие при делении имеющихся или даже ещё предполагаемых доходов, и аварии, которые могут подкосить финансовое положение предпринимателей, или, что ещё хуже, дискредитировать саму рождающуюся техническую идею.

Но Фессенден понимал ограниченность возможностей связи через используемые тогда роторно-искровые передатчики, а авария радиобашни только показала ограниченность используемых подходов. Поэтому он предложил использовать электрический генератор (альтернатор), выдающий синусоидальный сигнал до десятков килогерц, на который накладывается сигнал от угольного микрофона. Использование амплитудного модулирования позволило вечером 24 декабря 1906 года накануне Рождества передать короткую радиопрограмму, которая включала песню «O Святая ночь» в собственном исполнении Фессендена на скрипке, а также чтение отрывка из Библии. Как это обычно бывает, только по истечении значительного времени стала понятной судьбоносность этих трансляций. В то время особого значения им не придали - на большинстве судов, услышавших эту трансляцию, посчитали это удивительным и забавным событием, однако недостойным того, чтобы быть зафиксированным в судовом журнале.

Но заслуги изобретателя были оценены: в 1921 году Институт Радиоинженеров наградил Фессендена Медалью Почета, а в следующем году город Филадельфия присудил ему медаль Иоанна Скотта и денежный приз в размере 800 долларов за изобретение «телеграфной и телефонной связи непрерывной волны», и отдала дань уважения ему, как «человеку, чьи труды оказали большую пользу». Эти деньги, наверное, были весьма кстати, так как в это время начались проблемы в отношениях Фессендена с фирмой NESCO. Но и эти сложности разрешились для изобретателя в итоге весьма удачно: 1 марта 1928 года в результате долгих судебных разбирательств и переговоров Фессенден уладил свои разногласия с этой фирмой и получил от неё крупные денежные выплаты.

А вот преподаватель электроники из Сан-Хосе (Калифорния) Чарльз Геррольд вошёл в историю радио за то, что в апреле 1909 года построил первую радиовещательную станцию. Эта радиостанция, названная «San Jose Calling», существует и до сих пор, но аппаратура там, конечно уже совсем другая. Чарльз Геррольд выделил два вида радипередачи: «узкая рассылка» и «трансляция», («broadcast» - на английском языке термин означал операцию по разбрасыванию семян в разных направлениях). Первый вид предназначался для отдельного получателя, а вот второй - для всех, кто находился в радиусе действия радиостанции. Именно второй тип радиосвязи и определил дальнейшее ответвление развития и использования радио как средства массовой информации. Логично, что Чарльз Геррольд на своей первой радиовещательной станции прокручивал и первую в мире радиорекламу.

Далее радиостанции стали появляться быстрее, чем грибы после дождя: в 1920 году начались регулярные развлекательные радиопередачи в Аргентине; в этом же году открывается радиостанция WWJ в Детройте, первой начавшая выпуски новостей; в 1922 в Англии начались регулярные беспроводные развлекательные передачи, организованные исследовательским центром Маркони.

В 1933 американец Эдвин Армстронг запатентовал FM-радио (радио с частотной модуляцией волн). Применение такой модуляции уменьшает помехи и позволяет осуществлять высококачественную передачу звукового сигнала в диапазоне УКВ. Сегодня, послушав и сравнив качество приёма на FM-радио и, например, на длинной волне (ДВ), можно наглядно убедиться в преимуществах частотной модуляции по сравнению с амплитудной.

Уже через четыре года, в 1937, начинается строительство первой экспериментальной FM радиостанции в США.

После Второй мировой войны FM-радиовещание началось в Германии, а в наше время любой достаточно большой город может похвастаться не одним десятком FM-радиоканалов.

Следующий существенный сдвиг в развитии радио связан с появлением портативных радиопередатчиков-радиоприёмников, настолько легких и небольших по размерам, что они стали умещаться не только в трюме корабля или на борту бомбардировщика, но и в рюкзаке, а сегодня - в небольшом кармане.

Возможность каждого в любой момент времени и в любом месте связаться с другим человеком, независимо от того где он находится - за соседним столиком или на другом конце земного шара, представляется нам вполне естественной и не вызывает удивлений. Более того, мы так к этому привыкли, что встреча с человеком даже в заранее определённом месте в определённое время становится для нас без телефона довольно трудной задачей.

История сотовых телефонов может быть начата с 1910 года, когда Ларс Магнус Эрикссон попытался организовать первую мобильную связь. Связь получилась действительно мобильной, надёжной, но несколько утомительной по предварительной подготовке звонка: автомобиль, необходимый для перемещения мобильного телефона, нужно было остановить возле телефонной линии и с помощью двух длинных жердей, которые приходилось возить с собой, накинуть провода на эту линию. Сама идея использования компактных и лёгких устройств для связи оказалась весьма заманчивой, а вот её практическая реализация посредством проводной связи показала бесперспективность последней. Связь могла осуществляться вдоль телефонной линии на узкой полосе, ширина которой определялась длиной жердей. Да и сами жерди можно назвать «компактным устройством» только с сильной натяжкой в сравнении, быть может, с корабельными радиостанциями, занимающими целую каюту, а вместе с антеннами - и весь корабль. Совершенно очевидно, что другой путь связан с уменьшением радиостанций до параметров, сопоставимых не с размерами судов, а человека.

