БУКВАРЬ  МОЛОДОГО  РАДИСТА  ИЛИ  ВВЕДЕНИЕ  В  РАДИОЭЛЕКТРОНИКУ
 В.  В.  Штыков

Букварь  молодого
радиста
 или
введение  в  радиоэлектронику
 «Рекомендовано  Ученым  Советом  Института  Радиотехники
и  Электроники  Московского  энергетического  института  (Тех¬
нического  Университет)  в  качестве  учебнот  пособия  для
радиотехнических,  электронных  и  связных  специальностей»
 Протокол  заседания
Ученого  Совета  ИРЭ  МЭИ
М2  от  07.04,2011
 Киев
2012
 В.  В.  Штыков

УДК  621.396(075.8)
ББК32.844я73
Ш  94
 Рецензент:
 С.  М.  Смольский,  д.  т.  м.,  профессор  МЭИ,
заслуженный  работник  Высшей  школы  РФ
 Штыков  В.  В.
 Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику  /
В.  В.  Шгыков.  К.:  Освига  Украины,  2012.  286  с.
ISBN  978-966-188-24  1-5
 Излагаются  современные  представления  о  радиотехнике  как  средстве  передачи,
приема,  обработки  и  хранения  информации.  Описаны  исторические  папы  разви¬
тия  информационных  технологий  в  их  неразрывном  единстве  с  развитием  средств
связи.  Формируются  начальные  представления  о  сигналах  и  их  математических  мо¬
делях.  Рассмотрены  наиболее  важные  свойства  1армонических  колебаний  и  моно¬
хроматических  радиоволн.  Приведено  описание  основных  элементов  радиоканала.
Материал  излагается  в  форме,  доступной  выпускнику  средней  школы.
 Учебное  пособие  ориентировано  на  ктодютовку  студентов  технических  уни¬
верситетов  но  направлению  210400  -  «Радиотехника»  но  профилям:  «Радиотехни¬
ческие  средства  передачи,  приема  и  обработки  сигналов»,  «Аудиовизуальная  тех-*
ника»,  «Бытовая  радиоэлектронная  аппаратура»,  «Радиоэлектронные  системы»,
«Средства  радиоэлектронной  борьбы»,  «Радиофизика».
 Ьудет  также  полезно  для  студентов  более  широкою  круга  специальностей  но
направлениям  200100  •  «Приборостроение»,  201000  *  «Биотехнические  системы
и  технологии»,  210100  «'Электроника  и  наноэлектроника».  210700  «Инфоком-
муникаиионные  технологии  и  системы  связи»,  211000  «Конструирование  и  тех¬
нология  электронных  средств»,  включая  и  студентов  классических  университетов,
желающих  ознакомиться  с  историей  и  основами  радиоэлектроники*  систем  связи  и
информационных  технологий.
 ISBN  978-966-188-241~5
 ©  В.  В.  Ш  гыков,  2011

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 к  ЧИТАТЕЛЮ
 Предложенная  мне  для  рецензирования  книга  являет¬
ся  в  определенном  плане  уникальной  и  весьма  полезной.
Постоянные  дискуссии  в  средствах  массовой  информа¬
ции  и  по  телевидению  о  необходимости  переориентиров¬
ки  общественного  сознания  на  широчайшее  использо¬
вание  современных  коммуникационных  возможностей,
насыщенных  информационных  сетей  сейчас  уже  не  вы¬
зывают  сомнений  у  рядового  человека  в  их  полезности  и
перспективности.  Практически  заканчивается  эра  обмена
обычными  почтовыми  пересылками  и  все  переносится  в
новую  информационную  среду  с  помощью  электронной
почты.  К  большому  сожалению,  падает  интерес  молодежи
к  обычным  книгам,  а  за  информацией  население  все  чаще
обращается  к  Интернету,  в  том  числе  даже  для  осущест¬
вления  покупок  товаров  повседневного  спроса.
 Мы  все  как-то  не  заметили  в  трудные  90-е  гг.  20  в.,  что
мимо  нас  в  России  полностью  прошла  очередная  научно-
техническая  революция,  которую  можно  было  бы  назвать
«беспроводной»  революцией.  Почти  у  каждого  из  нас  в
кармане  или  в  сумочке  появилась  сложная  современная
радиотехническая  система  в  лице  мобильного  телефона,  у
многих  имеется  крошечный  модем  для  мобильной  связи,
который,  будучи  подключенным  к  компьютеру  того  или
иного  размера,  обеспечивает  коммуникацию  через  сеть
с  любой  точкой  Земного  шара.  Во  многих  персональных
автомобилях  уже  имеется  элемент  космической  связи  -
приемный  узел  глобальной  навигационной  системы.  Со¬
временный  радиоприемник,  телевизор,  радиотелефон,  си¬
стема  наблюдения,  система  оповещения  и  многое  другое
можно  было  бы  приводить  в  качестве  примера  развития

Штыков  В.  В.
 этого  нового  «беспроводного»  этапа  научно-технической
революции.
 Конечно  же,  все  эти  успехи  и  еще  трудно  предсказуе¬
мые  будущие  достижения  возникли  не  на  пустом  месте,
а  являются  результатом  бурного  развития,  во-первых,
радиотехники  и  электроники,  и,  во-вторых,  предыдущей
и  сейчас  развивающейся  информационной  революцией.
Современные  студенты  очень  широких  специальностей
просто  обязаны  познакомиться  с  историей  этих  научно-
технических  революций,  с  фундаментальными  принципа¬
ми,  обеспечивающими  функционирование  беспроводных
коммуникационных  систем,  с  конкретными  примерами  их
практической  реализацией.
 Предлагаемая  книга  имеет  целью  осветить  именно  эту
проблему.  Книга  основана  на  многолетнем  опыте  обще¬
ния  автора  с  современными  студентами  радиоэлектронно¬
го  направления,  особенно  в  самом  начале  обучения,  когда
далеко  не  все  из  них  уже  знакомы  с  удивительным,  разно¬
образным,  притягивающим  к  себе  миром  радиотехники,
электроники,  приборостроения,  измерительной  техники
и  многих  других  направлений  науки  и  техники,  которые
сейчас  без  этого  не  могут  обойтись.
 Автор  уделяет  в  книге  большое  внимание  роли
российских  ученых  в  становлении  и  развитии  систем
передачи  информации.  Широкий  охват  в  одной  книге
это  сложной  отрасли  является,  несомненно,  очень
привлекательным  для  студентов  младших  курсов,  которые
делают  первые  шаги  на  пути  к  профессиональному
мастерству.  Вопросы,  обсуждаемые  в  учебном  пособии,
несомненно,  пробудят  интерес  студентов  к  выбранной
радиоэлектронной  специальности,  но,  конечно  же,  они
будут  интересны  и  для  студентов  смежных  специальностей

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 или  просто  людей,  интересующихся  тем,  как  же  вокруг  нас
незаметно  для  глаза  функционирует  море  уже  имеющихся
беспроводных  устройств.
 В  книгу  включено  описание  упрощенных  математи¬
ческих  моделей  физических  явлений.  Описание  этих  мо¬
делей,  с  одной  стороны,  ограничено  рамками  обычной
школьной  математики  и  физики,  а  с  другой  -  согласуется  с
более  точным  описанием  в  базовых  дисциплинах  профес¬
сиональной  подготовки  студентов  технических  и  класси¬
ческих  университетов.
 Важно,  что  изложение  ведется  красивым,  простым  и
понятным  языком,  исходя  из  единых  согласованных  пози¬
ций;  разные  главы  подготовлены  в  едином  стиле  и  не  вы¬
зовут  разнобоя  в  понимании  отдельных  сложных  вопро¬
сов.  Разделы  рукописи  хорошо  иллюстрированы,  причем
в  ряде  случаев  приведены  уникальные  фотографии  про¬
шлого  века.  Привлекательно  и  то,  что  автор  не  надеется  на
блестящую  память  читателя,  а  приводит  в  приложениях
главные  нужные  сведения  из  школьной  математики  и  фи¬
зики.
 Считаю,  что  владельцы  книги  и  читающие  ее  никогда
не  пожалеют  о  том,  что  обратились  к  ней  и  найдут  в  ней
очень  много  полезного,  как  нашел  в  ней  я  при  первом  про¬
чтении.
 Рецензент  -
д.  т.  н.,  профессор  МЭИ,
заслуженный  работник
Высшей  школы  РФ
С.  М.  Смольский

Штыков  В.  В.
 Издано  к  75-летию
 радиотехнического
 факультета
 Московского
 энергетического
 института.
 Часть  тиража
безвозмездно
передана  автором
научно-технической
библиотеке  МЭИ.
 ПРЕДИСЛОВИЕ
 Учебное  пособие  написано  по  материалам  лекций,  про¬
читанных  автором  на  радиотехническом  факультете  МЭИ
по  курсу  «Физические  основы  радиотехники».  Однако  сам
этот  материал  базируется  на  многолетнем  опыте  чтения
подобного  курса  моими  коллегами.  Значительное  влияние
также  оказали  сложившиеся  на  факультете  традиции  чте¬
ния  таких  лекционных  курсов,  как  «Теория  цепей»,  «Ра¬
диотехнические  цепи  и  сигналы»,  «Электродинамика»,  а
также  других  специальных  дисциплин.
 При  работе  над  книгой  было  просмотрено  и  обрабо¬
тано  большое  число  литературных  источников.  Это  при¬
шлось  сделать,  так  как  сведения,  которые  в  них  приводят¬
ся,  противоречивы.  Дело  не  только  в  толковании  авторами
тех  или  иных  событий,  но  и  в  ошибках  в  датах,  именах,
описаниях  явлений  и  сути  открытий.  Нет  никакой  воз¬
можности  привести  полный  список  использованных  ис¬
точников.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Часть  включенного  в  книгу  материала  преследует
цель  развития  кругозора  у  вчерашних  школьников,  ко¬
торые  только  что  переступили  порог  высшего  учебного
заведения.
 Материал  книги  очень  разнообразен.  Поэтому  в  про¬
цессе  работы  над  рукописью  приходилось  обращаться  к
моим  коллегам  за  консультациями.  Всем  им  большое  спа¬
сибо.
 В.  Штыков

Штыков  В.  В.
 О, 	сколько  нам  открытий  чудных
Готовит  просвещенья  дух.
 И  опыт,  сын  ошибок  трудных,
 И  гений,  парадоксов  друг,
 И  случай,  бог-изобретатель.
 А. 	С.  Пушкин,  1829
 ВВЕДЕНИЕ
 Итак,  Вы  переступили  порог  университета.  На  не¬
сколько  лет  он  станет  Вашим  родным  домом,  покинув
который  Вы  всю  свою  жизнь  будете  вспоминать  «альма-
матер»  (лат.  alma  mater  -  это  буквально  кормящая  мать).
Вы  отдадите  университету  лучшие  годы  своей  жизни,  а
он  взамен  вооружит  Вас  знаниями  -  основой  Вашей  буду¬
щей  карьеры,  изменит  Ваш  внутренний  мир  и  сделает  Вас
интеллигентными,  образованными  людьми,  активными
гражданами  нашего  отечества.
 Здесь  Вы  встретите  друзей,  а,  может  быть,  и  свою  лю¬
бовь.  Это  люди,  с  которыми  Вы  пройдете  всю  свою  жизнь,
и  которые  всегда  придут  Вам  на  помощь.
 Однако  результат  во  многом  зависит  от  Вас  самих.  Что
же  надо  делать?
 Прежде  всего,  надо  распрощаться  с  некоторыми  ил¬
люзиями  школьных  лет.
 1. 	Высшее  образование  -  необязательное.  Поэтому  в
университете  не  учат,  а  учатся.  Конечно,  кое-какие
дисциплинарные  меры  действуют.  Однако  их  существен¬
но  меньше,  чем  в  школе.  Обманчивое  ощущение  свободы,
подкрепленное  студенческим  фольклором,  может  сыграть
с  первокурсником  злую  шутку.  Процент  отсева  студентов
на  первом  курсе  весьма  высок.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 2. 	Высшее  учебное  заведение  предоставляет  Вам  воз¬
можность  получить  знания  и  навыки,  необходимые  для
Вашей  будущей  профессиональной  деятельности.  В  шко¬
ле  Вы  привыкли,  что  учителя  Вас  учат1.  В  вузе  преподава¬
тели  будут  преподавать  Вам  дисциплины.  Ваша  задача  -
перенять  у  преподавателя  как  можно  больше  того,  что  он
знает  и  умеет.
 3. 	Высшее  учебное  заведение  готовит  специалистов
для  работы  в  конкретной  сфере  профессиональной  дея¬
тельности,  которая  будет  успешной  только  при  условии
освоения  всех  дисииплин  учебного  плана  как  единого
и  неразрывного  иелого1.  Студенты,  продолжающие  по
школьной  привычке  учить  предметы  (русский  язык,  алге¬
бру,  химию,  историю5...),  каждую  очередную  дисциплину
воспринимают  как  абсолютно  новую.  В  результате  возни¬
кают  трудности  ее  освоения.  Это  вынуждает  переходить
на  бессмысленную  зубрежку,  что  порождает  новые  про¬
блемы,  и  т.  д.
 4. 	В  техническом  вузе  особое  внимание  уделяется  фун¬
даментальной  подготовке  (математике,  физике,  теории
электрических  цепей  и  т.  п.).  Это  связано  с  тем,  что  на
современном  этапе  развития  производства  изучить  все
нужные  инженерные  дисциплины  на  рецептурном  уров¬
не  не  под  силу  никому.  Хорошая  теория  экономит  массу
времени  и  финансовых  средств,  существенно  сокращая
небезопасный  процесс  постижения  истины  методом  проб
и  ошибок.  Французский  литератор  и  философ-материа¬
 1 	По  принципу  --  «Не  можешь  -  научим,  не  хочешь  —  заставим».
 2 	Это  вовсе  не  означает,  что  в  каждой  дисциплине  надо  знать  абсолютно
все.  Но  изучение  каждой  следующей  предполагает  наличие  знаний  и  уме¬
ний  во  всех  предыдущих.
 3 	Из-за  разнообразия  и  разнородности  дисциплин  в  школе  внимание  уче¬
 ников  не  акцентируется  на  междисциплинарных  связях.

Штыков  В.  В.
 лист  Клод  Адриан  Гельвеций  (фр.  Claude  Adrien  Helvetius)
(1717-1771)  писал,  что  знание  некоторых  принципов  лег¬
ко  возмещает  незнание  некоторых  фактов.
 5. 	Следует  понять,  что  научиться  делать  то,  что  не
умеешь  -  дело  не  легкое.  так  что  приготовьтесь  к  само¬
стоятельной  и  напряженной  учебе.
 Чтобы  не  жалеть  в  будущем  о  потерянном  времени,  надо
поставить  перед  собой  цель  и  делать  все  возможное  для  ее  до¬
стижения.  Какие  же  это  цели?  Конечно,  у  всех  они  разные  и
Вы  свободны  в  своем  выборе.  Однако  в  общих  чертах  картину
можно  представить  приблизительно  следующим  образом.
 1. 	Получить  диплом  о  высшем  образовании  -  самая
простая  цель.  Некоторая  часть  студентов,  поставившая
эту  цель,  так  и  не  получают  диплома.  Те  же,  кто  получает,
часто  работает  не  по  специальности1.
 2. 	Получить  обшее  представление  о  предмете  вы¬
бранной  спеииальности  -  более  высокая  цель,  но  она  не
очень  далека  от  первой.
 3. 	Получить  некоторый  объем  знаний  и  умений.  кото¬
рого  достаточно  для  решения  стандартных  задач  -  вполне
разумная  цель.  В  любом  деле  нужны  грамотные  исполни¬
тели.  В  конце  концов,  все  в  мире  держится  на  армии  до¬
бросовестных,  умелых  работников.
 4. 	Получить  фундаментальные  знания.  а  также  навы¬
ки  самостоятельного  решения  широкого  круга  задач  и  про¬
блем  в  выбранной  сфере  деятельности  -  высокая  цель.  Те,
кто  ее  поставил  перед  собой,  имеют  заметные  успехи  уже
на  студенческой  скамье,  ведут  самостоятельные  исследо¬
 1  Стоило  ли  мучиться,  если  порученную  Вам  работу  можно  выполнять  и
не  имея  квалификации  инженера.  Один  отличный  техник  стоит  трех  не¬
доученных  инженеров,  а  одна  квалифицированная  секретарь-машинистка,
подготовленная  в  ПТУ,  может  заменить  пяток  барышень  с  дипломами  о
высшем  образовании.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 вательские  работы  под  руководством  преподавателей  вуза,
участвуют  в  работе  научных  конференций  и  т.  п.  Это  -
будущее  нашего  научно-технического  прогресса.
 5. 	Стать  разносторонне  образованным,  квалифиии-
рованпьт  с  пей  и  ал  ист  ом.  активным  и  высококультурным
членом  общества,  способным  самостоятельно  выявлять
проблемы  и  находить  способы  их  решения  с  использовани¬
ем  фундаментальных  знаний,  научных  методов  познания  и
системного  подхода  -  высокая  и  благородная  цель.  Это  -
будущее  нашей  страны.
 Поговорим  теперь  об  организации  учебы  в  вузе.
 Обучение  здесь  ведется  в  форме  лекции,  упражнений
(семинаров),  лабораторных  работ.  Каждая  форма  учебных
занятий  выполняет  свою  функцию.  Ни  одной  из  них  нель¬
зя  отдать  предпочтение,  поскольку  только  единство  форм
образует  фундамент  образовательной  системы.
 Лекиии  -  читаются  преподавателями,  как  правило,  боль¬
шим  потокам  студентов.  Основная  цель  -  изложить  фун¬
даментальные  основы  дисциплины.  Поэтому  на  лекциях
используются  идеализированные  математические  мо-дели,
которые  дают  общую  картину  изучаемого  предмета.
 Контроль  освоения  материала  лекций  проводится  на
упражнениях  и  в  учебной  лаборатории.  Лекторы  проводят
консультации  студентов  по  установленному  расписанию.
Помните,  что  даже  при  наличии  учебника  (учебников)
лектор  излагает  на  лекции  свое  индивидуальное  видение
предмета.  Много  из  того,  что  есть  в  лекциях,  может  отсут¬
ствовать  в  книгах.  Поэтому  лекции  надо  посещать  регуляр¬
но.  Чужой  конспект  не  компенсирует  пропущенной  лекции
(см.  выше  о  школьных  иллюзиях).
 Упражнения  -  проводятся  преподавателем  в  учеб¬
ной  группе.  В  гуманитарных  дисциплинах  такие  занятия

