История создания радио

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Курсовой проект

На тему: «Создание Радио. История создания радио. Модуляция детектирование. Отголоски прошлого в будущем»

Бишкек 2021

Содержание

Введение

1. История создания радио предпосылки

2. Радиовещание в СССР

3. История зарубежного радиовещания

4. Развитие радио и радиовещания

5. Принцип работы радио

6. Принцип радиосвязи

Введение

Необходимость передавать информацию на большие расстояния возникла у человечества еще на заре первобытной цивилизации. Поначалу для этого использовали дым костра или отраженный солнечный свет, сигнальные огни или голубиную почту. Этими способами люди обходились на протяжении тысячелетий, вплоть до изобретения флажковой сигнализации (в конце XVIII века) и телеграфа (в 1832 году). Однако со временем передаваемая информация становилась все более сложной, что привело к созданию новых систем.

Рамдио (лат. radio -- излучаю, испускаю лучи < radius -- луч) -- разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

1. История создания радио предпосылки

Слово «радио» в переводе с латинского radiare означает «излучать, испускать лучи». Основой радио являются электромагнитные волны. Первый кирпич в фундамент радиотехники заложил датский профессор Г. Эрстед, который показал, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Затем английский физик М. Фарадей доказал, что магнитное поле рождает электрический ток. Во второй половине XIX в. его соотечественник и последователь Д. Максвелл пришел к выводу, что переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т. д. Изменяющиеся электрические и магнитные поля, взаимно порождая друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле -- электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света --300 000 км/с, занимая все больший и больший объем. Д. Максвелл утверждал, что волны света имеют ту же природу, что и волны, возникающие вокруг провода, в котором есть переменный электрический ток. Они отличаются друг от друга только длиной. Очень короткие волны и есть видимый свет. Более длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик Г. Герц в 1888 г. Однако он не видел путей практического использования своего открытия. Эти пути увидел А. С. Попов: опираясь на результаты опытов Герца, он создал прибор для обнаружения и регистрирования электрических «колебаний»-- радиоприемник.

КТО ЖЕ ПЕРВЫЙ?

Главными претендентами на звание изобретателя радиоприемника являются Попов, Маркони и Тесла. Все трое ученых никак не были связаны друг с другом и, проживая в разных странах, одновременно работали над одним и тем же изобретением. Н. Тесла первым запатентовал свое изобретение, которое использовалось для дальнейшего развития радиосвязи. Он продемонстрировал, как генератор переменного тока производит колебания токов высокой, для того времени, частоты, и метод подавления звука при помощи этих частот. Он первым зафиксировал явление электрического резонанса. Весной 1891 года Н. Тесла получил американский патент на свой инновационный метод.Уже в 1893 году американский ученый читает лекции и демонстрирует как при помощи резонанс-трансформатора можно передавать электрические сигналы в эфир. Он доказывает, что эту техническую систему можно использовать для беспроводной связи. Российскому физико-химическому сообществу Александр Попов читал доклад весной 1895 года и тогда продемонстрировал усовершенствованный прибор О. Лоджа. Позднее, в 1896 году, русский ученый опубликовал статью в научном издании о создании им в 1895 году прибора приема электромагнитных колебаний на расстояние до 60 м, который в дальнейшем может быть применен для передачи сигналов на большие расстояния.

В марте 1897 года на очередной лекции А. Попов демонстрирует передачу и прием сигнала в стенах здания. Продолжая работу над изобретением телеграфного беспроводного передатчика, уже в декабре того же года русский ученый успешно производит прием сигнала из четырех букв «ГЕРЦ» на расстояние более 250 м от передающей станции. Но А. Попов был практик и не стремился фиксировать свои достижения перед мировым ученым сообществом.В Италии Гульельмо Маркони так же работает над созданием передачи и приема телеграфного сигнала, и весной 1895 года провел эксперимент передачи сигнала на несколько сотен метров. Летом 1896 года итальянский предприниматель подает заявку на получение патента Великобритании на изобретение своей аппаратуры. В сентябре он успешно демонстрирует прием сигнала на расстояние до 2,5 км. В июле 1897 года Маркони получает патент, оформленный от 2 июня 1896 года.Гульельмо Маркони изобрел свой радиоприемник и подал заявку на получение патента лишь в июне 1896 года. Бумага была выдана 2 июля 1897-го, спустя два года после демонстрации Поповым своей работы.