Это удалось сделать не сразу, но размеры радиостанций стали таковы, что уже умещались в автомобиле. И в 1921 году полиция города Детройта приступила к радиофикации дорожных патрулей.

Первым человеком, который смог унести мобильный телефон «на себе», стал радиолюбитель американец Ал Гросс. Он первым предложил использовать для мобильной связи метровый и дециметровый диапазоны (VHF и UHF, частотой свыше 100 МГц). Это позволило ему в 1938 году создать мобильное устройство, хорошо известное под именем «walkie-talkie», в переводе означающем по-русски что-то вроде «иду-говорю». Но и это «мобильное» устройство покажется нашему современнику очень даже стационарным: телефон был ламповым, батареи питания также имели весьма внушительные размеры, поэтому весь «мобильник» в комплекте имел массу около 20 килограммов. Не стоит смеяться над такими размерами - тогда это было очень большим шагом вперёд. Не случайно, что это устройство в преддверии Второй Мировой войны вызвало огромный интерес у военных. Тогдашняя служба безопасности США (US Office of Strategic Services) тут же мобилизовала Гросса на свою службу, и из любителя радио он превратился в профессионала. Усовершенствованные аналоги «уоки-токи» успешно использовались разведчиками, работавшими за линией фронта, с их помощью агенты связывались с пролетающими самолетами и при этом не пеленговались немцами. Так что эти радиостанции спасли не одну сотню, а может быть и тысячи солдатских жизней. После войны Гросс ещё много работал, и во многом благодаря его стараниям, начиная с 1948 года, радиотелефоны появились не только у военных, но и в гражданских службах.

Сегодня слово «мобильник» мы используем как синоним словосочетания «сотовый телефон» и при этом нисколько не задумываемся, что по сути это разные свойства нашего карманного телефона: мобильность свидетельствует о том, что мы можем связываться по телефону откуда угодно и когда угодно, а приставка «сотовый» указывает на принцип связи, обеспечивающий вышеупомянутую мобильность.

Сотовая связь осуществляется на других принципах организации, чем, например, связь корабля в Тихом океана с базой в Кронштадте. В классическом варианте два корабля не могут одновременно говорить с базой на одной и той же частоте - они будут просто мешать друг другу. Кроме того, большие пространства не позволяют использовать ультракороткие волны, дающие прекрасную связь, но, к сожалению, только в пределах прямой досягаемости, на практике - это не более 10 км.

Сотовая связь превращает эти недостатки в достоинства. Абонент связывается не непосредственно с другим абонентом, а с ближайшей ретрансляционной станцией, покрывающей очень небольшую зону. При движении абонент передаётся как эстафетная палочка от одного ретранслятора к другому. Такая связь будет качественной и позволит сосуществовать тысячам зон, имеющим не более десяти километров в диаметре, внутри которых могут использоваться одни и те же частоты. Гражданский диапазон 460-470 МГц может вместить от 70 до 100 каналов, с учетом распространения по стране это возможность для подключения миллионов потенциальных пользователей.

Рождение идеи сотовой связи произошло в 1945 году. Её высказал сотрудник Федеральной комиссии по коммуникациям Джек Джетт в несерьёзной полушутливо-фантастической статье «Позвони мне по воздуху» (Phone Me By Air) в газете Saturday Evening Post, не имеющей ничего общего с научными изданиями. Он предложил осуществлять разделение частот и коммутации, что позже и легло в основу современной сотовой телефонии. В том же году Ванневар Буш в популярно-развлекательном журнале Atlantic Monthly опубликовал статью, в которой пророчески описал сотовую сеть, названную им системой малых зон.

Термин «сота» (от анг. cell) в техническое обращение ввели с подачи Bell System, подразделения AT&T. Если на карте начертить зоны покрытия всех имеющихся ретрансляторов, то они издалека будут действительно напоминать пчелиные соты. В 1946 году сотрудник этой компании Уильям Янг предложил строить сети маломощных передатчиков, использующих один и тот же диапазон частот (frequency re-use). Коммутация между всеми передатчиками или сотами, должна была осуществляться централизованно. Но практическое воплощение идеи «на ламповой основе» технически невозможно: нужно было дождаться появления транзисторов, интегральных схем, микропроцессоров.

Только в январе 1969 года Bell System реализовала первую коммерческую сеть с повторным использованием частоты; шесть каналов на частоте 450 МГц располагались в окрестностях Филадельфии.

История развития сотовой связи имеет те же закономерности, что и развитие любой другой технической инновации, которая не появляется «вдруг» озарением гения, а готовится долгим и кропотливым трудом сотен инженеров, изобретателей и просто любителей-дилетантов. Выделить момент, когда «родилась» инновация, бывает попросту невозможно, поэтому называя того или иного учёного первооткрывателем, «отцом» инновации, мы сильно упрощаем историю. Чаще всего, в историю входят те, кто сделал не первый, но качественный скачок в развитии технического устройства, после которого оно стало стремительно распространяться. Кроме того, желательно, чтобы открытие сопровождалось интересной историей, интригой.

Именно так всё было с Мартином Купером, инженером из Motorola. Именно поэтому чаще всего его и называют отцом сотовой связи. 17 октября 1973 года Купер подал заявку на «систему радиотелефонии» (radio telephone system) и получил US Patent №3 906 166.