Штыков  В.  В.
 называются  семинарами.  Основная  цель  -  освоить  приемы  ре¬
шения  стандартных  задач,  с  использованием  материала  лекций.
Без  этого  немыслимо  эффективное  обучение.  Кроме  того,  на
упражнениях  вырабатываются  навыки  самостоятельного  поис¬
ка  метода  решения  и  развиваются  творческие  способности.
 Контроль  результатов  обучения  осуществляется  не  только
на  самих  занятиях,  но  и  с  помощью  индивидуальных  расчет¬
ных  заданий.
 Лабораторные  работ  ы  -  проводятся  в  учебных  лабо¬
раториях.  Основная  цель  -  дать  возможность  соприкос¬
нуться  с  реальными  объектами.  В  лаборатории  студент
получает  навыки  проведения  самостоятельных  экспери¬
ментов.  Здесь  развивается  наблюдательность  и  способ¬
ность  выявления  противоречий  между  теоретическими
моделями  (лекциями  и  упражнениями)  и  реальным  объек¬
том.  Будущий  инженер  (физик,  химик,  биолог...)  должен
уметь  общаться  с  миром,  который  его  окружает.
 Контроль  знаний  и  умений  проводится  в  учебной  лабора¬
тории  в  форме  защиты.  При  защите  Вы  не  только  отчитыва¬
етесь  о  проделанной  работе,  но  и  получаете  навыки  ведения
дискуссии,  аргументации  и  отстаивания  свой  точки  зрения.
 Ввиду  особой  важности  остановимся  на  приемах  рабо¬
ты  на  лекциях.
 Манера  чтения  лекции  разительно  отличается  от  урока
учителя  в  школе.  Дело,  конечно,  не  в  числе  слушателей
(до  200  чел.),  а  в  том,  что  лектор  делится  со  студенческой
аудиторией  своими  знаниями,  а  иной  раз  и  раздумьями.
Он  приглашает  аудиторию  к  совместной  работе.  Поэтому
лектор  редко  прибегает  к  диктовке,  а  на  старших  курсах
почти  не  использует  этот  прием.  Темп  подачи  материа¬
ла  тоже  отличается  от  школьных  норм.  Поэтому,  особен¬
но  вначале,  у  студентов  возникают  проблемы  с  записью

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 лекций.  Ошибка  состоит  в  стремлении  записать  материал
дословно.  Вот  несколько  советов.
 1. 	Не  надо  торопиться.  Дослушайте  до  конца  фраг¬
мент  лекции.  Лектор  всегда  делает  паузы.  Попытайтесь
понять,  что  именно  он  хочет  Вам  разъяснить.  Затем  запи¬
шите  своими  словами  то,  что  поняли.  Если  не  поняли,  то
в  конце  лекции  задайте  вопрос.
 2. 	Используйте  сокращения  слов.  Выработайте  систе¬
му  сокращений  и  условных  знаков  (пиктограмм,  иерогли¬
фов).  Используйте  математические  символы.  Например,
вместо  «Пройденный  телом  путь  равен  ускорению,  умно¬
женному  на  квадрат  времени  и  деленному  на  два»,  пишите:
 «Путь  =  у  скор  *врем272».
 3. 	Внимательно  записывайте  формулы.  Формула  -  это
концентрированная  форма  представления  информации.  Ря¬
дом  с  формулой  дайте  свои  разъяснения  с  учетом  п.п.  1  и  2.
 4. 	Аккуратно  и  внимательно  зарисовывайте  иллюст-
раиии  и  графики.  Помните,  один  график  может  быть  по¬
лезней  многих  слов.  Рядом  с  графиком  запишите  коммен¬
тарий  лектора,  но  с  учетом  сказанного  выше.  Добавьте
свои  комментарии.
 Не  волнуйтесь  и  тем  более  не  пугайтесь  -  если  прояви¬
те  упорство,  то  запись  лекций  очень  скоро  не  будет  для
Вас  проблемой.  Имейте  в  виду,  у  студентов  старших  кур¬
сов  никаких  особых  проблем  с  записью  лекций  нет.
 Конечно,  одних  только  лекций  для  освоения  той  или
иной  дисциплины  недостаточно.  Число  лекций  ограни¬
чено.  Поэтому  лектор  вынужден  отбирать  материал  так,
чтобы  осветить  наиболее  важные,  ключевые  вопросы
дисциплины.  Лекционный  материал  следует  дополнить
работой  с  книгой.  Желательно  не  только  при  подготовке  к
экзаменам.  Как  правило,  существует  учебник  или  учебное

Штыков  iВ.  В.
 пособие.  В  них  дается  более  полное,  подробное  и  систе¬
матизированное  изложение  дисциплины.  Материал  лек¬
ций  служит  путеводной  нитью  при  работе  с  учебником.
 При  работе  с  книгой  будущий  инженер  не  должен  сколь¬
зить  по  тексту  так,  как  будто  это  очередной  детективный
роман.  Вы  должны  понять  все  доводы  автора,  доказатель¬
ства  и  математические  выкладки.  Полезно  математические
преобразования  и  решения  уравнений  проделать  самостоя¬
тельно.  Обязательно  сопоставьте  материал  учебника  с  Ва¬
шими  предыдущими  знаниями.  Не  принимайте  его  на  веру.
Если  что-то  из  перечисленного  выше  не  удается  сделать,
обязательно  проконсультируйтесь  у  преподавателя1.
 Те,  кто  ставит  перед  собой  более  высокие  цели,  долж¬
ны  уже  на  первом  курсе  дополнительно  читать  книги,  не
входящие  в  список  рекомендованной  литературы.  Напри¬
мер,  при  изучении  математики  очень  полезно  заглянуть  в
книгу  Я.  Б.  Зельдовича  и  И.М.  Яглома  «Высшая  математи¬
ка  для  начинающих  физиков  и  техников»,  а  при  изучении
физики  -  в  знаменитые  и  очень  популярные  Фейнманов-
ские  лекции  по  физике.  У  Вас  всегда  под  рукой  должны
быть  справочники  по  математике  и  физике.
 В  лекциях  и  в  книгах  Вы  встретите  формулы.  В  инже¬
нерных  науках  их  много,  а  иногда  даже  очень  много.  Не
пугайтесь!
 Формулы  отображают  закономерности,  которые  су¬
ществуют  в  реальном  мире.  Закономерности  могут  быть
представлены  не  только  формулами,  но  уравнениями,  ко¬
торые  следует  решить.  Сами  по  себе  формулы  не  пред¬
ставляют  интереса.  Поэтому  их  не  следует  заучивать.
Надо  понять  их  содержание.  Тогда  они  легко  запомнятся
 1 	Только  не  приходите  с  распространенным  школьным  вопросом:  «Скажи¬
те,  как  надо  отвечать  на  этот  вопрос?».

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 сами  собой.  Числовые  множители  в  большинстве  случа¬
ев  не  так  важны,  как  функциональные  связи.  Например,
преподавателю  вполне  достаточно,  если  Вы  скажете,  что
плотность  потока  мощности  точеного  источника  света
убывает  пропорционально  квадрату  расстояния  от  него  до
точки  наблюдения.  Это  можно  также  записать,  например,
 так  -  п~  —  Ну,  а  пропущенный  множитель  Ап  преподава¬
тель,  конечно  же,  Вам  простит1.  Вы  должны  воспитать  в
себе  уверенность,  что  любую  формулу  в  учебнике  и  лек¬
циях  Вы  можете  вывести  самостоятельно2.
 Нельзя  обойти  вопрос  о  роли  компьютера  в  процессе
обучения,  поскольку  здесь  сложилась  не  совсем  нормаль¬
ная  и  даже  странная  ситуация.
 Компьютер-это  инструмент  инженера.  а  не  его  за¬
менитель.  По  сути,  электронная  вычслительная  машина
(ЭВМ)  -  это  всего  лишь  автомат,  работу  которого  можно
интерпретировать  как  операции  с  числами  (см.  подраз¬
дел  3.2).  Автомат  выполняет  только  то,  что  ему  предписы¬
вает  программа,  созданная  человеком.
 У  некоторой  части  выпускников  школ  сложилось  впе¬
чатление  (не  без  внешнего  влияния)  о  всемогуществе
персонального  компьютера  (ПК).  Однако  программы  пи¬
шут  люди,  а  среди  программистов  бытует  поверье  -  «Нет
такой  программы,  в  которой  не  было  бы  пары  ошибок».
Студентов  очень  удивляет,  что  преподаватель  без  всяких
предварительных  расчетов  возвращает  на  переделку  рабо¬
ту,  выполненную  на  ПК,  указав  на  ошибки3.
 1 	И  все  же  надо  иметь  в  виду,  что  иногда  численные  значения  коэффициен¬
тов  могут  играть  важную  роль.
 2 	Представьте  себе  спортсмена-прыгуна,  который  стоит  на  дорожке  и  не
верит,  что  возьмет  высоту.
 3 	Обычно  студенты  говорят:  «Я  же  на  компьютере  считал  по  формулам.  ПК
дал  такой  результат».

Штыков  В.  В.
 Надо  трезво  оценивать  возможности  ПК.  Поэтому  пре¬
жде  чем  проводить  расчет,  надо  примерно  представлять,
какой  же  получится  результат  И  если  вдруг  окажется,  что
путь,  пройденный  телом,  равен  10'16  метров,  то  неплохо
бы  вспомнить,  что  размер  атома  порядка  10'10  м.
 Некоторые  продвинулись  дальше  и,  заучив  какое-то
количество  магических  заклинаний  и  поместив  с  их  по¬
мощью  в  желаемые  места  кнопочки  и  окошечки,  решили,
что  они  научились  программировать.  Амбиции  быстро
исчезают,  когда  начинается  институтский  курс  програм¬
мирования.  Очень  странно,  но  в  век  всеобщей  компьютер¬
ной  грамотности  у  студентов  часто  возникают  проблемы  с
получение  зачета  по  этому  курсу.
 Дело  в  том,  что  программирование  не  сводится  к  де¬
монстрации  внешне  экстравагантных  эффектов.  Инжене¬
ры  занимаются  прикладным  программированием,  которое
направлено  на  решение  конкретной  практической  пробле¬
мы.  Это  подразумевает  отличное  владение  математикой  и
логикой,  а  также  наличие  знаний  в  области,  связанной  с
этой  проблемой1.  То  же,  что  некоторые  принимают  за  про¬
граммирование  -  это  лишь  видимая  часть  айсберга.
 К  вопросу  использования  вычислительной  техни¬
ки  примыкает  и  вопрос  о  точности  результатов  расчета.
Обычно  калькулятор  или  ПК  отображают  не  менее  6  зна¬
чащих  цифр.  Однако  точность  исходных  данных  в  инже¬
нерной  практике  редко  превышает  единицы  процентов.
Поэтому  вести  расчеты  с  большей  точностью  не  имеет
смысла.  Это  также  делает  весьма  полезным  навык  «уст¬
ного  счета».  При  надлежащей  тренировке  Вы  сможете
считать  быстрее  калькулятора,  а  в  инженерном  деле  (да  и
в  студенческой  практике)  иногда  выигрыш  по  времени  с
 1  Это  важно  и  при  использовании  готовых  прикладных  программ.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 лихвой  компенсирует  потерю  точности.  Кое-что  полезное
для  быстрого  счета  Вы  найдете  в  приложении.
 Теперь  несколько  слов  о  содержании  книги,  которые
поясняют  концепцию  автора.
 Радиоинженеры  занимаются  разработкой  радиоэлек¬
тронных  средств  передачи,  приема,  хранения,  защиты  и
обработки  информации.  Именно  технические  проблемы
связи  привели  в  средине  прошлого  века  к  зарождению
теории  информации.  Значительная  часть  ЭВМ  в  50-х  гг.
прошлого  века  была  задумана  и  создана  для  обслужива¬
ния  радиосистем  различного  назначения.  Современное
радиоэлектронное  устройство  -  это  специализированная
электронная  вычислительная  машина.  В  настоящее  вре¬
мя  нет  четкой  границы  между  радиотехникой  и  информа¬
тикой.  Поэтому  в  первом  разделе  излагаются  основные
этапы  развития  информатики  и  ее  связи  с  радиоэлектро¬
никой.  Этот  материал,  несомненно,  будет  способствовать
расширению  кругозора  читателя.
 Процесс  обмена  информацией  осуществляется  через
информационный  канал  (раздел  2),  в  котором  информа¬
ция  существует  в  виде  сигнала  -  некоторого  физического
процесса,  адекватного  ей.  Для  описания  свойств  сигнала
как  носителя  информации,  используются  математиче¬
ские  модели  (раздел  3).  Наиболее  удобным  для  передачи
информации  оказался  гармонический  сигнал  (раздел  4),  а
для  передачи  информации  на  значительное  расстояние  -
монохроматические  электромагнитные  волны  (раздел  5),
которые  распространяются  в  околоземном  пространстве
(раздел  6).  Однако  в  настоящее  время  сигналы,  перено¬
сящие  информацию,  часто  передаются  не  через  свобод¬
ное  пространство,  а  по  специальным  линиям  передачи
(раздел  7).

Штыков  В.  В.
 Радиоэлектронные  средства  отличает  богатое  разноо¬
бразие  систем,  устройств  и  типов  аппаратуры.  Однако  в
них  всегда  можно  обнаружить  приемник  и  передатчик  и
во  многих  случаях  -  антенну  (раздел  8).
 В  разделе  9  приведено  описание  некоторых  радио¬
электронных  систем.  Среди  них  те,  которые  окружают
нас  в  повседневной  жизни  (радиовещание  телевидение,
мобильная  связь),  а  также  те,  услугами  которых  мы  поль¬
зуемся,  не  подозревая  об  этом  (радиолокация,  радионави¬
гация).  Приведены  примеры  использования  радиоэлек¬
троники  в  научных  исследованиях  (радиоспектроскопия,
радиоастрономия).
 В  приложении  к  основному  материалу  приведены  све¬
дения,  которые  будут  полезны  студентам,  особенно  пер¬
вокурсникам.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1.  ЭТАПЫ  СТАНОВЛЕНИЯ  ИНФОРМАТИКИ
КАК  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО  НАПРАВЛЕНИЯ
 Информация  представляет  собой  одну  из  форм  прояв¬
ления  общественного  сознания.  Она  -  нематериальна  и
субъективна.
 Действительно  представьте,  что  Вы  рассматривае¬
те  в  оригинале  (на  древнеанглийском  языке)  творение
 В. 	Шекспира.  Черные  символы  на  странице  воспринима¬
ются  зрительным  аппаратом  и  сопровождаются  физиче¬
скими  процессами  в  головном  мозге.  Однако  объем  ин¬
формации,  которую  при  этом  Вы  получаете,  невелик1.
 Иное  дело,  если  перед  Вами  литературный  перевод
того  же  произведения  на  Ваш  родной  язык.  Те  же  фи¬
зические  процессы,  проецируясь  на  Ваш  предыдущий
опыт,  порождают  массу  переживаний  и  глубоких  чувств
и  изменяют  Вас.
 Что  же  такое  предыдущий  жизненный  опыт?  Конеч¬
но  же,  это  то,  чему  научило  Вас  общество,  в  котором  Вы
живете.  Это  общественное  сознание,  которое  существует
безотносительно  к  конкретному  человеку,  которое  переда¬
ется  от  поколения  к  поколению,  сохраняясь  и  приумножа¬
ясь.  Крупицы  этого  сознания  добываются  каждым  из  нас,
и  поэтому  обмен  информацией  является  необходимым  ус¬
ловием  существования  общества.
 С  информацией  тесно  связан  термин  информатика.  В  эн¬
циклопедической  литературе  информатика  определяется  как
наука  об  общих  свойствах  информации,  закономерностях  и
 1  Дело  не  только  в  знании  иностранного  языка.  Часто  требуется  знание
истории  и  традиций  народа.  Именно  этим  отличается  хороший  переводчик
от  программы  перевода  текстов  на  ЭВМ.

Штыков  В.  В.
 методах  ее  поиска,  получения,  записи,  хранении,  передачи,
обработки,  распространения  и  использования  в  различных
сферах  человеческой  деятельности.  Информатика  включает
в  себя  все  вопросы  применения  вычислительной  техники,
определяет  пути  ее  развития  и  стимулирует  ее  совершен¬
ствование.
 В  некоторых  учебниках  и  учебных  пособиях  по  инфор¬
матике  ее  часто  связывают  исключительно  с  появлением
ЭВМ.  Это,  конечно,  однобокое  представление  сути  дела.
Такое  утверждение  сродни  утверждению  о  том,  что  теле¬
видение  возникло  с  появлением  на  прилавках  магазинов
телевизионных  приемников.  Обычно  в  подобных  книгах
приводится  перечисление  некоторого  числа  событий,  ко¬
торые  называют  информационными  революциями1.  Эти
события  выстраиваются  так,  чтобы  показать,  что  инфор¬
матика  связана  с  созданием  ЭВМ.  Воспользуемся  этим
приемом  и  покажем,  что  теория  информации  и  информа¬
тика  зародились  гораздо  раньше  в  недрах  теории  связи,
а  первые  опыты  человека  по  обмену  информацией  были
сделаны  сотню  тысяч  лет  назад.
 Включенный  в  этот  раздел  исторический  материал  дает
также  представление  о  том,  как  формировались  фунда¬
ментальные  представления  теории  радиосвязи,  на  каком
уровне  развития  находится  современная  радиоэлектрони¬
ка  и  какими  проблемами  в  настоящее  время  приходится
заниматься  радиоинженеру.
 1 	Научно-технический  прогресс  -  эго  непрерывный  процесс.  Все  новые
открытия  подготовлены  предыдущими.  Смена  представлений  происходит
постепенно.  Это  при  социальных  революциях  за  одну  ночь  изменяются  все
общественные  отношения.  Так  что  к  термину  «научная  революция»  следует
относиться  с  определенной  мерой  условности.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1.1. 	Появление  речи  и  зарождение  сознания
 Появление  речи  и  зарождение  сознания  следует  при¬
нять  за  исходные  точки  формирования  современной  ин¬
форматики.  Эти  два  явления  невозможно  разделить.
 Предок  современного  человека  Homo  sapiens  (человек
разумный)  появился  пару  сотен  тысяч  лет  назад.  Однако
он  еще  не  обладал  всеми  признаками  современного  чело¬
века1.  Примерно  75  ООО  лет  назад  после  чудовищного  из¬
вержения  вулкана  под  озером  Тоба  в  Индонезии  на  севере
острова  Суматра  произошла  гигантская  демографическая
катастрофа.  Лишь  небольшая  популяция  Homo  sapiens  (в
некоторых  источниках  приводится  цифра  около  2  ООО  че¬
ловек),  пережила  последствия  столь  мощного  вулканиче¬
ского  извержения.
 Полагают,  что  чудовищная  катастрофа  стала  механиз¬
мом  естественного  отбора,  который  привел  к  быстрому
формированию  сознания  и  речи  и,  в  конце  концов,  превра¬
щению  Homo  sapiens  в  современного  человека.  Неболь¬
шая  популяция  стала  очагом  распространения  современ¬
ных  людей  в  Африке.  Генетическая  экспертиза  неоспори¬
мо  доказывает,  что  у  нас  с  Вами  один  прямой  предок  -
представитель  рода  Homo  sapiens,  выживший  75  ООО2  лет
назад.
 Приблизительно  50  ООО  лет  назад  люди  мигрировали  в
Азию,  и  оттуда  в  Европу  (40  ООО  лет),  Австралию  и  Аме¬
рику  (35  000-15  000  лет).  Именно  разум  позволил  в  суро¬
вых  условиях  ледникового  периода,  который  окончатель¬
но  отступил  приблизительно  12  000  лет  назад,  выйти  из
 1 	Образным  мышлением,  способностью  к  творчеству.  Речь  более  походила
на  обмен  сигналами.
 2 	А  не  Homo  sapiens,  живший  до  катастрофы.