Первое радио Попова Маркони получил документ, юридически закрепляющий его авторство, именно поэтому некоторые историки встают на его сторону и отдают ему пальму первенства. В 1900 году Маркони получил патент № 7777 на систему настройки радио, а 12 декабря 1901 он провел первый сеанс трансатлантической радиосвязи между Англией и Ньюфаундлендом на расстояние 3200 километров, что до этого казалось невозможным. А в 1943 году в спор о том, кем изобретено радио, вмешались американцы. В суде им удалось доказать, что их соотечественник, великий ученый Никола Тесла, первым запатентовал радиопередатчик - это произошло в 1893-м, а спустя два года - в 1895-м радиоприемник. Его прибор работал по тому же принципу, по которому работают современные устройства, преобразовывая радиосигнал в акустический звук, а изобретения Попова и Маркони могли передавать и принимать радиосигналы только с азбукой Морзе. радиотрансляция приемник электромагнитный волна

2. Радиовещание в СССР

В Советской России первые опытные радиотрансляции в 1919 году проводились в Нижнем Новгороде, в 1920 году в Москве, Казани и нескольких больших городах. В 1921 году была принята программа по организации радиовещания в крупных городах и уездных центрах. В конце сентября в Москве начал работать первый радиоузел. Так внедрилось постоянное массовое вещание радиопередач по уличным громкоговорителям в СССР.

В 1922 году в нашей столице на Шаболовке было завершено строительство самой высокой в СССР 160-метровой башни, позднее названной в честь архитектора В. Шухова. Весной на Шуховскую башню установили мощные радиопередатчики, а к концу лета начали осуществлять пробные передачи для населения страны.

В тридцатые годы прошлого века радиовещание сыграло большую роль в патриотическом воспитании населения, пропаганде передовых методов труда, стахановского движения, организации социалистических соревнований и др.Со временем были заложены основы радиорепортажа и радиоинтервью, особую популярность приобрел жанр радионовостей. Появились музыкальные, развлекательные, спортивные, детские радиопередачи.В 1937 году радиовещание перенесено в новый Московский радиодом на Малой Никитской, пущен коротковолновый радиопередатчик.До ВО войны Советский Союз отставал в развитии радиосвязи от других стран. К 1940 году в США имелось более 50 миллионов радиоприемников, в Англии около 10 миллионов, а во Франции порядка 5 миллионов. На тот момент в СССР существовало 15 радиозаводов, где было выпущено 140 тысяч радиоприемников. К 41-му году насчитывалось около 500 тысяч приборов радиовещания. Шуховская башня. 1922 год

В 1941-42 годах, в условиях ВО войны, всего за девять месяцев была построена самая мощная в мире Куйбышевская радиовещательная станция. Это был «Секретный объект №15», на строительство которого из лагерей доставили около двух десятков политзаключенных с техническим, инженерным образованием и связистов. Двухэтажный подземный бункер, где располагалось радиооборудование, до сих пор находится на глубине 22 метров под землей. Первая испытательная передача велась на средних волнах.В секретном режиме военного времени на станции в Куйбышеве работал московский диктор Ю. Левитан. Не многие знают, что знаменитую фразу: «Говорит Москва!», он произносил из стен Куйбышевского радиодома. Основное назначение было вещание на СССР, Европу, Северную Африку и Дальний Восток. Также велись передачи на английском, немецком и французском языках. В ночное время сигнал принимался и в США. Через эту станцию шла связь с резидентурой Юстас-Алексу. На полную мощность радиостанция заработала в 1945 году, а впоследствии названа в честь А. Попова. Радиовещание в диапазоне УКВ стало широко внедряться в послевоенные годы. Начинается строительство областных телерадиоцентров, радиофикация колхозов, переход Всесоюзного радио на трехпрограммное вещание. В период с 1929 по 2014 годы вещание на зарубежные страны велось «Московским радио», преобразованным в 1993 году в «Голос России». С 2014 года иновещание осуществляется радиостанцией Sputnik.В 2012 году Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) подписан протокол, согласно которому выделяется полоса радиочастот для создания на территории Российской Федерации сетей цифрового радиовещания.

3. История зарубежного радиовещания

Радиовещание становится средством массовой информации в 1922-23 годах, которое начинает конкурировать с печатными СМИ. Почти во всех странах мира транслируются экспериментальные радиопередачи.

В Америке к концу 1922 года было выдано почти 600 лицензий на право радиовещания. Целью таковой деятельности могло быть освещение новостей в стране, просветительство, религиозные или культурные программы, трансляция концертов и т. п. BBC: В декабре 1922 года в Великобритании начинает ежедневные передачи на Лондон общественная радиовещательная организация «British Broadcasting Company» (Би-Би-Си), созданная при участии Г. Маркони. Спустя год вещание охватывает Манчестер и Бирмингем.