А днем рождения сотовой связи принято считать 3 апреля 1973 года. Чтобы этот день вошёл в историю, Мартин Купер и его компания сильно постарались и организовали грамотную маркетинговую акцию. Изящно держа лёгкий килограммовый телефон, Купер вышел погулять на улицы Манхэттена, откуда и сделал первый звонок по сотовому телефону своим главным конкурентам - компании AT&T. Второй звонок в истории сотовой связи был сделан журналистам, что оказалось весьма символичным.

Реклама всем запомнилась, но в продажу первый сотовый телефон поступил лишь спустя 10 лет. Телефон Motorola DynaTAC 8000X был сертифицирован Федеральной комиссией по коммуникациям (США). Он стоил около четырех тысяч долларов, но пользовался таким спросом, что на него установилась очередь.

Глобальное шествие сотовой связи не было быстрым и гладким. Каждая страна вводила свои стандарты связи, которых только в Европе было 9! Переезжать из страны в страну и без проблем использовать свой сотовый телефон, естественно, было невозможно. Конечно, это никого не могло устраивать, и в 1991 году в 26 европейских странах был введён стандарт Global System for Mobile Communications - GSM, используемый в настоящее время и в России. Это не в последнюю очередь повлияло на процессы глобализации и объединения Европы. Но Европейские стандарты не совпадали с американскими (D-AMPS), принятыми годом ранее. А в Японии, например, имели свой уникальный стандарт PDC (Personal Digital Cellular), более нигде не используемый. Наконец, в середине 1990-х годов начали разрабатывать универсальный стандарт третьего поколения. После его разработки все сети перестроились в соответствии с ним, и весь мир опутался сотами. Начиная с 2006 года, активно идет рост количества абонентов сетей следующего поколения - 3G (от англ. 3 Generation - «третье поколение»). Сети 3G отличаются высокой скоростью передачи данных - до 2,4 Мбит/с! Это позволяет передавать не только речь и обеспечивать комфортный доступ в Интернет, но и принимать ТВ-сигналы, видеозвонки с телефона на телефон. На конец 2006 года в мире насчитывалось уже 364 миллиона абонентов 3G.

Пройдёт несколько десятков лет, а может быть, и того меньше, и наступит такое время, когда каждый человек будет иметь возможность поговорить и увидеть любого, кто в данное время проживает на земном шаре и его окрестностях. Тогда мы сможем сказать без всякого преувеличения, что вот теперь-то люди превратились в единое Человечество, пусть только пока технически.

Темы для докладов и рефератов

Принцип действия сотовой связи.

Простые опыты с сотовым телефоном.

Перспективные направления развития средств сотовой связи.

Дискуссии

Сотовый телефон - средство связи или разобщения?

Литература

Карагезов, В. Беспроводной мир имени Герца / В. Карагезов. Вокруг света. №2, 2008.

Сайт журнала «Наука и жизнь» - www.nkj.ru

2.7 Телевидение

Эпитафия человеческой расе: Тем, кого боги хотят уничтожить, они сначала дают телевизор. Мы становимся расой созерцателей, а не созидателей.

Артур Чарльз Кларк

Время, место	Событие
1842 г., Шотландия	А. Бейн выдвинул принцип «факсимильной телеграммы»
1862 г., Россия	Д. Козелли создал «химический телеграф»
1880 г., Россия	Порфирий Иванович Бахметьев выдвинул идею разложения изображения на отдельные элементы для последовательной их передачи на расстояние
1884 г., Германия	Пауль Нипков предложил устройство для разложения (развертки) изображения
1888-1889 г., Россия	Александр Григорьевич Столетов создал фотоэлемент
1900 г., Россия	К.Д. Перский ввел термин «телевидение»
1900 г., Россия	А.А. Полумордвинов предложил трехкомпонентную теорию для получения цветного изображения
1902 г., Россия	А.А. Полумордвинов запатентовал «Аппарат для передачи изображения и способ этой передачи в связи с одновременной передачей звука»
1906 г., 10 октября, Германия	Макс Дикманн и Г. Глаге зарегистрировали патент на использование электронно-лучевой трубки Брауна для передачи изображений
1907 г., 25 июля, Россия	Борис Розинг запатентовал «Способ электрической передачи изображения»
1923 г., Россия - США	Владимир Зворыкин изобрёл иконоскоп - первую электронную передающую телевизионную трубку
1925 г., 16 декабря, Россия	Лев Сергеев Термен передает изображение движущейся руки
1928 г., СССР	Осуществляется первая передача телевизионного сигнала из Москвы в Свердловск
30 апреля 1931 г., СССР	Произведена опытная передача телевидения (дальновидения) по радио
1932 г., 15 апреля, СССР	Ленинградский завод «Коминтерн» приступил к выработке первых серийных 20 советских телевизоров
1936 г., США и Англия	Началось телевещание по электронной системе
1938 г., СССР, Франция, Германия и Италия	Началось электронное телевещание
1952 г., СССР	Опытная передача цветного телевидения в Ленинграде
1953 г., 18 декабря, США	Начато первое в мире цветное телевещание
1959 г., СССР	Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые сфотографировала обратную сторону Луны
1963 г., США	Запущен первый спутник радиосвязи TELSTAR
1965 г., СССР	Запущен первый советский высокоэллиптический спутник связи «Молния», с которого осуществлена передача телесигнала из Владивостока в Москву
1967 г., СССР	Выпуск первой партии советских цветных телевизоров «Рубин-401»
1967 г., СССР	В Москве появилось великолепное сооружение - Останкинская башня высотой 540 м
1976 г., США	Генри Говард создал первое в мире домашнее спутниковое ТВ
Конец 1990-х	Появилось цифровое радиовещание
1996 г., Россия	Запущен первый российский оператор спутникового телевизионного вещания НТВ+