Штыков  В.  В.
 тяжелой  ситуации,  и  не  только  освоить  территорию  Евро¬
пы  -  колыбели  современной  цивилизации,  но  вытеснить
(или  уничтожить)  неандертальцев1,  которые  были  гораздо
лучше  приспособлены  к  холодам.  Потомки  горстки  людей
основали  и  возвеличили  культуру  Древнего  Египта,  Древ¬
ней  Греции  и  Римской  империи.  Их  труд  лежит  в  основе
всех  наших  достижений.
 Человек  -  единственный  представитель  животного
мира,  обладающий  способностью  к  речи.  Например,  мно¬
гие  птицы  обладают  способностью  к  звукоподражанию,
но  для  способности  к  речи  необходима  вторая  сигнальная
система,  которая  свойственна  только  человеку.  Вторая
сигнальная  система  активизируется  при  воздействии  ре¬
чевых  раздражителей.  Она  возникла  в  процессе  эволюции
как  результат  совместного  труда2.  Способность  к  обоб¬
щенному  отражению  явлений  и  предметов  обеспечила  че¬
ловеку  неограниченную  возможность  ориентации  в  окру¬
 1 	Неандертальцы  окончательно  исчезли  с  лица  Земли  около  25  тыс.  лет  на¬
зад.  Генетический  анализ  показывает,  что  эго  была  самостоятельная  ветвь
эволюции.  Одна  из  причин  исчезновения  связана  с  тем,  что  их  голосовой
аппарат  был  крайне  несовершенным  и,  как  следствие,  их  речь  была  исклю¬
чительно  бедной.  Это  породило  проблему  обмена  информацией  и  не  по¬
зволило  неандертальцам  выжить  в  конкурентной  борьбе  с  современным
человеком.
 2 	Характер  взаимодействия  первичной  и  вторичной  сигнальных  систем
может  варьироваться  в  зависимости  от  условий  воспитания  (социальный
фактор)  и  особенностей  нервной  системы  (биологических!  фактор).  Одни
люди  отличаются  относительной  слабостью  первичной  системы  —  их  не¬
посредственные  ощущения  бледны  и  слабы  (люди  мыслительного  типа),
другие,  наоборот,  воспринимают  сигналы  первичной  системы  ярко  и  силь¬
но  (художественный  тип).  Для  полноценного  развития  личности  необхо¬
димо  своевременное  и  правильное  развитие  обеих  сигнальных  систем.  По¬
этому  разделение  учеников  в  средней  школе  на  «гуманитариев»  и  «негума-
нитариев»  порочно  по  самой  своей  сути!

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 жающем  мире  и,  в  конце  концов,  позволила  ему  создать
науку  -  вершину  абстрактного  мышления.
 Развитие  членораздельной  речи  вызвало  дальнейшее
совершенствование  слуха;  под  влиянием  речи  слух  че¬
ловека  приобрел  значительно  большую  точность  анализа
именно  речевых  звуков.
 Потребность  в  речи  возникла  у  людей  вполне  естест¬
венно.  Для  того  чтобы  эффективней  использовать  созна¬
ние,  человек  должен  был  научиться  обмениваться  резуль¬
татами  деятельности  своего  воображения.  Развитие  речи
должно  было  происходить  достаточно  быстро  (в  мас¬
штабах  эволюции  жизни  на  Земле),  поскольку  тот,  у  кого
эта  способность  была  развита  лучше,  понял,  что  может
привлечь  к  достижению  своих  целей  других  людей.
 Сознание  (воображение)  давало  возможность  про¬
играть  «в  уме»  несуществующие  события.  Тот,  кто  это
делал  лучше,  был  более  успешным  на  охоте  и  не  был  раз¬
давлен  мамонтом.  Именно  такой  человек  начал  подчинять
себе  других  людей  не  столько  физической  силой,  сколько
силой  своего  интеллекта,  а  это  прямой  путь  к  возникно¬
вению  общества  и  общественных  отношений  в  современ¬
ном  их  понимании.
 Постепенно  речь  становилась  все  более  богатой.  Нако¬
нец  в  ней  появились  понятия,  не  имеющие  прямого  отно¬
шения  к  конкретным  вещам  и  действиям.  Восход  солнца
стал  прекрасным,  а  сумрак  ночи  -  ужасным  и  т.  п.  Про¬
цесс  развития  сознания  ускорился.  Вслед  за  этим  человек
начинает  задумываться  над  вопросом  своего  бытия,  а  это
прямой  путь  к  науке
 Вот  так  всего  какую-то  сотню  тысяч  лет  назад  появи¬
лись  первые  информационные  каналы  (см.  раздел  2).  Это

Штыков  В.  В.
 еще,  конечно,  не  система  телекоммуникации,  но  все-таки
уже  обмен  информацией.
 1.2. 	Возникновение  письменности
 Возникновение  письменности  связано,  по-видимому,
со  стремлением  человека  выразить  свои  чувства  и  мысли
в  материальной  форме  и  таким  образом  самоутвердится
как  личность.  Демонстрацией  этого  стремления  являются
наскальные  рисунки.
 Первые  формы  письменности  в  виде  особым  образом
начертанных  знаков,  отличных  от  стилизованных  рисун¬
ков  -  пиктограмм,  появилась  примерно  6  тысяч  лет  назад.
Высшей  формой  такого  письма  стало  иероглифическое
письмо,  которое  впервые  возникло  в  Древнем  Египте.
Именно  поэтому  мы  теперь  знаем,  как  жили  тогда  люди  и
зачем  им  понадобились  пирамиды.
 Но  к  чисто  фонетическому  письму  (т.  е.  такому,  где
каждый  знак  обозначает  отдельный  звук)  древние  егип¬
тяне  так  и  не  перешли.  Это  важное  усовершенствование
было  сделано  в  письме  других  народов.
 Люди  далеко  не  сразу  научились  раскладывать  свою  речь
на  простые  элементы  -  звуки  (фонемы).  Гораздо  легче  речь
делится  на  отдельные  слоги.  Поэтому  около  4  тыс.  лет  на¬
зад  сложилось  несколько  видов  письма,  в  которых  каждый
знак  обозначал  отдельный  слог.  Это  письмо  называется  сло¬
говым;  классические  примеры  его  -  критское  (минойское)
письмо,  и  письмо  майя.  Только  в  середине  2-го  тысячеле¬
тия  до  н.  э.  древние  финикийцы  создали  буквенно-звуковой
алфавит,  который  послужил  образцом  для  алфавитов  мно¬
гих  других  народов.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 С  зарождением  письменности  информация  стала  пере¬
даваться  в  письменном  виде,  что  положило  начало  почто¬
вой  связи.  Вначале  такая  связь  была  эпизодической.  С  воз¬
никновением  рабовладельческих  государств,  правители  ко¬
торых  нуждались  в  постоянной  информации  о  положении
в  собственной  стране  и  на  подвластных  им  территориях,
почтовая  связь  стала  приобретать  упорядоченный  харак¬
тер.  Постепенно  она  приобрела  хорошо  знакомый  нам  вид.
 Теперь  немыслимо  представить  себе  жизнь  без  книг,  га¬
зет,  указателей,  интернета  и  т.  п.  Появление  письменности
стало  одним  из  самых  важных  открытий  на  долгом  пути
эволюции  человечества.
 1.3. 	Изобретение  книгопечатания
 Книгопечатание  позволило  перейти  к  широкому  ис¬
пользованию  письменности  как  средства  общения.  Идею
печатания  книг,  скорее  всего,  подали  штампы,  которые  ис¬
пользовались  для  нанесения  рисунков  на  ткань.
 Уже  в  13  в.  широкое  распространение  получила  тех¬
ника  гравюр.  От  гравюр  оставался  только  шаг  до  произ¬
водства  книг.  Первоначально  тиражи  книг  были  малы,
так  как  каждую  страницу  надо  было  вырезать  на  доске  из
твердого  дерева.  Впервые  идею  наборного  шрифта  вопло¬
тил  в  жизнь  Иоганн  Гутенберг  (нем.  Johannes  Gutenberg)
(между  1397  и  1400-1468)1.  С  .1448  г.  он  всецело  посвя¬
тил  себя  книгопечатанию.  И.  Гутенберг  тщательно  скры¬
вал  суть  своего  изобретения.  Можно  только  предполагать,
 1  Так  как  дату  рождения  нельзя  было  установить  точно,  общество  Гутен¬
берга  в  конце  19  в.  решило  принять  за  нее  1400-й  г.,  чтобы  праздновать  его
500-й  день  рождения  в  1900-м  г.

Штыков  В.  В,
 каким  образом  он  пришел  к  своему  изобретению  и  как  он
его  совершенствовал.  По-видимому,  начав  с  вырезания
отдельных  деревянных  букв  и  набора  из  них  странниц,  он,
в  конце  концов,  пришел  к  отливке  литер,  строк  и  страниц.
 Рис.  1.1.  Библия,  изданная  И.  Гутенбергом  (библиотека  Конгресса
США)  (а)  и  дошедшая  до  нашего  времени  касса  с  литерами  (б).
 Так  кропотливое  изготовление  рукописи  уступило  место
высокопроизводительному  типографскому  процессу.  Уже
к  1500  г.  по  всей  Европе  было  выпущено  около  30  тысяч
различных  наименований  книг.  Стараясь  сделать  свои

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 издания  более  привлекательными,  мастера  снабжали  свои
книги  иллюстрациями  -  сначала  черно-белыми,  а  потом  и
цветными.
 Итальянский  художник-гравер  венецианской  школы
Уго  да  Карпи  (итал.  Ugo  da  Carpi)  (ок.  1455-  ок.  1523)
довел  способ  печати  цветных  иллюстраций  до  совершен¬
ства.  В  1516  г.  он  получил  патент  на  новую  технику  изго¬
товления  гравюр,  которую  он  назвал  «кьяроскуро»  (итал.
chiaro  е  scuro  -  свет  и  тень).
 Суть  его  изобретения  состояла  в  разложении  изобра¬
жения  на  картине  на  несколько  тонов  (обычно  3—4),  для
каждого  тона  он  делал  отдельную  доску  и  вырезал  на  ней
только  те  места,  которые  должны  были  данными  цвета¬
ми  отпечатываться  на  бумаге.  Сначала  на  листе  печатался
контур,  а  затем  места  одного  цвета,  потом  -  следующего
и  т.  д.  Сам  У.  Карпи  был  прекрасным  копировальщиком  и
напечатал  своим  методом  копии  многих  картин,  главным
образом  Рафаэля.
 Однако  повседневный  обмен  информацией  между  чле¬
нами  общества  по-прежнему  осуществлялся  посредством
доставки  писем  слугами  или  курьерами.  Процесс  удалось
несколько  ускорить  организацией  лет  400  назад  регуляр¬
ной,  общедоступной  почты.  И  все  же  письма  доставля¬
лись  медленно.
 1.  4.  Оптический  телеграф
 Оптический  способ  передачи  информации  известен  с
незапамятных  времен.  Сигнальными  кострами  пользо¬
вались  первобытные  племена.  Известно,  что  в  древнем
Китае  дымовые  сигналы  использовались  в  военных  це¬
лях.  Однако  удобный,  быстрый  и  надежный  оптический

Штыков  В.  В.
 телеграф  появился  во  Франции  только  в  конце  18  в.  и  исп¬
равно  работал  более  50-ти  лет.
 -  В  1780  г.  французский  инженер-механик  Клод  Шапп  (фр.
Claud  Chappe)  (1763-1805)  предложил  вполне  практичный
прибор,  и,  что  еще  более  важно,  добился  его  широкого  при¬
менения.  Прибор  был  им  представлен  в  1792  г.  националь¬
ному  конвенту  и  был  одобрен  во  многом  благодаря  влиянию
его  брата  Игнаса  Шаппа  (фр.  Ignace  Chappe)  (1760-1829)  -
видного  общественного  деятеля  Французской  революции.
 В  оптическом  телеграфе  используется  семафоры,  уста¬
новленные  на  башнях  вдоль  линии  связи.  Первая  линия,
соединившая  Париж  и  Лилль,  имела  протяженность
225  км.  Передача  сигнала  (одного  символа)  занимала
 2 	мин.  Именно  при  создании  семафорных  линий  появился
термин  телеграф1.
 Деятельность  братьев  Шапп  была  успешной.  Семафор¬
ные  линии  связи  покрыли  всю  Францию.  Для  работы  в
ночное  время  использовались  фонари.  Общая  протяжен¬
ность  линий  составляла  около  4  800  км  и  обслуживалась
556  станциями.  По  существу,  эта  было  первая  система
телекоммуникации.
 Вскоре  семафорные  линии  связи  получили  распростране¬
ние  по  всей  Европе.  Самая  длинная  линия  была  построена
между  Петербургом  и  Варшавой  (1200  км).  Она  была  введена
в  строй  в  1839  г.  На  трассе  было  расположено  149  промежу¬
точных  станций  с  башнями  высотой  около  16  м.  В  системе
использовались  семафоры  с  отражающими  зеркалами  и  све¬
тильниками.  Линию  обслуживало  более  1  900  человек.  Пере¬
дача  45  усовных  сигналов  из  Петербурга  в  Варшаву  при  ясной
 1  К.  Шапп  первоначально  назвал  свое  изобретение  “tachygraph»  (англ.  ред¬
кое,  -  скоропись),  однако  друзья  посоветовали  назвать  средство  для  пись¬
ма  на  расстоянии  «telegraph»  -  телеграфом.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 пошде  занимала  22  минуты.  Линией  российского  оптическо¬
го  телеграфа  могли  пользоваться  простые  граждане.  Можно
было  послать  «оптическую»  телеграмму  в  Гатчину  или  Виль¬
но  -  их  принимали  в  башне  Городской  думы.  Но  стоило  это
довольно  дорого,  и  популярности  у  горожан  такой  вид  связи
не  получил.  К  тому  же  он  сильно  зависел  от  погоды.
 После  смерти  брата  И.  Шапп  был  главным  директором
французских  телеграфов.  В  1824  г.  он  попытался  органи¬
зовать  платную  связь.  Однако  этот  бизнес  успеха  не  имел.
 В  1846  г.  правительство  Франции  вложило  средства  в
несколько  линий  электрического  телеграфа.  С  появлением
этого  вида  связи  телеграф  К.  Шаппа  тихо  умер.  В  1860  г.  в
Алжире  последняя  семафорная  система  прекратила  свою
работу.  Однако  отечество  не  забыло  изобретателя  и  в  1893  г.
ему  был  сооружен  памятник  на  бульваре  Сен-Жермен.
 Рис.  1.2.  Семафорные  башни  в  Лувре  (Франция)  (а)  и  в
 Литермонте  (Германия)  (б).

Штыков  В.  В.
 И  все  же  оптический  телеграф  не  исчез  полностью.
Уже  с  начала  19  в.семафор  начал  широко  использовать¬
ся  для  связи  на  морском  флоте.  Сообщения  передавались
при  помощи  взмахов  флажками1.  С  появлением  в  конце
 19 	в.  -  начале  20  в.  автономных  электростанций  в  оп¬
тическом  семафоре  стали  использоваться  электрические
светильники.  Это  привело  к  появлению  специальной  све¬
товой  азбуки.  Оптический  семафор  (светофор)  до  сих  пор
используется  на  флоте.
 В  конце  19  в.  семафоры  стали  использовать  и  на  желез¬
ной  дороге.  Железнодорожная  семафорная  азбука  пона¬
чалу  не  отличалась  особой  сложностью,  однако,  с  годами
необходимость  в  ней  увеличивалась,  что  привело  к  разра¬
ботке  собственной  системы  условных  световых  сигналов
и  созданию  железнодорожного  светофора.  С  развитием
автомобильного  движения  светофоры  стали  использо¬
ваться  для  организации  уличного  движения.
 И  все  же  оптический  телеграф  был  подвержен  дейст¬
вию  атмосферных  условий,  да  и  скорость  не  удовлетво¬
ряла  пользователей.  Кроме  того,  нельзя  было  обеспечить
скрытность  передачи.
 1.5. 	Электрический  телеграф
 В  1832  г.  Павел  Львович  Шиллинг  (нем.  Paul  von
Schilling-Canstadt  -  Пауль  Шиллинг  фон  Конштадт)
 1  В  конце  50-х  гг.  19  в.  американский  военный  врач  Альберт  Майер  стан¬
дартизировал  азбуку  семафора.  Широко  используемая  во  время  граждан¬
ской  войны  США  флажковая  система  Майера  привела  к  появлению  нового
рода  войск  -  войск  связи.  В  России  морскую  семафорную  азбуку  разрабо¬
тал  в  1895  г.  вице-адмирал  Степан  Осипович  Макаров  (1849-1904  по  нов.
стилю),  русский  флотоводец,  океанограф,  полярный  исследователь,  кора¬
блестроитель,  вице-адмирал  .