URI: В итальянском городе Турин 27 августа 1924 года основан радиофонический союз «Unione radiofonica italiana», при посредничестве британской и американской корпораций: «Radiofono» и «SIRAC». URI был единственным итальянским радиовещателем, имеющим право транслировать новости, представляющие общественный интерес. Первую станцию установили в Риме (1924 год), затем в Милане (1925 год) и в Неаполе (1926 год). Бедной Италии было сложно содержать и развивать радиовещание. Широкое распространение ипродвижение радио получило при фашистском режиме в тридцатые годы.

NBC: в 1926 году в Соединённых Штатах появляется первая крупная радиовещательная сеть, сформированная «Радиокорпорацией Америки» - «National Broadcasting Company» (Эн-Би-Си).

DW GmbH: в 1926 году появляется немецкая радиокомпания «Deutsche Welle GmbH», которая запускает в том же году внутринемецкую общественную радиостанцию «Deutschlandsender» (Передатчик Германии) на длинных волнах. Летом 1929 году начала вещание на немецком языке коротковолновая радиостанция «Weltrundfunksender» (Мировой радиовещательный передатчик) в направлении всех континентов.

4. Развитие радио и радиовещания

В 1897 году Г. Маркони сделал существенный прорыв в развитии радиовещания. Он соединил приемник с телеграфным аппаратом, а передатчик с ключом Морзе, и получил радиотелеграфическую связь. По его мнению, антенны приёмника и передатчика должны были быть одной длины, что повышало мощность передатчика. К тому же, А. Попов отмечал лучшую чувствительность детектора Гульельмо Маркони.

В 1898 году итальянский изобретатель первым находит возможность настройки радио (патент получен в 1900 году). Тогда он открывает в Великобритании свой первый «завод беспроволочного телеграфа».

В конце 1898 года, француз Э. Дюкретэ начинает мало-серийный выпуск приемников системы А. Попова. Приборы, созданные на заводе Э. Дюкретэ, успешно используются на Черноморском флоте и в других спасательных морских операциях России. В 1900 году радиотелеграфные сообщения передавались между севшим на мель российским броненосцем, радиостанцией острова Гогланд, военно-морской базой в Котке, Адмиралтейством в Санкт-Петербурге. В результате обмена радиограммами - ледокол «Ермак» пришел на помощь кораблю, а также спас финских рыбаков на оторвавшейся льдине.

5. Принцип работы радио

Радио - это первая беспроводная связь. Носителем сигнала являются радиоволны, распространяющиеся в пространстве. Это невероятно простое устройство, которые используется в разных ситуациях. Например, радио-няня - маленький аппарат в детской комнате принимает звук и передает его родителям, находящимся в другом помещении. По такой связи можно отправлять не только звуковые сигналы, но и изображения на огромные расстояния. У термина «радио» есть несколько значений. Во-первых - само устройство, для приема звуковых передач. Во-вторых - область науки или техники, которые занимаются изучением передачи и приема радиоволн.

Устройство первого радиоприемника А. Попова имеет следующие детали:

* электромагнитное реле;

* батарея (источник постоянного тока);

* антенный провод;

* когерер;

* молоточек звонка;

* чашечка звонка;

* электромагнит звонка.

Принцип работы таков:

1) Высокочастотные колебания формируются в радиопередатчике - это несущий сигнал или несущая частота, на которую накладывается информация и происходит модуляция с помощью электрических колебаний низкой частоты. Антенна передает в эфир радиоволны (модулированный сигнал).

2) Приемная антенна находит модулированные сигналы и отправляет в радиоприемник.

3) Детектор в приемнике выделяет полезный сигнал нужной несущей частоты из множества радиосигналов от разных радиопередатчиков.

6. Принцип радиосвязи

Для радиосвязи нужны два отдельных прибора: передатчик и приёмник электромагнитных волн. Для понимания принципов их работы рассмотрим простейшие приборы, созданные немецким учёным Г.Герцем в 1886 году.

Вы видите устройство передатчика. Проволоку разрезали пополам, присоединив получившиеся отрезки к высоковольтному трансформатору. Размер воздушного промежутка между концами проволок установили таким, чтобы в нём часто проскакивали искры.