Желание человека видеть на расстоянии вместе с желанием летать известно с глубокой древности. Именно эти возможности люди приписывали всякого рода колдунам, ведьмам и всякой прочей нечисти. А потом из зависти сжигали их на кострах. Но как это бывает, мечта о передаче звука и изображения с помощью научно-технических достижений осуществилась постепенно и как-то буднично.

Сегодня телевидение - это не столько техническое средство «доставки картинки на расстояние», сколько самое влиятельное средство массовой информации, обладающее огромными возможностями по формированию общественного мнения. Телевидение - это огромная индустрия, состоящая из сотен и тысяч телевизионных каналов, вещающих во всех странах. Телевидение - громадный монстр, владеющий умами и душами миллиардов людей. Мы настолько привыкли к телевизору, что к любой новости, будь то цунами, катастрофа самолета или получение нового химического элемента, мы подсознательно ждем сопровождающей картинки в «прямом эфире», и что самое удивительное, мы ее чаще всего получаем!

Телевидение является самым наглядным примером того, как симбиоз технических инноваций рождает нечто новое, поначалу кажущееся забавным развлечением, а потом, когда «дитя» вырастает, оно меняет окружающий мир и самого человека. Надо сказать, что с «родителями» телевидению повезло: радио и кино сами в свое время наделали немало шума и по праву могут считаться великими инновациями. Вместе они позволили посредством радиосигналов передавать движущиеся изображения.

«Ребенок» получил имя благодаря штабс-капитану русской армии К.Д. Перскому. Он первым ввел термин «телевидение» в докладе «Современное состояние вопроса об электровидении на расстоянии (телевизирование)», сделанном в Париже на Всемирном конгрессе электротехников в 1900 году.

Но ещё почти 60 лет до этого, в 1842 г. шотландец А. Бейн выдвинул принцип «факсимильной телеграммы», на основе которого можно осуществить передачу неподвижных изображений на расстояние.

Этот принцип через двадцать лет (в 1862 году) был практически реализован работавшим в России итальянцем Д. Козелли. Чтобы передать изображение по «пантотелеграфу Козелли», изображение вытравливалось на медной пластинке, в принимающем пункте аналогичную пластинку подвергали такой же длительной химической обработке. Изобретение испытывалось на линии связи Петербург - Москва. Как оказалось, доставить депешу поездом оказалось не только дешевле, но и значительно быстрее! Но не стоит смеяться над этим, практически бессмысленным изобретением Козелли. Именно из таких, кажущихся современникам бессмысленными изобретений в конце концов, в результате «естественного» отбора и появляется техническая инновация.

В 1880 году русский ученый Порфирий Иванович Бахметьев выдвинул идею разложения изображения на отдельные элементы для последовательной передачи их на расстояние. Такой теоретически возможный аппарат он назвал «телефотографом». Эту же идею о разложении изображения на элементы высказал португалец Адриану ди Пайва.

В 1884 году студент Пауль Нипков предложил интересное устройство, позволяющее практически осуществить предложение Бахметьева. Это был диск, имеющий ряд небольших отверстий, расположенных по спирали. При вращении этого диска можно получить разложение (развертку) изображения. Сам изобретатель, хотя и запатентовал диск, не придал своей находке должного значения и даже забыл про неё. Лишь в 1923 году на одной из международных выставок радиоаппаратуры, увидев в действии своё студенческое изобретение, он вспомнил его и весьма удивился, что кто-то его реализует на практике.

В 1888-1889 годах профессор Московского университета Александр Григорьевич Столетов, при изучении внешнего фотоэффекта создал фотоэлемент. Это достижение, хотя и, на первый взгляд, не имеет прямого отношения к телевидению, оказалось очень важным, так как открыло принципиальную возможность непосредственного преобразования световой энергии в электрическую.

В 1900 г. русский изобретатель А.А. Полумордвинов предложил смешивать три цвета для получения цветного изображения. Именно этот принцип и заложен в современную теорию цветного телевидения, а в 1902 г. он запатентовал «Аппарат для передачи изображения и способ этой передачи в связи с одновременной передачей звука».

10 октября 1906 года изобретатели Макс Дикманн и Г. Глаге зарегистрировали патент на использование электронно-лучевой трубки Брауна для передачи изображений. Интересным представляется то, что сам Браун считал невозможным осуществлять передачу изображения с помощью его трубки, более того, саму идею передачи изображения он отвергал как ненаучную. Первый телевизионный приёмник был оснащён экраном в двадцать строк, размер экрана составлял 9 см², и частота развёртки равнялась 10 кадр/с. Нашего современника вряд ли бы такое изображение порадовало, но тогда это представлялось чуть ли не чудом.