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 (1786-1837)  решил  многие  проблемы,  создав  первый  в
мире  электромагнитный  телеграфный  аппарат.
 Работы  по  созданию  электрического  телеграфа  велись  с
конца  18  в.  Было  предложено  несколько  систем.  Основная
проблема  была  связана  с  воспроизведением  символов  на
приемном  конце  линии.  Были  испробованы  самые  разные
способы.  В  конце  концов,  остановились  на  астатической
(уравновешенной)  магнитной  стрелке.  Линии  были  много¬
проводными.  Пара  проводов  на  каждую  букву  алфавита.
П.  Л.  Шиллинг  использовал  всего  8  проводов  и  равномер¬
ный  шестизначный  код.  Позже  (1835-1836  гг.)  он  построил
систему,  в  которой  использовался  аппарат  с  одной  индика¬
торной  стрелкой  и  двухпроводная  линия  связи.
 Рис.  1.3.  Один  из  первых  телеграфных  аппаратов
П.  JI.  Шиллинга  с  шестью  магнитными  стрелками
(Политехнический  музей,  Москва).
 П.  Л.  Шиллинг  также  разработал  специальные  кодовые
книжки,  которые  использовались  для  обеспечения  скрыт¬
ности  передачи.  Позднее  он  предложил  неравномерный

Штыков  В.  В.
 пятизначный  код  и  таким  образом  вплотную  приблизился
к  работам  С.  Морзе.  К  своему  аппарату  П.  JI.  Шиллинг
приспособил  появившуюся  тогда  клавиатуру.  Телеграф
П.  JI.  Шиллинга  получил  мировое  признание.  В  1836  г.
правительство  Великобритании  обратилось  к  нему  с  пред¬
ложением  о  продаже  изобретения.  П.  J1.  Шиллинг  ответил
отказом.
 В  1837  г.  американский  художник,  ставший  впослед¬
ствии  известным  изобретателем,  Сэмюэль  Финли  Бриз
Морзе  (англ.  Samuel  Finley  Breese  Morse)1  (1791-1872)
создал  телеграфный  код,  который  получил  широкое  рас¬
пространение.  Азбука  С.  Морзе,  по  сути,  представляет
собой  двоичный  код.  Действительно,  в  «Международ¬
ном  коде  Морзе»  латинская  буква  «А»  передается  точкой
и  тире
 •  —.
 Этот  код  можно  записать  в  виде  двоичного  числа  1011,
что  соответствует  десятичному  числу  11.  В  современном
стандарте  ACII  (или  ANSI)  этой  букве  ставится  в  соответ¬
ствие  десятичное  число  65  или  двоичное  0100  0001.  Ана¬
логия  налицо!  Код  Морзе  просуществовал  более  150  лет.
В  конце  20  в.  международная  комиссия  по  радиосвязи  его
упразднила.
 С. 	Морзе  внес  и  практический  вклад  в  развитие  теле¬
графа.  Он  применил  в  своем  аппарате  электромагнит
и  пишущее  перо.  Изображение  точек  и  тире  появилось
на  бумажной  ленте.  Получив  средства  от  правительства
США,  он  построил  несколько  телеграфных  линий.  Ему
 1  Его  телеграфный  аппарат  1837  г.  хранится  в  Национальном  Музее  США,
а  загородный  дом  теперь  признан  историческим  памятником.  Его  бронзо¬
вая  статуя  была  установлена  10  июня  1871  г.  в  центральном  парке  Нью-
Йорка,  а  в  1896  г.  его  портрет  украшал  двухдолларовую  купюру.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 приписывают  предложение  по  использованию  воздушных
линии  с  «голым»  железным  проводом,  закрепленным  на
столбах  с  помощью  стеклянных  изоляторов.
 Рис.  1.4.  Прототип  аппарата  С.  Морзе  (1837  г.):  1  -  элемент  питания,
2  -  бумажная  лента,  3  -  редуктор  лентопротяжного  механизма  (при¬
водной  ремень  не  показан),  4  -  пишущий  узел  с  электромагнитным
 приводом.
 Специальная  азбука  ограничивала  область  применения
телеграфа.  Поэтому  делались  попытки  создания  аппара¬
тов,  в  которых  использовались  привычные  всем  буквы.
 Первые  удачные  решения  были  предложены  русским
ученым  Борисом  Семеновичем  Якоби  (настоящее  имя
Мориц  Герман  фон  Якоби  -  нем.  Moritz  Hermann  Von

Штыков  В.  В.
 Jacobi)1  (1801-1874).  Используя  электромагнит,  он  создал
стрелочный  телеграф.  С  1840  г  по  1850  г.  Б.  С.  Якоби  раз¬
работал  9  моделей  такого  аппарата.
 Оператор  на  передающем  конце  выставлял  стрелку  на
определенную  букву.  При  этом  в  линию  связи  передава¬
лись  электрические  импульсы,  число  которых  было  одно¬
значно  связано  с  положением  буквы  на  циферблате.  На
приемном  конце  на  таком  же  циферблате  вращающаяся
стрелка  останавливалась  у  той  же  буквы.
 Рис.  1.5.  Стрелочный  телеграф  Б.  С.  Якоби  (а)  и  В.  Кука  (б).
 1  В  1837  г.  он  принял  русское  подданство.  Академик  Петербургской  Акаде¬
мии  наук  (1847  г.).  Изобрел  электродвигатель  (1834  г.),  создал  гальванотехни¬
ку  (1838  г.)  и  около  десяти  конструкций  телеграфных  аппаратов  (1840—50  гг.).

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 В  1838  г.  сэр  Чарльз  Уитстоун  (англ.  Sir  Charles  Wheat¬
stone)  (1802-1875)  и  Вильям  (Уильям)  Кук  (англ.  William
Fothergill  Cooke)  (1806-1879)  запатентовали  двухстрелоч¬
ный  телеграф.  Следующим  усовершенствованием  стал
однострелочный  телеграф  (1845  г.)  на  основе  принципа,
который  предложил  Карл  Август  фон  Штейнгейль  (нем.
Karl  August  von  Steinheil)  (1801-1870).
 Однако  наиболее  удобное  решение  предложил  извест¬
ный  американский  изобретатель  Дэвид  Эдвард  Хьюз1
(англ.  David  Edward  Hughes)  (1831-1900),  который  в  1855  г.
запатентовал  буквопечатающий  телеграф.  В  аппарате  была
клавиатура  с  изображениями  букв  и  электромеханическая
печатная  машинка,  которая  воспроизводила  текст  на  бума¬
ге.  Аппарат  получил  широкое  распространение.  С  1857  г.
начал  широко  использоваться  в  Европе,  так  что  привычным
сейчас  клавиатуре  и  принтеру  уже  более  150  лет!
 Рис.  1.6.  Приемник  буквопечатающего  аппарата  Бодо
 40-х  г.  20  в.  (СССР).
 1  «Юз»  —  в  старой  транскрипции.

Штыков  В.  В.
 Аппаратуру  Д.  Хьюза  усовершенствовал  Жан-Морис-
Эмиль  Бодо  (фр.  Jean-Maurice-Emile  Baudot)  (1845-1903).
Он  изобрел  код  для  телеграфной  связи,  в  котором  каж¬
дая  буква  кодировалась  двоичным  числом  фиксирован¬
ной  длины,  равной  пяти  символам.  Кроме  того,  Э.  Бодо
предложил  (1894  г.)  систему  для  одновременной  передачи
нескольких  сообщений  по  одному  телеграфному  каналу
(мультиплексирование).  Так  был  сделан  первый  шаг  к
уплотнению  каналов  связи.
 Аппараты  Бодо  (Бодэ)  исправно  работали  до  70-х  гг.
прошлого  века!  В  честь  него  названа  единица  скорости
передачи  информации  «Бод».
 Успехи,  достигнутые  в  создании  телеграфа,  позволи¬
ли  осуществить  смелый  по  тем  временам  проект  по  про¬
кладке  трансатлантического  кабеля.  В  1866  г.  с  седьмой
попытки  телеграфная  связь  между  Европой  и  Америкой
была  установлена.
 1.6. 	Создание  телефона
 Создание  телефона  является  результатом  работы,  проде¬
ланной  многими  людьми:  Антонио  Меуччи  (итал.  Antonio
Meucci)  (1808-1896),  Иоганном  Филиппом  Рейсом  (нем.
Johann  Philipp  Reis)  (1834-1874),  Александром  Грэхемом
Беллом  (англ.  Alexander  Graham  Bell)  (1847-1922),  и  Эли¬
шей  Греем  (англ.  Elisha  Gray)  (1835-1901)  и  рядом  других.
Всем  им  приписывали  изобретение  этого  аппарата.
 Ранняя  история  телефона  -  это  запутанное  дело  с
огромным  количеством  претензий  с  разных  сторон,  мас¬
сой  судебных  процессов  и  даже  грязных  склок.
 Патент  А.  Белла  оказался  более  перспективным  и
коммерчески  выгодным.  Этот  патент  стал  одним  из

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 самых  доходных  патентом  из  патентов,  когда-либо  вы¬
данных  в  США.
 Документально  подтверждено,  что  одно  из  первых
успешно  работающих  электрических  устройств,  которое
по  проводам  могло  передавать  музыкальные  тона  и  разбор¬
чивую  речь,  в  1861  г.  создал  Й.  Рейс  в  Германий.  Аппарат
имел  устройство  для  преобразования  звука  в  электриче¬
ский  ток  (микрофон)  оригинальной  конструкции,  источник
питания  (гальваническую  батарею)  и  устройство  для  вос¬
произведения  звука  (телефон).  И.  Рейс  назвал  сконструиро¬
ванное  им  устройство  «Telephon».
 В  том  же  году  в  США  А.  Меуччи  продемонстрировал
другое  устройство,  которое  также  могло  передавать  звуки
по  проводам,  и  названное  им  «Teletophon».
 Рис.  1.7.  А.  Белл  с  прототипом  телефона.
 Усовершенствованием  телефонных  устройств  занима¬
лось  множество  изобретателей.  К  1900  г.  в  этой  области
было  выдано  более  3  тысяч  патентов.

Штыков  В.  В.
 Впрочем,  в  историю  вошел  только  Белл.  14  февраля
1876  г.  он,  опередив  своего  конкурента  Э.  Грея,  первым
запатентовал  “метод  и  аппаратуру  для  передачи  голоса  и
других  звуков  «телеграфированием»...  с  помощью  элект¬
рических  колебаний,  совпадающих  по  форме  с  колебани¬
ями  воздуха»1.
 А.  Белл,  организовав  «Общество  телефона  Белла»,  на¬
чал  упорную  работу  по  усовершенствованию  своего  де¬
тища  и  уже  через  год  запатентовал  новые  мембрану  для
микрофона  и  арматуру  для  телефона.  Затем  применил  для
увеличения  расстояния  передачи  угольный  микрофон  и
питание  от  батарей.  В  таком  виде  телефон  благополучно
просуществовал  более  ста  лет.
 Первоначально  телефоном  можно  было  пользоваться
только  по  очереди  -  провод  был  один,  а  сам  телефон  вы¬
глядел  как  коробка  с  отверстием  посередине,  к  которому
по  очереди  прикладывали  то  ухо,  то  губы.  В  телефоне
А.  Белла  не  было  звонка.  Вызов  абонента  производился
через  трубку  при  помощи  свистка.  Дальность  действия
первых  линий  не  превышала  500  метров.  В  1877  г.  для
вызова  абонента  был  применен  телеграфный  ключ,  ко¬
торый  замыкал  цепь  звонка  (позднее  ключ  был  заменен
кнопкой).
 Первые  телефоны  выдавали  в  аренду  парами.  Пользо¬
ватели  должны  были  сами  заказать  и  оплатить  прокладку
провода  между  своими  домами.  Каждая  линия  связывала
только  двух  абонентов.  Для  того  чтобы  позвонить  кому-
нибудь  третьему,  приходилось  брать  в  аренду  еще  пару
аппаратов  и  прокладывать  еще  одну  линию.
 1  UNITED  STATES  PATENT  OFFICE.  ALEXANDER  GRAHAM  BELL,  OF
SALEM,  MASSACHUSETTS.  IMPROVEMENT  IN  TELEGRAPHY.  Specifi¬
cation  forming  part  of  Letters  Patent  №.  174.465,  dated  March  7,  1876;  applica¬
tion  filed  February  14,1876.
 =  38  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 а
 Рис.  1.8.Микрофон  Д.  Хьюза  (а)  и  порошковый  угольный  микро¬
фон,  который  использовался  в  телефонной  трубке  более  100  лет.
 В  1877-1878  гг.  Томас  Алва  Эдисон  (англ.  Thomas
Alva  Edison)  (1847-1931)  занимался  усовершенствова¬
нием  микрофона  Д.  Хьюза.  В  конце  концов,  он  заменил
угольный  стержень  угольным  порошком1.  Микрофон  с
 1  Американский  изобретатель  немецкого  происхождения  Эмиль  Берлинер
(англ.  Emil  Berliner)  (1851-1929),  изобрел  и  в  1877  г.  запатентовал  угольный
микрофон.  Патент  был  выкуплен  компанией  «Bell  Telephone  Company».  Од¬
нако  судебное  разбирательство  закончилась  в  пользу  Т.  Эдисона.  Патент
Э.  Берлинера  был  признан  недействительным.  Позднее  компания  «Western
Union»,  в  которой  работал  Т.  Эдисон,  уступила  права  на  патент  компании
«Bell  Telephone  Company».

Штыков  В,  В.
 угольным  порошком  практически  без  изменений  исполь¬
зовался  до  1980  г.
 Были  удачные  разработки  и  российских  инженеров.  К  со¬
жалению,  Россия  очень  часто  недооценивала  собственных
изобретателей.  Это  произошло  и  с  Павлом  Михайловичем
Голубицким  (1845-1911),  который  в  1883  г.  создал  много¬
полюсный  телефон.  В  его  конструкции  мембрана  телефона
совершала  колебания  под  действием  пары  электромагнитов
вместо  одного.  Во  Франции  (!)  эта  конструкция  успешно
выдерживает  испытания  при  передаче  разговора  на  рассто¬
яния,  превышающие  350  км.  Русский  изобретатель  получил
извещение,  что  комиссия  французского  морского  министер¬
ства  признала  его  телефоны  самыми  совершенными.
 В  1887  г.  П.  М.  Голубицкий  получает  привилегию  на
систему  централизованного  питания  телефонных  сетей.
Идея  П.  М.  Голубицкого  заключается  в  питании  микрофо¬
нов  абонентов  от  общей  батареи,  находящейся  на  местной
телефонной  станции,  а  не  в  самих  телефонных  аппаратах.
Новый  подход  позволил  создавать  крупные  телефонные
сети  городов.  Этот  принцип  применяется  по  сей  день.
 Попытки  внедрения  этой  системы  в  России  оставались
в  течение  двух  лет  безуспешными.  В  результате  П.  М.  Го¬
лубицкий  передал  право  на  эксплуатацию  своей  системы
единой  телефонной  компании  в  Париже.
 Талантливый  изобретатель  разработал  и  другие  кон¬
струкции  телефонов;  в  частности,  именно  он  впервые  в
мире  придумал  телефонную  трубку  и  рычаг-переклю¬
чатель,  на  который  ее  нужно  вешать.  Можно  также  от¬
метить  микрофон,  сконструированный  русскими  инже¬
нерами  М.  Махальским  (1878  г.),  и  независимо  от  него
П.  М.  Голубицким  (1883  г.).  В  1895  г.  российские  инженеры
М.  Ф.  Фрейденберг  и  С.  М.  Бердичевский-Апостолов  по-

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 лучают  английский  (!)  патент  на  автоматическую  теле¬
фонную  станцию  (АТС)  с  предискателем.  Это  позволило
увеличить  число  абонентов,  не  увеличивая  числа  шаговых
искателей.  Макет  АТС  такой  системы  прошел  успешные
испытания  в  Париже  (!)  в  1898  г.
 Александр  Белл  был  разносторонним  и  талантливым  че¬
ловеком.  Чем  только  не  занимался  он  в  своей  жизни,  в  том
числе  авиацией,  гидродинамикой  и  даже  разведением  овец.
Походя,  А.  Белл  -  за  два  года  до  Т.  Эдисона  -  даже  изо¬
брел  фонограф,  но  на  этот  раз  не  заметил  нового  изобрете¬
ния.  Он  сконструировал  аппарат,  в  котором  колеблющаяся
от  звука  мембрана  была  соединена  с  иглой,  оставляющей
след  на  вращающемся  барабане.  Ему  всего-то  оставалось
прокрутить  барабан  с  записью  и  прослушать  ее  на  той  же
мембране.  Увы,  Белл  был  поглощен  только  регистрацией
звука  и  прошел  мимо  еще  одной  грандиозной  удачи.
 Утром  4  августа  1922  г.  в  США  и  Канаде  на  минуту  были
выключены  все  телефоны.  Мир  прощался  с  Александром
Грехамом  Беллом.  В  этот  день  13  миллионов  телефон¬
ных  аппаратов  тысяч  всевозможных  видов  и  конструкций
смолкли  в  честь  великого  изобретателя.
 И  все  же  11  июня  2002  г.  Конгресс  США,  рассмотрев  ма¬
териалы  дела,  принял  резолюцию,  в  которой  признал  на¬
стоящим  изобретателем  телефона  Антонио  Меуччи.  Кон¬
грессмены  приняли  во  внимание,  что  А.  Меуччи  в  1871  г.
подал  заявку  и  получил  патент  №  3335.  Однако  в  1874  г  из-
за  финансовых  затруднений  не  смог  возобновить  его  дей¬
ствие.  Многие  не  согласились  с  этим  решением.  Резолюция
Конгресса  США  10  дней  спустя  стала  предметом  обсужде¬
ния  правительства  Канады,  которое  приняло  единодушное
решение  считать  изобретателем  телефона  А.  Белла1.
 1  Многое  станет  ясным,  если  принять  во  внимание,  что  итальянец  А.  Меуч¬
чи  эмигрировал  в  США,  а  шотландец  А.  Белл  -  в  Канаду.