Искры - это электрический ток в воздухе. Поэтому в момент их проскакивания электроны с отрицательно наэлектризованной части проволоки устремлялись к её положительно наэлектризованной части. Это значит, что в проволоке возникал пульсирующий (переменный) ток, а вокруг неё - пульсирующее (переменное) электромагнитное поле.Таким образом, проволоки представляют собой и передатчик, и передающую антенну. Электромагнитное поле распространяется электромагнитными волнами, поэтому может быть уловлено на расстоянии. Для этого требуется приёмник: два таких же отрезка проволоки, располагаемые параллельно антенне передатчика. Поскольку энергия волн передатчика распространяется во все стороны, а приёмник улавливает только небольшую их часть, искры в воздушном промежутке приёмника очень малы. Однако их можно видеть невооружённым глазом в темноте.Передатчик и приёмник Герца не могли быть использованы для дальней радиосвязи. Причина этого - небольшая мощность радиоволн из-за невысокой частоты переменного тока, создаваемого искрами. Поэтому нужно было создать такой генератор тока высокой частоты, мощности которого хватило бы для радиопередач на расстоянии десятков и сотен километров. Когда эта задача была решена, стала возможна не только радиотелеграфная связь, когда слова (по буквам) передаются посредством коротких и длинных импульсов азбуки Морзе, но и радиотелефонная связь, передающая человеческий голос. Обратный процесс называется демодуляцией. Приёмная антенна улавливает волны сразу от множества передатчиков, работающих на разных частотах. Поэтому нужно отделить сигнал только от определённого передатчика, работающего на выбираемой нами несущей частоте. Для этого служит приёмный настроечный контур. Выделенный им сигнал «нашего» передатчика направляется в демодулятор - устройство, отделяющее полезный для слушателя низкочастотный сигнал от несущих колебаний. Именно этот сигнал и поступает в наушники или громкоговорители.Для различных потребителей услуг радиосвязи используются разные диапазоны волн. Различают сверхдлинные, длинные, средние, короткие и ультракороткие радиоволны юДиапазон волн. Частота волн. Длина волн. Сверхдлинные менее 30 кГц более 10 км. Длинные 30 кГц - 300 кГц 10 км - 1 км

Средние 300 кГц - 3 МГц 1 км - 100 м

Короткие 3 МГц - 30 МГц 100 м - 10 м

Ультракороткие 30 МГц - 150 ГГц 10 м - 2 мм

Модуляция

Радиоволны, это высокочастотные колебания электромагнитного поля, способные распространяться в свободном пространстве на значительные расстояния.

Самое привлекательное в этом то, что с помощью радиоволн можно передавать информацию.

Основными параметрами колебаний являются частота, амплитуда, фаза.

Если на передающей стороне изменять один из параметров колебаний, а на приемной стороне выделять это изменение, то таким способом можно передавать информацию на расстояние.

Процесс изменения одного из параметров колебаний в соответствии с передаваемой информацией на передающей стороне называется модуляцией.

Процесс выделения полезной информации из колебаний на приемной стороне, называется детектированием.

Высокочастотные колебания, параметр которых изменяется при передаче называется несущей.

Полезная информация, которая изменяет параметр несущей, называется модулирующим сигналом.

Если, модулирующий сигнал изменяет частоту несущей - то такая модуляция называется частотной. Модуляция частоты однотонным синусоидальным сигналом представлена на рисунке ниже.

Если модулирующий сигнал изменяет амплитуду несущей - то такая модуляция называется амплитудной. Модуляция амплитуды однотонным синусоидальным сигналом представлена на рисунке ниже.

Если модулирующий сигнал изменяет фазу несущей, то такая модуляция называется фазовой.

Простейший вид фазовой модуляции - фазовая манипуляция, когда фаза меняется скачкообразно.

Детектирование

Модулированную электромагнитную волну ловит приёмная антенна. Но услышать звук мы не можем, т.к. громкоговоритель радиоприёмника не воспроизводит высокочастотные колебания. Необходимо произвести детектирование.

Детектирование - получение звука из высокочастотного модулированного сигнала.

Детектор состоит из диода, конденсатора и сопротивления, роль которого обычно играет громкоговоритель.

Детектирование - процесс выделения из амплитудно-модулированных колебаний низкочастотных колебаний.

Диод пропускает ток только в одном направлении, следовательно он отрежет от высокочастотной электромагнитной волны только те колебания, которые идут в одном направлении.

Ток, проходящий через диод, попадает на развилку: громкоговоритель - конденсатор. Амплитуда колебаний в отсечённой части электромагнитной волны уменьшается вдвое. При этом в момент обратного тока, когда его значение в цепи равно 0, конденсатор поддерживает ток через громкоговоритель.

Детектирование (демодуляция) - процесс выделения низкочастотных (звуковых) колебаний из модулированных колебаний высокой частоты.

Полученный после детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

В итоге громкоговоритель воспринимает пульсирующий ток, амплитуда которого совпадает с колебаниями звуковой волны, а высокочастотные пульсации нами на слух не воспринимаются.

Размещено на Allbest.ru