Первый патент на используемое сейчас электронное телевидение получил профессор Петербургского технологического института Борис Львович Розинг, запатентовавший «Способ электрической передачи изображения» 25 июля 1907 года и получивший при этом «Привилегию №18076». Идея эта состояла в том, чтобы преобразование электрических сигналов в светящиеся точки видимого изображения осуществлять с использованием катодной (электронно-лучевой) трубки. Б.Л. Розинг сконструировал трубку, в которой поток электронов (катодный луч), вызванный фотоэффектом, «бомбардирует» торец, покрытый изнутри слоем вещества, способного под воздействием катодного луча светиться. Телевизионное изображение возникает как результат различного свечения определенных участков экрана. Этот патент практически был реализован только в 1911 году, и передать при этом удалось только неподвижное изображение, но, тем не менее, применяемая развертка изображения была положена в основу будущих телевизоров.

Русское техническое общество за это изобретение в 1912 году присудило Розингу золотую медаль и премию имени почетного члена общества К.Ф. Сименса.

В 1926 году в первом номере журнала «Наука и техника» (который выходит и сегодня) Розинг опубликовал работу «Электрическая телескопия (видение на расстоянии). Ближайшие задачи и достижения». В этой статье автор смог во всех подробностях описать телевидение наших дней.

Конечно, нельзя сказать, что именно Розинг может считаться отцом телевидения. Как в истории с изобретением радио, у телевидения нет единственного изобретателя. Много ученых и инженеров внесло свой, неоценимый вклад в общее дело развития телевидения. Поэтому каждый может найти убедительные доводы в пользу того или иного кандидата. Но заслуги Розинга являются весьма впечатляющими, поэтому есть все основания считать его одним из основоположников, точно так же как и Льва Сергеевича Термена. 16 декабря1925 года на V съезде русских физиков он сделал доклад «Видение на далекое расстояние» и продемонстрировал на экране изображение движущейся живой руки. По его настоянию Б. Грабовский, Н. Пискунов и В. Попов 9 ноября 1925 года подают заявку на патентование «телефота». Достоверно сегодня нельзя сказать, была ли тогда установлена телевизионная связь, но в некоторых источниках, причем зарубежных, именно «телефот» описан как предтеча современного телевидения.

В 1926 г. Термен показывает в Кремле «Устройство электрического дальновидения» с экраном площадью 1 м², это во много раз больше зарубежных аналогов, имеющих площади экранов не больше спичечного коробка. Первый телевизор тут же засекречивается и устанавливается в приемной Ворошилова, а передающая камера - перед входом в Наркомат обороны. Качество изображения было настолько высоким, что даже можно было угадать входящего человека!

И, наконец, в 1928 г. осуществляется первая передача телевизионного сигнала через радиостанцию им. Коминтерна из Москвы в Свердловск.

А 30 апреля 1931 года «Правда» напечатала сообщение: «Завтра впервые в СССР будет произведена опытная передача телевидения (дальновидения) по радио. С коротковолнового передатчика РВЭИ-1 Всесоюзного электротехнического института (Москва) на волне 56,6 метра будет передаваться изображение живого лица и фотографии». В этой первой публичной телепередаче были показаны сотрудники лаборатории телевидения во главе с Павлом Васильевичем Шмаковым. Изображение было «немым», но зато движущимся. Оно состояло из 30 строк, имело 1200 элементов и светилось красным светом неоновой лампы.

1 октября 1931 года начались регулярные опытные передачи, которые проводились через радиостанцию МГСПС, работавшую на волне 379 метров (изображение) и 720 метров (звук). Эти передачи эпизодически принимались радиолюбителями в Томске, Нижнем Новгороде, Одессе, Смоленске, Ленинграде, Киеве, Харькове. Журнал «Говорит Москва» сообщал с гордостью, что в столице работало более тридцати самодельных телевизоров!

15 апреля 1932 года в газете «Правда» сообщалось, что Ленинградский завод «Коминтерн» приступил к выработке первых серийных 20 советских телевизоров. В 1933-1936 годах было выпущено более 3 тысяч механических телевизоров марки «Б-2» с размером экрана 3x4 см. Телевизор подключался к радиовещательному приемнику вместо громкоговорителя. Качество оставляло желать лучшего, но механические телевизоры были на грани своих возможностей.

В 1931 году советский физик С.И. Катаев, один из учеников Розинга, сконструировал передающую трубку, названную «радиоглазом». За два месяца до этого другой ученик Розинга, Владимир Зворыкин (он в то время уехал из России и работал в фирме Radio Corporation of America) получил патент США на подобное устройство, названное им «иконоскопом». Иконоскоп - первая электронная передающая телевизионная трубка, позволившая начать массовое производство телевизионных приёмников Это стало настоящим прорывом в чёткости изображения электронного телевидения.

В результате в 1936 году в США и Англии началось телевещание по электронной системе. СССР отстал совсем немного, и уже в 1938 г. также началось электронное вещание, одновременно с Францией, Германией и Италией.

Далее телевидение развивается все стремительнее и стремительнее. Но все же оно ещё сильно отличается от современного. Можно ли представить, что для просмотра телевизора необходимо залить в линзу перед экраном несколько литров дистиллированной воды? Именно таким был советский телевизор КВН -49, выпускаемый с 1949 по1960 гг.