Штыков  В.  В.
 Первый  коммерческий  телефонный  разговор  между
Нью-Йорком  и  Лондоном  произошел  7  января  1927  г.  по
трансатлантическому  телефонному  кабелю.
 Первыми  «телефонистками»  были  вовсе  не  барышни,
а  юноши.  Но  работа  требовала  усидчивости  и  изрядного
терпения.  В  1878  г.  Бостонская  телефонная  компания  ре¬
шила  принять  на  испытательный  срок  первую  женщину.  За
какие-то  двадцать  лет  вся  отрасль  полностью  перешла  на
женский  труд.  Требования  при  приеме  на  работу  предъяв¬
ляли  невероятные.  Претендентка  должна  была  быть  неза¬
мужем  (попытка  устроить  личное  счастье  заканчивалась
увольнением),  17-26лет  отроду,иметь  ростнеменее  175см
и  широкий  размах  рук.  В  России  барышня  к  тому  же
должна  была  быть  дворянского  происхождения!  Рабочий
день  телефонисток  продолжался  10-11  часов,  трудились
они  по  шесть  дней  в  неделю.  За  час  барышне  приходилось
обслуживать  до  600  звонков.  Платили  девушкам  за  эту  тя¬
желую  работу  7  долларов  в  неделю.
 В  1889  г.  Алмон  Браун  Строуджер  (англ.  Almon  Brown
Strowger)  (1839-1902),  возмущенный  утечкой  своей
коммерческой  информации  через  телефонные  станции,
создал  автоматический  коммутационный  узел.  Для  про¬
движения  изобретения  на  рынок  он  основал  (1891  г.)
компанию  «Strowger  Automatic  Exchange»  (с  1901  г.  —
«Automatic  Electric  Со.»,  позднее  «General  Telephone  and
Electronics»).  Первоначально  нужный  абонент  выбирал¬
ся  набором  комбинации  из  трех  кнопок.  В  дальнейшем
были  предложены  различные  усовершенствования,  в  том
числе  прототип  дискового  номеронабирателя  (1897  г.).

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Fhc.  1.У.  Коммутаторный  зал  телефонной  станции
 (1882  г.).
 Перваяавтоматическаясистемабылазапущенавкоммер-
ческое  использование  в  JIa-Порте  (штат  Индиана,  США)  в
 1892 	г.  Система  позволяла  соединяться  с  99-ти  абонента¬
ми.  Затем  компания  А.  Строуджера  представляла  усовер¬
шенствованные  модели  телефонов.  В  1901  г.  появился  на¬
стольный  аппарат  с  дисковым  номеронабирателем,  в  1902  г.
-  аппарат  с  дисковым  номеронабирателем  с  отверстиями,
а  в  1905  г.  -  отверстия,  стали  занимать  большую  часть
диаметра  диска.  Последняя  модель  увидела  свет  в  1907  г.
 Рис.  1.10.  Рекламный  проспект  автоматической
телефонной  связи  (1910  г.).

Штыков  В,  В,
 После  1914  г.  патент  А.  Строуджера  утратил  силу  и
больше  имя  изобретателя  не  упоминалось.  Дисковый
принцип  набора  номера  получил  широкое  распростране¬
ние  с  1922  г.  и  до  1961  г.  (появление  тонального  набора)
оставался  стандартным  методом  вызова  в  телефонии.
 1.  7.  Изобретение  радио
 Открытие  радио  связано  с  именами  многих  ученых  и
инженеров.  В  90-х  гг.  19  в.  термин  «радио»  как  средст¬
во  связи  еще  не  применялся.  Использовались  другие,  в
частности  «беспроволочная  телеграфия»,  «сигнализация
без  проводов»  и  т.  п.  Термин  «радио»  следует  рассматри¬
вать  как  сокращенный  аналог  исходных  терминов.  В  Боль¬
шой  Советской  Энциклопедии  указывается  на  три  значе¬
ния  понятия  радио:  способ  беспроволочной  передачи  со¬
общений;  область  науки  и  техники,  связанная  с  изучением
физических  явлений,  лежащих  в  основе  этого  способа,  и
его  практическим  использованием.
 С  этим  определением  можно  согласиться.  Однако  сле¬
дует  сделать  следующее  дополнение.  Понятием  радио  ох¬
ватывается  не  только  область  науки,  связаннаю  с  изучени¬
ем  физических  явлений  {радиофизика),  но  и  область  тех¬
нической  науки  (радиотехника),  изучающей  структуру  и
функции  соответствующих  устройств.
 Радиофизика  является  одновременно  областью  физики.
Эта  наука  окончательно  оформилась  в  самостоятельную
область  знаний  в  30-х  гг.  прошлого  века.  Первоначаль¬
но  она  включала  теорию  колебаний  и  волн,  физическую
электронику  и  электродинамику.  Однако  круг  рассматри¬
ваемых  вопросов  постоянно  расширяется.  Радиофизика
не  ограничивается  решением  только  фундаментальных

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 проблем,  но  активно  способствует  развитию  радиотехни¬
ки.  Поэтому  четкой  границы  между  радиофизикой  и  ра¬
диотехникой  не  существует.  Недаром  к  созданию  первого
квантового  генератора,  а  затем  и  лазеров,  были  причастны
и  радиофизики,  и  радиоинженеры.
 На  настоящем  этапе  развития  радиосистем  очень  часто
электромагнитные  волны  передаются  по  специальным  ка¬
бельным  линиям  и  волноводам.  С  начала  70-х  гг.  20  в.  в
качестве  носителя  информации  используется  когерентный
свет,  распространяющийся  по  стеклянному  волокну.  По¬
этому  теперь  будет  правильным  понимать  под  термином
«радио»  передачу  сообщений  на  расстояние  с  помощью
электромагнитных  волн  относительно  высоких  частот.  Хотя
слово  «относительно»  имеет  очень  расплывчатый  смысл.
 Со  средины  20  в.  в  радиоаппаратуре  начинают  исполь¬
зовать  полупроводниковые  микросхемы,  которые  выпол¬
няют  сразу  несколько  функций.  Создание  таких  микро¬
схем  требует  объединения  усилий  как  радиоинженеров,
так  и  специалистов  в  области  электроники.  Поэтому,
пожалуй,  теперь  более  уместно  использовать  вместо  тер¬
мина  «радиотехника»  термин  «радиоэлектроника».
 В  70-х  гг.  прошлого  века  в  радиосвязи  начинают  исполь¬
зовать  цифровые  технологии.  Характер  передаваемой  ин¬
формации  резко  расширяется.  Он  уже  не  ограничивается
только  передачей  речи  и  изображения.  Аппаратура  совре¬
менной  системы  радиосвязи  становится  похожей  на  специ¬
ализированную  ЭВМ,  а  сама  эта  система  -  на  распределен¬
ную  компьютерную  сеть.  Поэтому  к  настоящему  моменту
практически  невозможно  установить  границу  между  радио¬
техникой  и  информатикой.  Можно,  пожалуй,  сказать,  что  ра¬
диотехника  занимается  созданием  специализированных  вы¬
числительных  машин  и  сетей.  Ниже  Вы  узнаете,  что  перво¬

Штыков  В.  В.
 начально  и  ЭВМ  задумывались  и  создавались,  в  частотности,
как  средства  обслуживания  радиотехнических  комплексов.
 Отправнойточкойпоявлениярадиоможносчитать  1845г.,
когда  Майкл  Фарадей  (англ.  Michael  Faraday)  (1791-1867)
ввел  понятие  электромагнитного  поля.  По  мнению  Аль¬
берта  Эйнштейна,  идея  поля  была  самым  важным  на¬
учным  открытием  со  времен  Исаака  Ньютона.  До  этого
пространство  считалось  наполненным  телами  и  зарядами,
через  которые  передавалось  воздействие.  А  поле  -  это  пу¬
стота,  которая,  тем  не  менее,  может  обеспечивать  взаимо¬
действие  на  расстоянии.
 В  1873  г.  Джеймс  Клерк  Максвелл  (англ.  James  Clerk
Maxwell)  (1831-1879)  опубликовал  двухтомный  «Трак¬
тат  об  электричестве  и  магнетизме»,  в  котором  изложил
созданную  им  теорию  электромагнитного  поля.  Все  ос¬
новные  закономерности  этого  явления  содержались  в  че¬
тырех  уравнениях,  которые  теперь  называют  уравнени¬
ями  Максвелла.  Главный  вывод  теории  -  предсказание
свободного  распространения  электромагнитного  излуче¬
ния  в  пространстве  со  скоростью  света.
 Искровой
 передатчик
 Рис.  1.11.  Схема  эксперимента  Г.  Герца.
 Приемник
 Искра

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Генрих  Рудольф  Герц  (нем.  Heinrich  Rudolf  Hertz)
(1857-1894)  провел  в  1886-87  гг.  эксперименты,  которые
подтвердили  теорию  Максвелла.  Схема  эксперименталь¬
ного  оборудования  показана  на  рис.  1.11.  Регистратором
приемника  были  глаза  Г.  Герца.  Искра  в  зазоре  приемной
антенны  была  слабой.  Поэтому  эксперименты  приходи¬
лось  вести  в  полной  темноте.
 Г.  Герц  наблюдал  отражение,  преломление,  дифракцию
и  интерференцию  электромагнитных  волн  (см.  раздел  5).
Установил,  что  скорость  распространения  электромагнит¬
ных  волн  равна  скорости  света.  Придал  уравнениям  Мак¬
свелла  симметричный  вид,  тем  самым  в  более  явной  форме
записал  связь  электрического  и  магнитного  полей.  Для  сво¬
их  экспериментов  он  создал  искровой  источник  электро¬
магнитных  волн  (вибратор  Герца)  и  приемник  (резонатор
Герца).  Однако,  обнаружив  прямолинейность  распростра¬
нения  электромагнитных  волн,  Г.  Герц  сделал  вывод  об  их
полной  практической  бесполезности  для  целей  связи!
 В  1890  г.  французский  физик  и  инженер  Эдуард  Бранли
(фр.  Edouard  Eugene  Desire  Branly)  (1844-1940)  обнару¬
жил,  что  железный  порошок  изменяет  сопротивление  под
действием  электромагнитного  поля  электрической  икры
(«трубка  Бранли»).  Он  назвал,  изобретенный  прибор  «ра¬
диокондуктором»  (радиореле).  Э.  Бранли  радиосвязь  не
интересовала.  Его  целью  было  осуществление  управле¬
ния  на  расстоянии.  Именно  он  в  1905  г.  ввел  термин  теле¬
механика.  В  начале  20  в.  Э.  Бранли  построил  несколько
радиоуправляемых  моделей  судов.
 Для  того  чтобы  привести  трубку  Бранли  в  исходное  вы¬
сокоомное  состояние,  ее  надо  было  встряхивать.  Оливер
Джозеф  Лодж  (англ.  Oliver  Joseph  Lodge)  (1851-1940)  в
1894  г.  публично  продемонстрировал  усовершенствованную

Штыков  В.  В,
 трубку  Бранли.  Для  встряхивания  порошка  он  использо¬
вал  молоточек,  который  приводился  в  действие  часовым
механизмом.  Свое  устройство  О.  Лодж  назвал  когерером.
 О. 	Лодж  14  августа  1894  г.  на  лекции  в  Музее  естественной
истории  Оксфордского  университета  продемонстрировал
опыты  по  беспроводной  телеграфии.  Однако  О.  Лодж  не
стал  продолжать  эти  работы,  Как  он  впоследствии  говорил,
ему  не  хватило  понимания,  насколько  экстраординарное  зна¬
чение  будут  иметь  работы  по  радиосвязи.
 Наиболее  значимый  шаг  к  практическому  использо¬
ванию  радиосвязи  сделал  Александр  Степанович  Попов
(1859-1906).  Начиная  с  1889  г.  А.  С.  Попов  активно  про¬
водит  опыты  с  электромагнитными  волнами1
 В  1894  г.  он  уже  располагал  достаточно  мощным  и  на¬
дежным  искровым  передатчиком,  построенным  по  обра¬
зу  вибратора  Герца.  Однако  приемная  часть  его  не  удов¬
летворяла.  Он  усовершенствовал  схему  О.  Лоджа.  В  его
радиоприемнике  молоточек,  встряхивавший  когерер,  ра¬
ботал  не  от  часового  механизма,  а  от  принятого  радиоим¬
пульса.  Кроме  того,  устройство  было  экранировано  для
исключения  действия  нежелательных  переменных  полей.
 Принятые  меры  позволили  сразу  же  увеличить  даль¬
ность  действия  приемника.  Так  как  приемник  был  за¬
щищен  от  действия  посторонних  полей  экраном,  то
А.  С.  Попову  удалось  обнаружить,  что  дальность  дей¬
ствия  значительно  увеличивается  при  присоединении  к
схеме  достаточно  длинного  провода  (антенны).
 1 	В  течении  9-ти  лет  ежегодно  с  ранней  весны  до  поздней  осени  А.  С.  По¬
пов  работал  директором  электростанции  Нижегородской  ярмарки.  В  эти
отрезки  времени  он  полностью  отдавал  себя  экспериментам  с  радиовол¬
нами.  В  его  отсутствие  опыты  продолжал  его  помощник  Петр  Николаевич
Рыбкин.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Современники  А.  С.  Попова  признавали,  что  его  кон¬
струкция  представляла  собой  прибор,  пригодный  для  ис¬
пользования  в  беспроводной  телеграфии.  Во  время  своих
опытов  А.  С.  Попов  обнаружил,  что  приемник  реагирует
также  и  на  грозовые  разряды.
 А.  С.  Попов  продемонстрировал  свой  прибор  7  мая
1895  г.  (25.04  по  ст.  стилю),  используя  в  качестве  источ¬
ника  электромагнитного  излучения  вибратор  Герца.  В
своей  статье  в  1896  г.  А.  С.  Попов  писал:  «В  соединении
с  вертикальной  проволокой  длиной  2,5  метра  прибор  от¬
вечал  на  открытом  воздухе  колебаниям,  произведенным
большим  герцевым  вибратором  (квадратные  листы
4  0  сантиметров  в  стороне)  с  искрой  в  масле,  нарасстоянии
30  сажен  (64  м)...  При  дальнейшем  усовершенствовании
его  может  быть  применен  к  передаче  сигналов  на  рассто¬
яния  при  помощи  быстрых  электрических  колебаний»
 Рис.  1.12.  Приемник  А.  С.  Попова.
 1  Попов  А.  С.  Прибор  для  обнаружения  и  регистрации  электрических  ко¬
лебаний.  ЖРФХО,  Вып.  1.  Ч.  физ.  Отд.  1.  —  С-Петербург,  1896.  —  С.  1—14.

Штыков  В.  В,
 В  1899  г.  А.  С.  Попов  разработал  более  чувствительный
приемник,  основанный  на  так  называемом  телефонном
детектировании.  В  нем  звонок  был  заменен  наушниками.
А.  С.  Попов  14  июля  1899  г.  подал  заявку  на  выдачу  ему
патента  на  телефонный  приемник.  Патент  Великобритании
№  2797  был  выдан  ему  в  12  февраля  1900  г.,  российский  -
№  6066  30  ноября  1901  г.  Такие  телефонные  приемники  ис¬
пользовались  с  1901  г.  на  линии  связи  с  островом  Гошанд.
 Коснемся  приоритетной  стороны  дела,  споры  вокруг
которого  не  затихают.  В  этом  отношении  судьба  изобрете¬
ний  А.  С.  Попова  мало  чем  отличается  от  других.
 Технический  аспект  оценки  каких-либо  устройств
в  изобретательстве  имеет  существенное  значение,  ибо
устройство  только  в  том  случае  становится  средством
техники,  когда  оно  пригодно  для  выполнения  определен¬
ной  функции.  Эта  функция  к  тому  же  должна  быть  обще¬
ственно  значимой.  По  этой  причине,  в  частности,  не  вся¬
кое  впервые  созданное  устройство,  предназначенное  для
проведения  физических  опытов,  является  изобретением.
 Работы  Г.  Герца,  Э.  Бранли,  О.  Лоджа,  о  которых  шла
речь  выше,  и  предшествующие  работам  А.  С.  Попова,  не
содержали  законченного  комплекса  технических  средств,
необходимых  для  радиосвязи.  Это  также  относится  и  к
работам,  которые  проводил  Никола  Тесла  (серб.  Никола
Тесла;  англ.  транскрипция  Nikola  Tesla)  (1856-1943).  Кро¬
ме  того,  следует  учитывать,  что  Н.Тесла  преследовал  цель
передачи  без  проводов  не  столько  сигналов  и  сообщений,
сколько  энергии.  Что  касается  Г.  Герца,  то  он  в  своих  опы¬
тах  установил  прямолинейность  распространения  радио¬
волн  и  на  основании  этого  сделал  вывод  о  их  полной  прак¬
тической  бесполезности.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приемник,  пригодный  для  телеграфии,  был  создан
впервые  А.  С.  Поповым.  Для  этого  ему  потребовалось,
как  известно,  провести  серию  опытов  по  исследованию
материала  порошка  и  формы  когерера,  включить  допол¬
нительный  контур  релейного  усиления,  добавить  звуко¬
вой  регистратор  приема  сигналов  (электрический  звонок),
цепь  автоматического  восстановления  чувствительно¬
сти  когерера  для  приема  каждого  последующего  сигна¬
ла,  вертикальную  проволочную  антенну  для  повышения
чувствительности  приемника.  Многие  из  этих  элементов
в  отдельности  были  известны  ранее.  Но  лишь  все  они  в
совокупности,  объединенные  А.  С.  Поповым  в  одном
устройстве  единственно  возможным  способом,  привели  к
изобретению  приемника,  а,  следовательно,  и  радио.
 Иногда  в  качестве  контрдовода  приводят  то  факт,  что
7  мая  1895  г.  А.  С.  Попов  продемонстрировал  грозоотметчик,
а  передачу  радиотелеграфного  сообщения  только  24  марта
1896  г.  Однако  идея  использования  его  приемника  для  метео¬
рологических  целей  была  изложена  в  апреле  1895  г.  на  объе¬
диненном  собрании  метеорологической  комиссии  Географи¬
ческого  общества  и  сотрудников  Главной  физической  обсер¬
ватории.  Для  этой  цели  в  мае  1895  г.  А.  С.  Попов  изготовил
другой  прибор,  записывающий  на  движущуюся  бумажную
ленту  сигналы,  вызванные  электромагнитным  излучением
гроз.  Прибор  впоследствии  был  назван  «грозоотметчиком»
и  использовался  (1895-1896  гг.)  для  изучения  характера  ат¬
мосферных  помех.  Сам  термин  «грозоотметчик»  появился  у
А.  С.  Попова  в  1897  г.  Если  бы  он  преследовал  цель  изобре¬
сти  «грозоотметчик»,  то  вполне  мог  применить  для  таиош
назначения  созданный  им  и  продемонстрированный  в  дей¬
ствии  на  заседании  РФХО  еще  в  1893  г.  радиометр  -  прибор,
регистрирующий  электромагнитные  волны.

Штыков  В.  В,
 в
 Рис.  1.13.  Трубка  Э.  Бранли  (а),  когерер  А.  С.  Попова  (б)  и  вакууми-
рованый  когерер  Г.  Маркони  (в).  На  рисунке:  1  -  стеклянная  трубка,
2  -  изоляционные  пробки,  3  -  область  заполненная  железными
опилками  в  а,  железным  порошком  в  б,  никелевыми  опилками  с  до¬
бавкой  4%  серебряных  -  в  в,  4  -  металлические  электроды  в  а-  стерж¬
невые,  в  б-  ленточные  из  фольги,  в  в  -  серебряные  цилиндриче¬
ские  с  платиновыми  проводниками.
 Даже  если  допустить,  что  оппоненты  правы  и  А.  С.  По¬
пов  продемонстрировал  грозоотметчик,  то  надо  иметь  в
виду,  что  искровой  разряд  грозового  облака  отличается  от
искрового  излучателя  Герца  только  мощностью  и  непред¬
сказуемостью  времени  появления  излучения.  Сомнитель¬
но  также,  что  члены  РФХО  терпеливо  ждали  появления
грозового  разряда  7  мая  1895  г.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приходится  сожалеть  о  том,  что  А.  С.  Попов  не  запа¬
тентовал  свое  изобретение.  Он  впоследствии  признавал,
что  не  проявил  должной  настойчивости  в  продвижении
своего  изобретения.
 Если  не  принимать  во  внимание  практическую  сторону
дела,  то  способ  в  общих  чертах,  без  технической  конкре¬
тизации,  позволяющей  говорить  об  изобретении  радио,
еще  в  1892  г.  был  описан  Вильямом  Круксом  (William
Crookes)  (1832-1919).
 Казалось  бы,  что  больше  других  оснований  претендо¬
вать  на  право  изобретателя  радио  у  Гульельмо  Маркони
(итал.  Guglielmo  Marconi)  (1874-1937).  Как  и  у  А.  С.  По¬
пова,  система  Маркони  вначале  работала  лишь  на  неболь¬
шие  расстояния,  тем  не  менее,  он  тут  же  загорелся  жела¬
нием  найти  ей  самое  широкое  применение.  Он  обратился
в  итальянское  почтовое  министерство,  но  получил  отказ.
В  начале  1896  г.  Маркони  отправился  в  Британию,  где  в
июне  того  же  года  подал  заявку  на  «усовершенствование
передачи  импульсов  и  сигналов,  а  также  аппаратуры».  В
июле  1897  г.  он  получил  британский  патент  №  12039  и
основал  коммерческую  компанию.  Правда,  во  Франции
и  Германии,  а  позже  и  в  России,  ему  в  патенте  отказали,
ссылаясь  на  работы  А.  С.  Попова.
 В  общих  чертах  приемник  Маркони  воспроизводил
приемник  Попова,  а  его  передатчик  -  вибратор  Герца  с
усовершенствованиями  А.  Риги.  Принципиально  новым
было  то,  что  приемник  был  изначально  подключен  к  теле¬
графному  аппарату,  а  передатчик  соединен  с  ключом  Мор¬
зе,  что  и  сделало  возможным  радиотелеграфную  связь.
Маркони  также  усовершенствовал  когерер,  что  повысило
чувствительность  приемника.  Это  обстоятельство  призна¬
вал  и  А.  С.  Попов.  Наконец,  он  соединил  и  передатчик,  и

Штыков  В.  В.
 приемник  с  землей.  Все  это  вместе  значительно  увеличи¬
ло  дальность  связи1.
 Общепризнанным  считается  то,  что  Г.  Маркони  не  от¬
крыл,  что-то  совершенно  новое,  но  он  собрал  воедино
множество  предыдущих  открытий  и  технических  реше¬
ний  и  использовал  их  для  достижения  свой  цели  -  повсе¬
местного  распространения  радиосвязи2.
 Шумиха,  поднятая  Г.  Маркони  вокруг  еще  достаточно
несовершенного  аппарата,  дошла  до  России.  А.  С.  Попов
изложил  свой  взгляд  на  деятельность  Г.  Маркони  следу¬
ющим  образом:  «Заслуга  открытия  явлений,  послужив¬
ших  Маркони,  принадлежит  Герцу  и  Бранли,  затем  идет
целый  ряд  предложений,  начатых  Мишиным,  Лоджем  и
многими  после  них,  в  том  числе  и  мною,  а  Маркони  первый
имел  смелость  стать  на  практическую  почву  и  достиг  в
своих  опытах  больших  расстояний  усовершенствованием
действующих  приборов»  (подчеркнуто  BBUlf.
 Следует  признать,  что  действия  Г.  Маркони  на  попри¬
ще  коммерциализации  своих  идей  были  вполне  успешны.
В  результате  он  действительно  стал  «отцом  радио»  -  но  не
как  изобретения  (здесь,  по  меньшей  мере,  в  самом  начале
он  отставал  от  А.  С.  Попова),  а  как  бизнеса.  Следуя  его  за-
 1 	«Improvements  in  transmitting  electrical  impulses  and  signals,  and  in  appara¬
tus  therefore».  Date  of  Application,  2nd  June  1896.  Complete  Specification  Left,
2nd  Mar.  1897;  Accepted,  2nd  July  1897.
 2 	G.  Marconi,  “Wireless  Telegraphic  Communication:  Nobel  Lecture,  11  Decem¬
ber  1909.”  Nobel  Lectures.  Physics  1901-1921.  Amsterdam:  Elsevier  Publishing
Company,  1967:  196-222.
 3 	Попов  А.  С.  Письмо  в  редакцию  газеты  “Новое  время”  в  связи  с  работами
Г.  Маркони,  направленное  в  ответ  на  обвинения  его  в  недостаточно  актив¬
ной  пропаганде  своего  изобретения.  -  Новое  время,  №  7686,1897,  22  июля
(3  авг.н.с.),  стр.  3.  Цитируется  по  «Изобретение  радио  А.  С.  Поповым.:  -  Сб.
документов  и  материалов./под  ред.  А.  И.  Берга.  -  М.-Л.:  АН  СССР,  1945».

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 конам,  он  запатентовал  принцип  и  аппаратуру  радиосвязи,
провел  шумную  рекламную  компанию  и  даже  попытался
ввести  монополию  на  предоставление  услуг  радиосвязи,
запретив  своим  операторам  устанавливать  связь  с  радио¬
станциями  других  производителей,  хотя  технически  она
была  вполне  возможна.
 Рис.  1.14.  Г.  Маркони  руководит  подъемом  антенны  с  помощью
 воздушного  змея  (1900  г).
 После  того  как  береговые  станции  «Маркони»  отка¬
зались  передавать  сообщения  Генриха  (брата  герман¬
ского  кайзера)  кайзеру  Германии  и  президенту  США,
кайзер  Вильгельм  потребовал  созыва  первой  междуна¬
родной  конференции  по  радиосвязи.  Она  собралась  в
Берлине  в  1903  г.  и  выработала  предложения  по  общим
правилам  связи.
 В  1906  г.  на  второй  берлинской  конференции  прави¬
ла  были  окончательно  приняты.  В  соответствии  с  ними
все  береговые  станции  должны  были  связываться  с  кора¬
блями  вне  зависимости  от  производителя  оборудования.
Чтобы  облегчить  связь,  были  приняты  правила  по  исполь¬
зованию  кода  (азбуке  Морзе),  длинам  волн  и  условным

Штыков  В.  В.
 сигналам  -  в  частности,  сигналом  призыва  о  помощи  был
объявлен  знаменитый  сигнал  «SOS».
 Однако  следует  признать,  что  активным  распростра¬
нением  радиосвязи  мир  обязан  в  первую  очередь  Г.  Мар¬
кони.  За  это  достижение  ему  в  1909  была  присвоена
Нобелевская  премия  (совместно  с  К.  Ф.  Брауном).  К  со¬
жалению,  А.  С.  Попова  уже  не  было  в  живых  и  по  уста¬
новленным  правилам  ему  нельзя  было  присудить  Нобе¬
левскую  премию.
 Рис.  1.15.  Радиостанция  в  Брент  Рок  (Brant  Rock)  штат  Массачу¬
сетс,  с  которой  24  декабря  1906  г  была  проведена  первая  в  мире
радиопередача  музыки  и  речи.  Эта  мачтовая  антенна  высотой  128  м
 сохранилась  до  настоящего  времени.
 Вопрос  приоритета  остается  спорным  до  сих  пор.  В
США  приоритет  отдается  H.  Тесла,  запатентовавшему  в
 1893 	г.  радиопередатчик,  а  в  1895  г.  приемник.  Права  на
патенты  правительство  США  вскоре  после  выдачи  пере¬
дало  фирме  Маркони.  Только  в  1943  г  приоритет  H.  Тесла
перед  Маркони  был  восстановлен  в  судебном  порядке.  Во

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Франции  изобретателем  беспроволочной  телеграфии  дол¬
гое  время  считали  создателя  когерера  Э.  Бранли.  В  Анг¬
лии  -  изобретателя  когерера  с  прерывателем  О.  Лоджа,
который  в  1894  г.  первым  демонстрирует  радиопередачу  и
радиоприем  на  расстояние  40  м.
 1. 	8.  Зарождение  и  развитие  теории  информации
 Теория  информации  -  наука  о  статистических  про¬
цессах  передачи  информации  в  технических,  природ¬
ных  и  социальных  системах.  Принято  считать,  что  она
берет  свое  начало  с  работ  Клода  Элвуда  Шеннона  (англ.
Claude  Elwood  Shannon)  (1916-2001),  который  в  40-е  гг.
 20 	в.  ввел  основные  понятия  этой  науки:  меру  коли¬
чества  информации,  пропускную  способность  канала
связи,  эффективное  кодирование  сообщения.  По  своей
сути  теория  информации  является  статистической  тео¬
рией  связи.  Ее  особенность  состоит  в  том,  что  инфор¬
мация  рассматривается  с  количественной  стороны  без
учета  смыслового  содержания.  Тем  ни  менее,  ее  поло¬
жения  носят  настолько  общий  характер,  что  позволяют
решать  широкий  круг  задач  получения,  хранения  и  об¬
работки  информации.
 Конечно,  у  К.  Э.  Шеннона  были  предшественники.  Это,
прежде  всего,  Гарри  Найквист  (англ.  транскрипция.  Harry
Theodor  Nyqvist,  швед.  [nY:kvist]),  (1889-1976),  Ральф
Винтон  Лайон  Хартли  (англ.  Ralph  Vinton  Lyon  Hartley)
(1888-1970),  Владимир  Александрович  Котельников
(1908-2005)  ’,  Александр  Яковлевич  Хинчин  (1894-1959),
Андрей  Николаевич  Колмогоров  (1903-1987).
 1  В.  А.  Котельников  с  1931г  по  1941  г,  а  затем  с  1944  г  по  1980  г  работал  в
МЭИ  деканом  РТФ  и  заведующим  кафедрой  основ  радиотехники.

Штыков  В.  В.
 Первые  работы  по  корреляционной  теории  случайных
процессов  были  выполнены  в  1934  г.  А.  Я.  Хинчиным,
а  первая  работа  по  фильтрации  сигналов  на  фоне  помех
по  среднеквадратичному  критерию  качества  в  1939  г.
А.  Н.  Колмогоровым.  Такой  фильтр  теперь  называют
фильтром  Колмогорова  -  Винера.
 Клод  Шеннон  в  1941  г.  поступил  на  работу  в  фирму
«Bell  Laboratories».  В  свободное  время  он  начал  развивать
идеи,  которые  потом  вылились  в  теорию  информации.  Ис¬
ходная  цель  Шеннона  заключалась  в  повышении  качества
передачи  информации  по  телеграфному  или  телефонному
каналу,  находящемуся  под  воздействием  помех.  Он  вскоре
пришел  к  выводу,  что  решение  проблемы  заключается  в
более  эффективном  кодировании  информации.  Первона¬
чальные  результаты  К.  Шеннона  были  расширены  мно¬
гими  математиками  и  в  первую  очередь  нашими  соотече¬
ственниками  А.  Н.  Колмогоровым  и  А.  Я.  Хинчиным.
 Для  решения  проблемы,  прежде  всего,  надо  было  опре¬
делить  количественную  меру  информации.  К.  Шеннон
первым  ввел  такую  меру  и  опубликовал  свои  идеи  в  рабо¬
тах  1948-1949  гг.  Он  определил  количество  информации
через  энтропию  -  величину,  известную  в  термодинамике
и  статистической  физике  как  мера  хаотичности  системы,
а  за  единицу  информации  принял  то,  что  впоследствии
окрестили  “битом”,  т.  е.  выбор  одного  из  двух  равнове¬
роятных  вариантов.  Трудно  представить,  что  чуть  более
полувека  назад  понятие  “количество  информации”  еще
нуждалось  в  строгом  определении  и  что  это  определение
могло  вызвать  какие-то  споры.
 На  прочном  фундаменте  определения  количества  ин¬
формации  К.  Шеннон  доказал  теорему  о  пропускной  спо¬

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 собности  зашумленных  каналов  связи.  Во  всей  полноте
эта  теорема  была  опубликована  в  его  работах  1957-1961  гг.
Суть  теоремы  Шеннона  заключается  в  следующем.
 В  присутствии  шумов  и  помех  всякий  канал  связи
характеризуется  своей  предельной  скоростью  передачи
информации,  называемой  пределом  Шеннона.  При  ско¬
ростях  передачи  выше  этого  предела  неизбежны  ошибки
в  передаваемой  информации.  Зато  снизу  к  этому  пределу
можно  подойти  сколь  угодно  близко,  обеспечивая  соот¬
ветствующим  кодированием  информации  сколь  угодно
малую  вероятность  ошибки  при  любом  уровне  шума  в
канале1.
 Кроме  теории  информации  К.  Шеннон  проявил  себя  во
многих  других  областях  научной  и  технической  деятель¬
ности.  Одним  из  первых  он  высказал  мысль  о  том,  что
машины  могут  играть  в  игры  и  самообучаться.  В  1950  г.
он  сделал  механическую  мышку  «Тесей»,  дистанционно
управляемую  сложной  электронной  схемой.  Эта  мыш¬
ка  училась  находить  выход  из  лабиринта.  В  честь  его
изобретения  IEEE  (Institute  of  Electrical  and  Electronics
Engineers  -  Международный  Институт  Электро-  и  Элек¬
тронных  инженеров)  учредил  международный  конкурс
«Микромышь»,  в  котором  принимают  участие  тысячи
студентов  технических  вузов.  Тогда  же  К.  Шеннон  соз¬
дал  машину,  которая  «читала  мысли»  при  игре  в  «монет¬
ку»:  человек  загадывал  «герб»  или  «решетку»,  а  машина
отгадывала  результат  с  вероятностью  выше  50%,  потому
что  человек  никак  не  может  избежать  каких-либо  зако¬
номерностей,  которые  машина  вЬывляла  и  использовала.
 1  Эти  результаты  в  несколько  ином  виде  были  получены  ранее  В.  А.  Котель¬
никовым  в  1933  г.  (см.  далее  подраздел  1.12)

Штыков  В.  В.
 В  конце  40-х  -  начале  50-х  гг.  20  в.  академик  В.  А.  Ко¬
тельников  разработал  теоретические  основы  помехоустой¬
чивости  радиосвязи,  которые  изложил  в  своей  докторской
диссертации  «Теория  потенциальной  помехоустойчиво¬
сти»,  защищенной  в  1947  г.  на  заседании  Ученого  совета
Московского  энергетического  института.
 В  этой  работе  идет  речь  о  предельных  возможностях
радиоприема  при  наличии  шумов.  Ее  фундаментальность
заключается  в  том,  что  она  устанавливает  принципиаль¬
ные  ограничения  на  чувствительность  радиоприемников
в  присутствии  шума.  Такого  рода  предельные  ограниче¬
ния  весьма  важны  в  физике  и  инженерной  практике,  так
как  они  предостерегают  разработчиков  от  попыток  реше¬
ния  задач,  принципиальная  неразрешимость  которых  обу¬
словлена  фундаментальными  законами  природы.
 Большую  роль  в  распространении  идей  и  методов  ста¬
тистической  теории  связи  сыграли  работы  многих  ученых
как  в  нашей  стране,  так  и  за  рубежом.  Благодаря  их  усили¬
ям  статистическая  теория  связи  приобрела  современный
вид.  Ее  достижения  используются  для  решения  широкого
круга  практических  задач  передачи  приема,  обработки  и
хранения  сигналов  (информации).
 1. 	9.  Автоматическое  управление  и  кибернетика
 Проблема  автоматического  управления  различны¬
ми  объектами  (в  том  числе  и  по  радиоканалу)  возникла
в  конце  30-х  гг.  20  в.  наряду  с  проблемой  передачи  дан¬
ных.  Фундаментальные  основы  науки  об  общих  законо¬
мерностях  процессов  управления  и  передачи  информации
в  машинах,  живых  организмах  и  обществе  заложил  Нор-
берт  Винер  (ант.  Norbert  Wiener)  (1894-1964).  Именно  он

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 наделил  термин  -  кибернетика  (от  греч.  kybemetike  -  ис¬
кусство  управления,  от  греч.  kybemao  -  правлю  рулем,
управляю,  от  греч.  RoPepvr|TTi<;  -  кормчий)  его  современ¬
ным  смыслом.
 Во  время  второй  мировой  войны  он  работал  над  мате¬
матическим  аппаратом  для  систем  наведения  зенитного
огня.  В  результате  Н.  Винер  создал  новую  эффективную
вероятностную  модель  управления  силами  ПВО  США.
 В  1948  г.  увидела  свет  книга  Н.  Винера  «Кибернети¬
ка,  или  управление  и  связь  в  животном  мире  и  машине».
Таким  образом,  Н.  Винер  стал  отцом-основателем  кибер¬
нетики  как  отдельной  самостоятельной  науки.  Основные
положения  этой  науки  были  позже  использованы  при  соз¬
дании  первых  ЭВМ,  которые  по  своей  архитектуре  явля¬
ются  автоматами  для  операций  над  числами.
 В  отечественном  сознаний  продолжает  существовать
мысль  о  жестоких  гонениях  сторонников  новой  науки.
На  самом  деле  идеологический  пресс  касался  только
той  части  работ  Н.  Винера  и  его  последователей,  кото¬
рая  распространяла  идеи  кибернетики  на  живой  мир  и,  в
особенности,  на  человеческое  общество.  Работы  по  авто¬
матическому  управлению  продолжались  и  вскоре  проя¬
вились  достижениями  СССР  в  космической  технике.  Ни¬
каких  задержек  работ  по  созданию  отечественных  ЭВМ
также  не  было.  Уже  в  1947г.  в  Институте  электроники
Академии  наук  Украины  под  руководством  академика
С.  А.  Лебедева  были  начаты  работы  по  созданию  первой
отечественной  универсальной  ламповой  ЭВМ.  Результа¬
том  этих  работ  стало  создание  первой  в  Европе  ЭВМ,  а
в  1965  г.  в  стенах  этого  института  был  сделан  первый  в
мире  персональный  компьютер.