В 1940-е годы в Северной Америке и Европе телевидение было приведено к единому стандарту, означает превращение телевидения из средства связи в средство массовой информации.

В СССР в 1952 году состоялась опытная передача цветного телевидения в Ленинграде, а в США 18 декабря 1953 года уже начинает работу первое в мире цветное коммерческое телевещание в системе NTSC.

Если американцы открыли эпоху цветного массового телевидения, то в Советском Союзе открыли эру телевидения космического: В 1959 году советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые сфотографировала обратную сторону Луны. Люди посредством «телеглаза» смогли увидеть то, о чем ещё недавно не мечтали даже фантасты.

Американцы в 1965 году запускают первый коммерческий коммуникационный спутник связи «Early Bird», в этом же году на орбиту запущен первый советский высокоэллиптический спутник связи «Молния», позволивший осуществить телесигнал из Владивостока в Москву.

В 1967 году в Москве вводится в эксплуатацию Останкинская башня. Она имеет высоту 540 м, обеспечивает качественное эфирное телевещание в радиусе 120-150 км и становится символом советского телевидения.

В 1976 году американский профессор Генри Говард создал первое в мире домашнее спутниковое ТВ. Начинается время глобального телевидения, навязчивого и вездесущего, в общем, того, которое мы сегодня наблюдаем. Когда телевидение стало массовым, на него сразу же проникла реклама, затем начинают работу первые платные телеканалы без рекламы. Каналов становится все больше и больше, а мест, где не было бы телевидения - все меньше и меньше.

С 1997 года начинается новый виток технического развития средств связи, который снова возвращает нас из эфира к проводам, но уже не телеграфным, а волоконно-оптическим. В США из 60 миллионов домов пользователей кабельного телевидения 35 миллионов были переключены на модернизированные гибридные сети волоконно-оптического телевидения уже к началу 1998 г. Сегодня в развитых странах Европы до 90% всех домов подключены к подобным системам. Эра телевидения продолжается.

Еще в 20-30-е годы XX века американские социологи отметили, что огромную роль в изменениях обычаев, нравов, даже традиции, не говоря о манере поведения жителей небольших провинциальных городов США, сыграл кинематограф Голливуда. Телевидение имеет в этом плане значительно больше возможностей. Отдельные энтузиасты технического прогресса, всматривающиеся в красно-тусклые экраны первых телевизоров, сменились довольно большой прослойкой зажиточных жителей мегаполисов, имеющих возможность купить довольно дорогой телеприемник. И, наконец, телевидение стало даже не массовым, а всеобщим. Телевизионные передачи стали определять общественное мнение, формировать мышление, менталитет, мировоззрение населения, независимо от возраста и социального статуса.

В США этот процесс стартовал в начале 1950-х годов, в Западной Европе - во второй половине того же десятилетия. В нашей стране это стало происходить в 1960-е годы.

Сегодня телевидение дает уникальную возможность «присутствовать» при событии в прямом эфире одновременно миллиардам людей. Например, за спортсменом, зажигавшим факел на олимпиаде в Пекине, сразу одновременно наблюдало более 4 миллиардов человек!

Мир, благодаря телевизору, стал значительно доступнее и «меньше»: не выходя из комнаты можно побывать на северном полюсе, поприсутствовать на ловле анаконды в лесах Амазонки, и даже увидеть из космоса лесной пожар в Сибири.

Но самой главной проблемой для достижения такого результата был совсем не технический аспект. Снять обратную сторону Луны оказалось значительно проще, чем договориться между государствами на Земле.

Отсутствие единого технического стандарта в мире, особенно по радиочастоте, приводило к взаимным помехам в пограничных зонах и невозможности транслировать передачи из одной страны в другую. В результате долгих обсуждений на международных конференциях в рамках Международного Союза Электросвязи (МСЭ) были рекомендованы разработанный в СССР стандарт на 625 строк и действующий в США и ряде стран Америки и Японии стандарт на 525 строк.

В итоге стандарт 525 строк используют в 55 странах с населением 1 млрд жителей, а стандарт 625 строк - в 152 странах с населением 4,2 млрд. жителей.

Есть ещё один параметр, разделяющий телевидения всех стран на три лагеря - по технике получения цвета. Существуют два стандарта цветного европейского телевизионного вещания: SECAM (Франция - СССР) и PAL (ФРГ) и американский - NTSC-M.

Во второй половине XX века телевидение получило широкое распространение. Его роль в мире подчеркнула ООН, установив памятный день - Всемирный день телевидения - 21 ноября.

Темы для докладов и рефератов

История развития телевидения.

Физические принципы и устройство телевизоров на основе электронно-лучевой трубки.

Физические принципы и устройство телевизоров с жидкокристаллическим экраном.

Влияние телевидения на общественное сознание.

Останкинская башня.

Первые советские телевизоры.

Дискуссии

Телевидение - благо или зло?

Телевизор-интернет - гибрид будущего.

Литература

Саппак, В. Телевидение и мы / В. Саппак. - М: Аспект Пресс, 2007 г. 168 с.

www.reflist.ru

www.mostv.su

www.telecentr.ru

2.8 Полупроводники

Самое удивительное в будущем - это мысль о том, что наше время будут называть старыми добрыми временами.