Штыков  В.  В.
 1.10. 	Появление  электронной  вычислительной
машины
 Создание  первой  большой  универсальной  ЭВМ
«ENIAC»  (Electronic  Numerical  Integrator  and  Computer)
было  начато  по  заказу  для  армии  США  в  1943  г.  Перво¬
начально  она  была  задумана  для  расчета  таблиц  артилле¬
рийских  стрельб.  Ее  разработка  велась  под  руководством
Дж.  Мочли  (англ.  John  William  Mauchly)  (1907-1980)  и
Дж.  П.  Эккерта  (англ.  John  Presper  Eckert)  (1919-1995)  в
1943-1946  гг.  В  1946  г.  машина  была  публично  представ¬
лена  под  именем  «Giant  Brain»  («Гигант  ума»).
 В  ЭВМ  использовалась  десятичная  система  счисле¬
ния.  Вычислительная  мощность  -  300  операций  умноже¬
ния  или  5  000  операций  сложения  в  секунду.  Компьютер
содержал  более  17  тысяч  вакуумных  ламп  шестнадцати
типов,  более  7  тысяч  кристаллических  диодов  и  более
4  тысяч  магнитных  элементов.  Общая  стоимость  базовой
машины  чуть-чуть  не  дотянула  до  одного  миллиона  дол¬
ларов.  Потребляемая  мощность  составляла  около  150  кВт.
Машина  имела  габариты  2,6x0,9x26  м3,  а  ее  масса  состав¬
ляла  27  тонн.
 Первоначально  программа  ЭВМ  «ENIAC»  задавалась
путем  установки  перемычек  на  специальной  коммутаци¬
онной  панели.  Это  было  весьма  трудоемким  занятием:  на¬
пример,  для  изменения  программы  машины  ENIAC  тре¬
бовалось  несколько  дней1.
 1  Однако  сам  расчет  из-за  выхода  из  строя  какой-либо  из  многочисленных
электронных  ламп  мог  продолжаться  всего  несколько  минут.  Наибольший
отрезок  безотказной  работы  был  равен  116  ч.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 В  1944  г.  к  созданию  первой  ЭВМ  подключился  Джон
фон  Нейман  (англ.  транскрипция  John  von  Neumann  -  Ио¬
ганн  фон  Нейман,  нем.  Johann  von  Neumann;  при  рождении
Янош  Лайош  Нейман,  венг.  Neumann  Janos  Lajos)  (1903—
1957).  В  процессе  работы  во  время  многочисленных  дис¬
куссий  со  своими  коллегами  Г.  Голдстайном  (англ.  Herman
Heine  Goldstine)  (1913-2004)  А.  Берксом  (англ.  Arthur  Walter
Burks)  (1915-2008)  фон  Нейман  высказал  идею  принципи¬
ально  новой  ЭВМ.  Новый  проект  был  представлен  Д.  фон
Нейманом  в  1945  г.  под  названием  «EDVAC»  (Electronic
Discrete  Variable  Automatic  Computer).
 Контракт  на  создание  нового  компьютера  был  подписан
в  апреле  1946  г.,  с  начальным  бюджетом  в  100  000  долл.
Основной  проблемой  при  конструировании  машины  был
баланс  между  надежностью  и  экономией.  Тем  не  менее,
окончательная  стоимость  EDVAC  была  сравнима  со  стои¬
мостью  ENIAC  и  была  немногим  меньше  500  000  долл.  -  в
пять  раз  выше  первоначальной  оценки.
 В  отличие  от  «ENIAC»,  в  новой  ЭВМ  должна  была  ис¬
пользоваться  двоичная  система  счисления.  Однако  самой
революционной  идеей,  значение  которой  трудно  переоце¬
нить,  является  предложенный  Д.  фон  Нейманом  принцип
«хранимой  программы».  Эта  идея  Д.  фон  Неймана  была
реализована  в  машине  «EDVAC»,  работа,  по  созданию
которой  была  начата  в  сентябре  1948  г.  Эту  ЭВМ  можно
считать  первым  полнофункциональным  цифровым  ком¬
пьютером  в  современном  поднимании  этого  термина.
 Как  и  «ENIAC»,  «EDVAC»  разрабатывался  в  Лаборато¬
рии  баллистических  исследований  армии  США.  Проектиро¬
вание  EDVAC  началось  еще  до  того,  как  заработал  ENIAC.

Штыков  В.  В.
 Рис.  1.16.  Первая  ЭВМ  «ENIAC»  США.
 Однако,  впервые  идеи  Д.  фон  Неймана  были  реали¬
зованы  в  ЭВМ  «EDSAC»  (англ.  Electronic  Delay  Storage
Automatic  Computer),  которая  в  1949  г.  была  создана  в
Кембриджском  университете  (Великобритания)  группой
во  главе  с  Морисом  Винсентом  Уилксом  (англ.  Maurice
Vincent  Wilkes)  (род.  1913).
 Компьютер  состоял  из  примерно  3  ООО  электронных
ламп.  Основная  память  компьютера  состояла  из  32  ртут¬
ных  ультразвуковых  линий  задержки  (1024  ячеек  памя¬
ти).  Была  возможность  включить  дополнительные  линии
задержки,  что  позволяло  работать  со  словами  в  35  дво¬
ичных  разрядов  (включая  бит  знака).  Вычисления  про¬
изводились  в  двоичной  системе  со  скоростью  от  100  до
15  ООО  операций  в  секунду.  Потребляемая  мощность  -
12  кВт,  занимаемая  площадь  -  20  м2.
 Проект  «EDVAC»  был  закончен  в  1950-м  г.  Компью¬
тер  располагал  встроенными  операциями  сложения,  вы¬
читания  и  умножения,  а  также  программной  реализаци¬
ей  деления;  объем  памяти  составлял  тысячу  44-разряд-
ных  слов.  Компьютер  был  оснащен:  устройством  чтения/

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 записи  с  магнитной  ленты.  Время  операции  сложения
около  1  мс,  умножения  3  мс.
 Компьютер  состоял  из  почти  6  ООО  электровакуумных
ламп  и  12  ООО  диодов,  и  потреблял  56  кВт,  занимал  пло¬
щадь  -  45,5  м2,  имел  массу  -  7  850  кг.  Полный  состав  об¬
служивающего  персонала  -  30  человек  на  каждую  8-часо¬
вую  смену.
 В  1951  г.  Дж  Мочли  и  Дж.  Эккерт  закончили  работы  по
созданию  первого  коммерчески  доступного  компьютера
UNIVAC  (UNIVersal  Automatic  Computer).
 Академик  Сергей  Алексеевич  Лебедев1  (1902-1974),  в
Институте  электротехники  АН  УССР  в  1946-50  гг.  руко¬
водит  работами  по  созданию  МЭСМ  («Малая  Электрон¬
ная  Счетная  Машина»).  Машина  МЭСМ  была  расположе¬
на  в  зале  площадью  около  60  м2.  Общее  количество  элек¬
тронных  ламп  составляет  около  3  500  триодов  и  около
2  500  диодов,  в  том  числе  в  запоминающем  устройстве
2  500  триодов  и  1  500  диодов.  Суммарная  потребляемая
мощность  -  около  25  кВт.
 Рис.  1.17.  Малая  электронная  счетная  машина  (СССР).
 1  Некоторое  время  он  руководил  кафедрой  автоматизации  электрических
систем  МЭИ.

Штыков  В.  В.
 Одновременно  С.  А.  Лебедев  в  Москве  работал  над
созданием  быстродействующей  электронной  счетной  ма¬
шины  (БЭСМ).  Он  сам  разработал  структуру  БЭСМ  и  со¬
ставил  план  реализации  проекта  ее  разработки,  В  апреле
1953  г.  работы  были  завершены.
 В  октябре  1955  г.  в  Дармштадте  (ФРГ)  на  Между¬
народной  конференции  по  электронным  счетным  ма¬
шинам  доклад  С.  А.  Лебедева  произвел  сенсацию,  по¬
скольку  БЭСМ  оказалась  лучшей  ЭВМ  в  Европе.  На
базе  этой  машины  был  начат  серийный  выпуск  ЭВМ
БЭСМ-2.  Машинами  БЭСМ-2  были  оснащены  практи¬
чески  все  крупные  вычислительные  центры  страны.  На
ней  осуществлялись  расчеты  при  запусках  искусствен¬
ных  спутников  Земли  и  первых  космических  кораблей  с
человеком  на  борту.
 В  1997  г.  пионерские  работы  С.  А.  Лебедева  получили
достойное  признание  и  за  рубежом.  Международное  ком¬
пьютерное  общество  IEEE  «Computer  Society»  удостоило
его  своей  высшей  награды  -  медали  “Computer  Pioneer
Award”  за  выдающие  пионерские  работы  в  области  созда¬
ния  вычислительной  техники.
 В  1948  г.  Джон  Бардин  (англ.  John  Bardeen)  (1908-1991),
Уолтер  Хаузер  Браттейн  (англ.  Walter  Houser  Brattain)
(1902-1987),  Уильям  Брэдфорд  Шокли  (англ.  William
Bradford  Shockley)  (1910-1989)  создали  первый  транзистор.
В  1947  г.  был  создан  точечный  транзистор  (Дж.  Бардин  и
У.  Браттайн),  а  в  1948  г.  -  плоскостной  (У.  Шокли).  Около
6-ти  месяцев,  пока  транзистор  не  был  усовершенствован,
изобретение  сохранялось  в  строжайшей  тайне.  Не  было  за¬
регистрировано  никаких  патентов.  Первое  публичное  объ¬
явление  прозвучало  30  июня  1948  г.  Использование  в  ЭВМ
транзисторов  существенно  изменило  ситуацию.  Умень-

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 шились  габариты  и  потребляемая  мощность.  Увеличилось
время  безотказной  работы.
 Еще  в  1959  г.  на  Всесоюзной  конференции  по  вычис¬
лительной  технике  в  Киеве  Виктор  Михайлович  Глуш-
ков  (1923-1982)  высказал  идею  мозгоподобных  структур,
которые  станут  реальностью,  когда  конструктор  сможет
объединить  в  единую  систему  не  тысячи,  а  миллиар¬
ды  элементов  практически  без  каких-либо  ограничений
на  число  соединений  между  этими  элементами.  В  таких
структурах  может  быть  осуществлено  слияние  памяти  с
обработкой  данных,  т.  е.  такое  функционирование  систе¬
мы,  при  котором  данные  обрабатываются  по  всей  памяти
с  максимально  возможной  степенью  распараллеливания
всех  операций.
 В  1974  г.  В.  М.  Глушков  высказал  мнение  о  том,  что
только  разработка  принципиально  новой  ненеймановской
архитектуры  вычислительных  систем  позволит  решить
проблему  построения  супер-ЭВМ  с  неограниченным  ро¬
стом  производительности  при  наращивании  аппаратных
средств.  Дальнейшие  исследования  показали,  что  полная
и  бескомпромиссная  реализация  принципов  построения
рекурсивных  ЭВМ  и  мозгоподобных  структур  при  имев¬
шемся  тогда  уровне  электронной  технологии  невозможна.
В.  М.  Глушков  нашел  решения,  которые  были  положены
в  основу  оригинальной  структуры  высокопроизводитель¬
ной  ЭВМ,  названной  им  макроконвейером.
 В. 	М.  Глушков  не  смог  увидеть  созданные  по  его  идеям
макроконвейерные  ЭВМ  ЕС-2701  и  ЕС-1766,  не  имеющие
аналогов  в  мировой  практике.  Производительность  ЕС-1766
при  использовании  полного  комплекта  процессоров  (256
устройств)  оценивалась  в  полмиллиарда  операций  в  секун¬
ду.  Машины  ЕС-2701  и  ЕС-1766  были  переданы  в  серийное

Штыков  В.  В.
 производство  в  1984-м  и  1987-м  гг.,  соответственно.  К  сожа¬
лению,  машины  столь  мощные,  соперничающие  с  лучшими
американскими  ЭВМ,  и  столь  нужные  науке  и  технике,  были
выпущены  на  заводе  лишь  малой  серией.  А  в  новой  России
им  вообще  не  нашлось  места.
 И  все  же  ЭВМ  был  громоздкими,  а  общение  с  ними
производилось  через  операторов.
 1.11. 	Создание  персонального  компьютера
 Персональный  настольный  компьютер  появился  как
результат  успехов,  достигнутых  в  физике  и  технологи  по¬
лупроводников,  микросхемотехнике,  электромеханике,
когерентной  оптике.
 Программа  работ  по  созданию  ЭВМ,  общение  с  кото¬
рой  доступной  рядовому  пользователю,  была  составлена
еще  в  1958  г.  Борисом  Николаевичем  Малиновским  (род.
1921  г.)  в  стенах  Вычислительного  центра  АН  Украины.
Речь  тогда,  конечно,  не  шла  о  настольной  ЭВМ,  но  техно¬
логический  рывок  микроэлектроники  был  уже  не  за  гора¬
ми.  Отечественному  читателю  будет  полезно  ознакомить¬
ся  с  историей  проекта,  который  опередил  время.
 В  1962  г.  Вычислительный  центр  АН  Украины  был  пре¬
образован  в  Институт  кибернетики.  Через  два-три  года
исследования  института  охватили  практически  все  об¬
ласти  кибернетики.  Научные  отделы  были  объединены
в  секторы  теоретической  и  экономической  кибернетики,
кибернетической  техники,  технической,  биологической,
медицинской  кибернетики.
 В  области  теории  ЭВМ  продолжалось  быстрое  раз¬
витие  абстрактной  и  прикладной  теории  автоматов.  По¬
явились  работы  по  вероятностным  автоматам,  вопросам

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 надежности  функционирования  автоматов,  экономного  и
помехоустойчивого  кодирования.
 В  1958  г.  в  Институте  кибернетики  АН  Украины  при¬
ступили  к  созданию  машины  для  инженерных  расчетов.
Работа  началась  с  разработки  цифрового  вычислительно¬
го  автомата.  В  1963  г  была  запущена  в  серийное  произ¬
водство  машина  «Проминь»  («Промшь»),
 Эта  машина  была,  по  сути,  новым  словом  в  мировой
практике,  имела  в  техническом  отношении  целый  ряд  нов¬
шеств.  Позднее  они  были  использованы  в  машине  для  ин¬
женерных  расчетов  («МИР-1»),  созданной  под  руководст¬
вом  В.  М.  Глушкова  в  1965  г.
 В  1969  г.  была  принята  в  производство  новая,  более  со¬
вершенная  ЭВМ  «МИР-2».  Затем  была  разработана  ЭВМ
«МИР-3».  По  скорости  выполнения  аналитических  пре¬
образований  им  не  было  конкурентов.  Машина  «МИР-2»,
например,  успешно  соревновалась  с  универсальными  ЭВМ
обычной  структуры,  превосходящими  ее  по  номинальному
быстродействию  и  объему  памяти  в  сотни  раз.  На  этой  ма¬
шине  впервые  в  практике  математического  машинострое¬
ния  был  реализован  диалоговый  режим  работы,  использу¬
ющий  дисплей  со  световым  пером,  прообразом  современ¬
ных  сенсорных  экранов.  Все  эти  новшества  позволили
уменьшить  габариты  машины  до  размеров  письменного
стола  (площадь  около  2  м2),  несмотря  на  применение  тран¬
зисторов  и  объемный  монтаж  плат.
 Каждая  из  этих  машин  была  шагом  вперед  на  пути  по¬
строения  разумной  машины  -  стратегического  направле¬
ния  развития  ЭВМ  в  Институте  кибернетики  АН  Украи¬
ны,  целью  которого  являлось  повышение  эффективности
эксплуатации  ЭВМ  путем  упрощения  взаимодействия  че¬
ловека  с  машиной.