Джон Стейнбек

Время, место	Событие
1833 г., Англия	Майкл Фарадей обнаружил «полупроводниковые» свойства сульфида серебра
1874 г., Германия	Фердинанд Браун описывает свойства полупроводников проводить ток только в одну сторону
1906 г., США	Гринлиф Виттер Пикард получает патент на кристаллический детектор
1923 г., Россия	Олег Владимирович Лосев получил патент на детекторный приём-ник-гетеродин
1930 г., Германия	Юлиус Лилиенфельд запатентовал полупроводниковый усилитель (полевой транзистор)
1942 г., США	Компании Sylvania и Western Eletkric начали выпуск кремниевых диодов
1946 г., США	Выпуск Д.П. Эккертом и Д.У. Моучли первой электронно-вычислительной машины «ЭНИАК»
1947 г., 19 декабря, США	Под руководством Уильяма Шокли Джон Бардин и Уоттер Браттейн и создали точечный германиевый триод (первый полупроводниковый транзистор)
1953 г., Германия	Генрих Велькер синтезировал арсенид галлия - основу будущих лазеров и светодиодов
1956 г., США	Выпуск первого видеомагнитофона компанией «Ампекс»
1969 г., США	Заработала компьютерная сеть ARPANET - праобраз современной всемирной сети INTERNET
1976 г., США	Ст. Джопс и Ст. Возняк создают первый персональный компьютер «Apple II»
1982 г., Япония	Sony Philips создан цифровой оптический диск записи информации - CD

Открытие полупроводников и создание полупроводниковых приборов по праву считается одной из важнейших инноваций ушедшего века. Именно это открытие вызвало лавину новых технических изобретений, стало причиной нового витка научно-технической революции, привело к появлению компьютеров, интернета, сотовых телефонов и качественно изменило нас. Теперь человека можно называть не «человек разумный», а «человек информационный».

Датой рождения полупроводниковой электроники можно считать 1833 год, когда Майкл Фарадей обнаружил, что электропроводность сульфидов серебра с ростом температуры не уменьшается, как это характерно для металлов, а наоборот, увеличивается.

Немного отвлечёмся от полупроводниковой темы и ещё раз удивимся тому, как Фарадей, подобно талантливому футболисту-нападающему, оказывается в нужном месте и в нужное время. Только футболист за один матч может иметь несколько таких моментов, а моментов появления новых технических направлений развития Цивилизации всего несколько за всю историю Человечества. И во главе двух из них оказался Майкл Фарадей!

Так что отдадим должное Фарадею и не будем требовать от него невозможного - естественно, что объяснения этому явлению он не дал, а лишь описал его, открыв тем самым эру полупроводников.

Следующая дата, связанная с историей полупроводников - 1874 г. В статье журнала Analen der Phusik und Chemie немецкий учёный Фердинанд Браун описывает интересные свойства некоторых «серных металлов» проводить электрический ток только в одну сторону. Интересное свойство контакта металла и полупроводника проводить ток в одном направлении противоречит закону Ома. Казалось бы, надо всесторонне исследовать это явление, но современники просто не заметили этого факта, как и весьма неуклюжих попыток Брауна дать этому какие-то объяснения.

С высоты сегодняшнего дня, времени сотовых телефонов и компьютеров, мы, конечно, можем обвинить учёных того времени в недальновидности, но это будет несправедливо. Сложно, а порой и невозможно рассмотреть в рядовой статье зародыш будущей технологии. Тем более, что таких зародышей направлений развития техники, взаимоисключающих друг друга, может быть много. В бескомпромиссной конкурентной борьбе технической эволюции победитель определяется по факту через десятки, а то и через сотни лет. Легко предсказывать события и давать им объяснения после того, как они произошли!

Сегодня выходят тысячи и десятки тысяч статей научно-технического содержания. Можно сказать определённо, что среди них обязательно есть и те, которые неузнаваемо изменят мир будущего. Найдите эти статьи, займитесь описываемой в них проблематикой и возможно, что вы станете лауреатом Нобелевской премии. Если же вы начнёте делать на этом бизнес, то непременно станете миллиардером!

Но вернёмся к истории развития полупроводников, которая преподнесёт нам ещё много весьма поучительных примеров.

В 1906 году американец Гринлиф Виттер Пикард получает патент на кристаллический детектор, получивший название «Кошачий ус». Название связывается с внешним видом этого детектора: тонкая металлическая проволока, осуществляющая точечный контакт с поверхностью полупроводника, действительно сильно напоминает кошачий ус. Этот экстравагантный по внешнему виду прибор позволяет выпрямлять и демодулировать высокочастотный переменный ток. Проблема заключается в том, что для удовлетворительной работы устройства необходимо найти наиболее подходящие точки на поверхности полупроводника. Но поиск таких точек стал бессмысленным с появлением вакуумных ламп, которые сразу и надолго решили проблемы выпрямления тока. «Кошачий ус» не без оснований тут же отнесли к бесперспективной ветви технической эволюции и отправили умирать в архивы и технические музеи. Наступил период царствования вакуумных ламп.

Но развитие полупроводников не прекратилось. Подобно тому, как млекопитающие прятались до поры до времени в тени царствующих динозавров, подбирая крошки с их стола, полупроводники медленно, но верно продолжали под звуки ламповых радиоприёмников своё пока незаметное шествие к мировому господству.

Следующая страница этой истории связана с удивительным человеком, нашим соотечественником - Олегом Владимировичем Лосевым, широко известным за рубежом, но незаслуженно забытым у себя на родине.

Свою карьеру Лосев начинает в 1920 году, тогда ему исполнилось 17 лет. Сбывается мечта его жизни - его берут посыльным в Московский институт связи, где по вечерам ему разрешено работать в лаборатории. Молодому посыльному дают самый бесперспективный участок - разработку кристаллического детектора. Так как все трудились в области «новейших технологий», связанных с лампами, никто не хотел заниматься тупиковой темой полупроводников. Именно поэтому посыльный Лосев имеет возможность работать в одиночку и полностью самостоятельно.

Специалистам того времени было хорошо известно, что в полупроводниковом детекторе нельзя создать высокочастотные колебания и получить усиление в принципе. Но вчерашний школьник этого не знает… Он скурпулёзно и трудолюбиво экспериментирует, фиксирует и находит точку в кристалле, позволяющую генерировать в нём высокочастотные сигналы!

Свои результаты Лосев представляет в скромной статье журнала «Телеграфия и телефония без проводов» в 1922 году. То, чего не может быть, Лосевым объясняется довольно путано и странно. Сегодня, анализируя эту статью, становится понятно, что молодой сотрудник Московского института связи пытался объяснить квантовые эффекты задолго до появления квантовой механики. Он создал туннельный диод, за «переоткрытие» которого японский физики Лео Исаки получил Нобелевскую премию в 1977 году.

В 1923 году Лосев получил патент на детекторный приёмник-гетеродин, а в 1924 году выпускает брошюру под названием «Кристадин». Миллионы радиолюбителей Советского Союза используют изобретение Лосева.

Статьи Лосева публикуются в ведущих отечественных и иностранных технических журналах. Начинается активное обсуждение работ двадцатилетнего изобретателя. Его изобретение иначе как сенсационным и не называют. Автор одной из американских статей Хьго Генсбек не только восторженно отзывается о изобретении, но предусмотрительно и меркантильно регистрирует торговую марку «Кристадин».

Далее Лосев работает в Ленинградском физико-техническом институте. Позже было найдено письмо Лосева, датированное 12 июля 1939 года. В нём он чётко указывает на возможность построения полупроводниковой системы, выполняющей функции вакуумного триода, и высказывает намерение напечатать по этому поводу ряд статей. Если бы это произошло, то наш соотечественник стал бы изобретателем транзистора и, можно сказать, официально бы «разрезал ленточку», открывающую эпоху транзисторной научно-технической революции. Но в 1935 году по причине очередной реорганизации Лосев остаётся без работы. Может быть, это послужило косвенной причиной того, что эти статьи так и не были опубликованы. С трудом всемирно известный изобретатель устраивается ассистентом в Первый медицинский институт, где пытается продолжать свои исследования в мало подходящих для этого условиях. Олег Владимирович Лосев умер от голода в блокадном Ленинграде 22 января 1942 года. Ему было всего 38 лет.

Основоположниками и первооткрывателями транзистора стали американцы Уильям Шокли, Джон Бардин и Уоттер Браттейн, которые работали в научно-конструкторском центре корпорации American Telepone and Telegraph. Именно они и создали точечный германиевый триод (первый полупроводниковый транзистор). Известна точная дата рождения транзистора - 19 декабря 1947 года. В этот день уставший от длительной и неудачной работы Браттейн случайно сдвинул иголки, определяющие зону управления транзистором, очень близко и, кроме того, ещё и перепутал их полярность. Экран осциллографа равнодушно высветил картинку, к которой они безуспешно стремились несколько лет - было видно значительное усиление сигнала.

30 июня 1948 года в Нью-Йорке прошла открытая презентация транзистора. Она, к удивлению изобретателей, не вызвала интереса общественности. Заметка об этом эпохальном открытии была опубликована на 46 странице «Нью-Йорк Таймс» в рубрике «Новости радио» и осталась совершенно незамеченной. Но к ещё большему удивлению и разочарованию изобретателей и корпорации результат никак не заинтересовал военных, на выгодные контракты с которыми сильно рассчитывали. Специалисты Пентагона, внимательно изучающие любые технические новинки через призму начавшейся с СССР гонки вооружений, не увидели перспектив показанного им изобретения. Это, как ни странно покажется на первый взгляд, для научно-технического прогресса оказалось даже полезным. Работы не засекретили, а чтобы получить хоть какую-то прибыль, корпорация начала продавать лицензии на изготовление транзисторов и даже организовала учебные центры и школы.

Всего на полгода позже был изобретён и европейский транзистор, авторами которого были немцы, работавшие во Франции, Герберт Матаре и Генрих Велкер. Но лавры первооткрывателей им, понятное дело, не достались. Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн были удостоены Нобелевской премии 1956 года по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». На церемонии вручения Э.Г. Рудберг, член Шведской королевской академии наук, назвал их достижение «образцом предвидения, остроумия и настойчивости в достижении цели».

...