Штыков  В.  В.
 Чем  же  ЭВМ  серии  «МИР»  отличались  от  других?
 Во-первых,  тем,  что  у  них  был  значительно  усложнен  ма¬
шинный  язык.  В  то  время  во  всем  мире  господствовала  точка
зрения,  что  машинный  язык  должен  быть  по  возможности
максимально  простым,  а  все  остальное  сделают  программы.
 Рис.  1.18.  ЭВМ  «МИР-1»  для  инженерных  расчетов,
прототип  современных  персональных
компьютеров  (СССР).
 Во-вторых,  при  проектировании  ЭВМ  серии  «МИР»
была  поставлена  задача  -  сделать  машинный  язык  воз¬
можно  более  близким  к  человеческому  языку1.  И  такой
язык  «Аналитик»  был  создан  и  поддержан  оригинальной
системой  его  интерпретации  на  аппаратном  уровне.
 Машины  «МИР»  использовались  во  всех  уголках  Со¬
ветского  Союза.  Их  создание  является  промежуточным
этапом  развития  работ  по  искусственному  интеллекту.
Хотя  он  и  выглядел  пока  еще  довольно  примитивным,  но,
когда  машина  начинала  «щелкать»  интегралы  как  неопре¬
деленные,  так  и  определенные,  находя  нужные  подста¬
новки,  то  это  выглядело  очень  убедительно.
 1  Имеется,  конечно,  в  виду  математический,  а  не  разговорный  язык,  хотя
делались  опыты  и  по  созданию  машин  с  нормальным  человеческим  язы¬
ком.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Успех  в  разработке  ЭВМ  серии  «МИР»  связан  с  отказом
от  доминировавших  в  то  время  взглядов  «западных  авто¬
ритетов».  Так,  в  основу  работы  по  архитектуре  машин  был
положен  последовательный  отказ  от  хорошо  известных
принципов  фон  Неймана.  Появление  именно  таких  прин¬
ципов  не  удивительно.  В  эпоху  ламповых  машин,  когда
каждый  разряд  арифметического  устройства  -  это  мини¬
мум  один  триод,  необходима  простая  машина  с  простыми
командами.  Однако  бурное  развитие  микроэлектроники
и  то,  что  конструктивные  элементы  могут  изготовляться
в  едином  технологическом  процессе,  позволяют  перейти
на  композиционное  конструирование  твердого  тела  для
создания  машинной  среды.  В  этом  случае  принципы  фон
Неймана  не  приемлемы,  а  выход  состоит  в  усложнении
машинного  языка  и  реализации  отдельных  процедур  в  за¬
конченном  виде  на  аппаратном  уровне1.
 В  1967  г.  на  выставке  в  Лондоне,  где  демонстрировалась
ЭВМ  «МИР-1»,  она  была  куплена  американской  фирмой
IBM.  Это  была  первая  (и  единственная)  покупка  советской
ЭВМ  американской  компанией.
 К  сожалению,  возможности  совершенствования  ЭВМ
семейства  «МИР»  были  далеко  не  исчерпаны.  Если  бы
Институт’  кибернетики  АН  Украины  не  прекратил  рабо¬
ты  по  ЭВМ  серии  «МИР»  и  продолжалось  их  развитие  и
производство,  то  Советский  Союз  обладал  бы  лучшей  в
мире  моделью  персональной  ЭВМ  и  неизвестно,  какая  бы
сложилась  политическая  ситуация  в  мире  к  началу  21  в.
 Создание  микросхем  существенно  сократило  размеры
ЭВМ  и  увеличило  их  надежность.  Это  позволило  пере¬
йти  к  разработке  и  производству  малогабаритных  управ¬
ляющих  вычислительных  комплексов  специального
 1  В  дальнейшем  этот  принцип  был  использован  в  сигнальных  процессорах.

Штыков  В.  В.
 назначения.  Достаточно  вспомнить  о  бортовых  ЭВМ  кос¬
мических  аппаратов.
 В  1972  г.  появился  первый  цифровой  микрокомпьютер,
доступный  для  персонального  использования,  а  годом  -
позже  полнофункциональный  персональный  компьютер,
укомплектованный  монитором.
 Вскоре  фирма  «1ВМ»  разработала  ЭВМ  «1ВМ-5100».
Однако  предпринятая  в  1975  г.  попытка  продажи  этого
устройства  была  неудачной.  Коммерческий  успех  пришел
только  в  1981  г.
 Внедрение  персональных  компьютеров  в  повседнев¬
ную  практику  стало  самым  удачным  коммерческим  про¬
ектом  20  в.  То,  что  было  сделано  Г.  Маркони  в  деле  рас¬
пространения  радиосвязи,  повторил  по  отношению  к  пер¬
сональным  компьютерам  Билл  Гейтс  (англ.  William  Henry
«Bill»  Gates)  (род.  1955).
 В  1973  г.  Б.  Гейтс  поступил  на  первый  курс  Гарвардско¬
го  университета.  Во  время  своего  пребывания  в  Гарвар¬
де  он  создал  язык  программирования  BASIC  для  первого
миникомпьютера  «Altair-8800»,  разработанного  компани¬
ей  MITS  (Micro  Instrumentation  and  Telemetry  Systems)  в
1975  г.
 Рис.  1.19.  Компьютер  «Altair-8800».

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 В  1975  г.  Б.  Гейтс  оставил  учебу  в  Гарварде,  решив  пол¬
ностью  посвятить  себя  «Microsoft»,  компании,  которую
он  основал  в  1975  г.  с  Полом  Алленом  (англ.  Paul  Gardner
Allen)  (род.  1953).  Твердо  уверенные  в  том,  что  персональ¬
ный  компьютер  станет  незаменимым  на  каждом  рабочем
месте  и  в  каждом  доме,  они  начали  разрабатывать  про¬
граммное  обеспечение  для  персональных  компьютеров.
 Дар  предвидения  Билла  Гейтса  относительно  развития
персональных  компьютеров  стал  ключевым  фактором
успеха  компании  «Microsoft»  и  индустрии  программного
обеспечения  в  целом.
 Современный  мир  трудно  уже  представить  без  пер¬
сональных  компьютеров.  Однако  следует  отметить,  что
успех  в  значительной  мере  обязан  коммерческой  стороне
дела  -  превращению  ПК  в  бытовой  прибор.  Не  все  шаги
в  этом  направлении  следует  считать  полезными  и  необхо¬
димыми.  Персональный  компьютер  -  это,  прежде  всего,
инструмент  для  профессиональной  деятельности.  Экс¬
плуатация  с  цель  наживы  повседневных  интересов  людей
(и  особенно  детей)  выглядит  аморально.
 1.12. 	Создание  цифровых  систем  связи
 Цифровые  системы  связи,  по  сути,  возникли  вместе  с
электрическим  телеграфом.  После  всех  усовершенство¬
ваний  в  телеграфном  аппарате  П.  JI.  Шиллинга  осталась
одна  магнитная  стрелка,  которая  могла  занимать  два  по¬
ложения  («О»  и  «1»).  Для  передачи  букв  и  цифр  П.  JI.
Шиллинг  изобрел  равномерный  шестизначный  код,  кото¬
рый,  по  существу,  был  двоичным  кодом  символов.  Только
через  40  лет,  в  1875  г.,  Э.  Бодо  предложил  двоичный  код
фиксированной  длины  в  пять  символов.  С  1837  г.  во  всем

Штыков  В.  В.
 мире  стали  использовать  азбуку  С.  Морзе,  каждый  символ
которой  тоже  можно  рассматривать  как  двоичное  число.
 Долгое  время  на  это  сходство  не  обращали  особого
внимания  из-за  отсутствия  приемных  устройств,  способ¬
ных  действовать  с  такими  сигналами,  как  с  цифрами.  Кро¬
ме  того,  развитие  телефонии,  радиовещания,  телевидения
сделало  передачу  сообщений  дискретными  символами
неактуальной.  Однако  телеграфия  продолжала  существо¬
вать  и  совершенствоваться.  Она  с  успехом  использовалась
в  линиях  специальной  связи,  так  как  обеспечивала  более
высокую  помехозащищенность  и  конфиденциальность
при  более  экономном  расходе  энергии.
 Уже  в  конце  20-х  гг.  прошлого  века  даже  в  радиолиниях
стала  ощущаться  нехватка  каналов  связи.  В  телеграфии
способ  увеличения  пропускной  способности  канала  связи
был  предложен  еще  в  19  в.  Э.  Бодо.  При  передаче  дискрет¬
ных  символов  в  промежутках  между  символами  одного
сообщения  можно  передавать  символы  других.  Однако
реальные  сообщения  -  это  в  подавляющем  числе  случае
не  тексты,  а  сведения  о  каких-то  непрерывных  процессах.
Поэтому  на  пути  к  цифровым  линиям  связи  надо  было
преодолеть  сложившиеся  стереотипы  и  создать  новую  си¬
стему  взглядов  на  проблему  передачи  информации.
 Прежде  всего,  надо  было  решиться  на  передачу  диск¬
ретных  значений  сообщения  вместо  непрерывных.  Крите¬
рием  правомерности  такой  замены  является  возможность
восстановления  по  дискретным  значениям  исходного  не¬
прерывного  сообщения  с  заданной  достоверностью.
 Хотя  первая  электрическая  система  цифровой  свя¬
зи  (телеграфная  связь)  уже  существовала  в  19  в.,  начало
того,  что  мы  теперь  считаем  современной  теорией  циф¬
ровой  связи,  следует  из  работ  Г.  Найквиста.  В  1924  г.  он

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 исследовал  проблему  определения  максимальной  скоро¬
сти  передачи,  которую  можно  обеспечить  по  телеграфно¬
му  каналу  с  заданной  полосой  пропускания  Af  без  меж-
символьных  искажений.  Г.  Найквист  рассмотрел  модель
телеграфной  системы,  в  которой  передаваемый  дискрет¬
ный  сигнал  имеет  общую  форму
 Эти  исследования  привели  его  к  заключению,  что  мак¬
симальная  скорость  передачи  равна  2  А/отсчетов  в  секун¬
ду.  Эту  скорость  теперь  называют  скоростью  (чаще  часто¬
той)  Найквиста.  Более  того,  предельное  значение  скорости
передачи  можно  достичь  при  использовании  импульса
 Именно  эта  форма  импульса  допускает  восстановле¬
ние  данных  без  межсимвольных  помех  в  выборочные  мо¬
менты  времени  kT,k-  0,  1,2,....  Таким  образом,  выводы
Г.  Найквиста,  которые  называют  теоремой  Г.  Найквиста,
касаются  проблемы  передачи  дискретного  сигнала  по  не¬
прерывному  каналу  связи.
 В  продолжение  работы  Г.  Найквиста  Р.  Хартли  в  1928  г.
рассмотрел  вопрос  о  количестве  данных,  которые  могут
быть  переданы  надежно  по  каналу  с  ограниченной  поло¬
сой  частот,  если  для  их  передачи  используются  импульсы
со  многими  фиксированными  уровнями  амплитуды.  Он
показал,  что  при  наличии  шума  приемник  может  надеж¬
но  оценивать  амплитуду  принятого  сигнала  с  некоторой
ошибкой  8А.  Это  исследование  привело  Р.  Хартли  к  за¬
ключению,  что  имеется  максимальная  скорость  передачи

Штыков  В.  В.
 данных  по  каналу  с  ограниченной  полосой  частот,  зави¬
сящая  от  максимальной  амплитуды  сигнала  Ашкс  (фикси¬
рованной  максимальной  мощности)  и  величины  допусти¬
мой  ошибки  8А.
 В  1933  г.  В.  А.  Котельников  первым  сформулировал  и
доказал  теорему,  в  которой  речь  идет  о  передаче  непре¬
рывного  сигнала  с  помощью  его  отсчетов  (по  каналу  с
дискретным  временем).  Это  было  сделано  в  наиболее  об¬
щей  постановке.  Для  восстановления  сигнала  было  пред¬
ложено  использовать  ряд  (ряд  Котельникова)
 где  /в  -  верхняя  граница  спектра  сигнала.
 Согласно  теореме  Котельникова,  произвольный  сигнал,
спектр  которого  ограничен  частотой^,  может  быть  вос¬
становлен,  если  известны  его  отсчетные  значения,  взятые
через  равные  промежутки  времени  1/(2  /в).  Позднее  обна¬
ружилось,  что  выводы  теоремы  отсчетов  можно  распро¬
странить  на  одномерные  и  двумерные  изображения  при
их  обработке  матричными  фотоприемниками.
 В  1949  г.  теорема  отсчетов  независимо  была  вновь
сформулирована  и  доказана  К.  Шенноном.  Эта  теорема
имеет  для  техники  связи  исключительное  значение.  Сле¬
дует  отметить,  что  еще  в  начале  20  в.  английскими  мате¬
матиками  Е.  Т.  Уитекером  и  Дж.  М.Уитекером  эта  теоре¬
ма  была  доказана,  как  один  из  частных  математических
результатов  теории  интерполяции  функции.  Однако  это
крупнейшее  научное  достижение  по  праву  связывают  с
именами  В.  А.  Котельникова  и  К.  Шеннона,  так  как  имен¬
но  благодаря  открытию  ими  теоремы  отсчетов,  инжене¬
ры  получили  возможность  создания  цифровых  систем,

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 которые  в  конце  20  в.  произвели  революцию  в  теории
связи.  В  мировой  литературе  за  этой  теоремой  закре¬
пилось  название  -  «Теорема  Уитекера  -  Котельникова  -
Шеннона».
 За  впервые  полученное  строгое  доказательство  зна¬
менитой  теоремы  отсчетов  в  1999  г.  В.  А.  Котельникову
присуждена  престижная  международная  награда  фонда
Э.  Рейна  (Германия).  В  2000  г.  за  фундаментальный  вклад
в  теорию  связи  IEEE  награждает  его  Золотой  медалью  им.
А.  Г.  Белла,  а  также  почетной  наградой  IEEE  -  «Меда¬
лью  2000-летия».  «Академик  Котельников  -  выдающий¬
ся  герой  современности.  Его  заслуги  признаются  во  всем
мире.  Перед  нами  гигант  радиоинженерной  мысли,  кото¬
рый  внес  самый  существенный  вклад  в  развитие  радио¬
связи»,  -  так  оценил  научные  заслуги  В.  А.  Котельникова
Президент  IEEE  проф.  Б.  Айзенштайн.
 Необходимость  перехода  на  дискретный  способ  пере¬
дачи  информации  стала  очевидной  в  процессе  решении
проблемы  обмена  информацией  с  летательными  аппа¬
ратами.  С  борта  аппарата  надо  была  передать  показания
значительного  числа  датчиков  (сигналы  телеметрии),  а  на
борт  послать  команды  (сигналы  телеуправления)  на  боль¬
шое  число  исполнительных  механизмов.  Проблему  надо
было  решить  при  жестких  ограничениях  на  потребление
энергии.  Развитие  космической  техники  свидетельствует,
что  уже  в  50-х  гг.  20  в.  основные  трудности  были  преодо¬
лены.
 С  появлением  ЭВМ  стало  ясно,  что  значение  каждо¬
го  из  дискретных  отчетов  можно  передавать  в  форме
числа.  Это  позволило  сделать  последний  шаг  к  цифро¬
вым  методам  кодирования  информации.  Однако  пред¬
ставление  отчетов  в  форме  двоичных  чисел  не  является

Штыков  В.  В.
 принципиальным  с  теоретической  точки  зрения,  посколь¬
ку  нигде  выше  не  оговаривался  вид  дискретного  сигнала.
Конкретная  форма  представления  информации  становить¬
ся  важной  только  на  этапе  декодирования  сигнала  и  даль¬
нейшей  обработки  результата  (см.  подраздел  3.2).  Таким
образом,  переход  к  цифровому  сигналу  следует  отнести
скорее  к  переходу  на  новую  технику  кодирования,  чем  к
революционному  перевороту.  Однако  фантастические  ре¬
зультаты  этого  перехода  изменили  наши  представления  о
системах  связи  и  собственно  информации.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 2. 	ИНФОРМАЦИОННЫЙ  КАНАЛ  И
КАНАЛ  СВЯЗИ
 Информационный  канал  (ИК)  —  это  совокупность  ис¬
точника  информации,  ее  получателя  и  канала  связи  для  ее
доставки.
 Получателем  информации,  в  конечном  счете,  всегда  явля¬
ется  человек,  так  как  информация  является  продуктом  дея¬
тельности  человеческого  общества1.  Что  касается  источника,
то  в  большинстве  случаев  в  этой  роли  также  выступает  чело¬
век.  Хотя  возможны  и  другие  варианты.  Информация  часто
извлекается  из  сигналов  естественного  происхождения,  на¬
пример,  в  астрономии.  Вы  ориентируетесь  в  пространстве,
получая  изображения  окружающих  предметов.  Но  уже  ис¬
кусственные  источники  информации,  например,  надписи
на  станциях  метрополитена,  строго  говоря,  нельзя  считать
истинными  источниками,  ибо  они  всего  лишь  форма  пред¬
ставления  информации,  созданной  человеком.
 Очень  важным  вопросом  является  скорость  передачи
информации  по  ИК.  Обычно  говорят  о  ее  недостаточности
и  необходимости  ее  увеличения.  Однако,  поскольку  потре¬
бителем  информации  является  человек,  то  скорость  ее  по¬
ступления  должна  быть  согласована  со  скоростью  физио¬
логических  процессов,  а  форма  ее  представления  должна
быть  доступной  для  восприятия  органами  чувств  человека.
 Жизнедеятельность  человека  поддерживается  электрохи¬
мическими  реакциями  на  уровне  молекул  и  ионов.  Харак¬
терное  время  таких  процессов  составляет,  в  лучшем  случае,
 1  В  популярной  и  околонаучной  литературе  можно  встретить  утвержде¬
ния,  что  животные  и  даже  растения  обмениваются  информацией.  На  са¬
мом  деле  они  обмениваются  сигналами.  Яркие  лепестки  цветка  -  это  сиг¬
нал  пчеле.  Если  бутон  не  раскрылся  -  сигнал  другой.  Пчела,  получив  такой
сигнал,  не  сможет  решить,  когда  цветок  распустится  и  ей  снова  следует
прилететь  на  это  место.  Иное  дело  человек!

Штыков  В.  В.
 единицы  миллисекунд.  Это  важно  иметь  в  виду  при  раз¬
работке  систем  связи  и  аппаратуры.  Тактовая  частота  цен¬
трального  процессора  ПК  может  быть  сколь  угодно  высока,
в  то  время  как  считывание  информации  с  экрана  дисплея  не
может  превышать  20-30  полных  кадров  в  секунду.  Ну,  а  вре¬
мя  принятия  человеком  осознанного  решения  на  основании
полученной  информации  измеряется  долями  секунды1.
 Основные  процессы,  происходящие  в  информационном
канале,  станут  более  понятными,  если  изобразить  ИК  в  виде
некоторой  схемы,  которая  отображает  связи  между  его  отдель¬
ными  частями.  Такую  схему  называют  структурной.  В  процес¬
се  обучения  Вы  часто  будете  встречаться  с  такими  схемами.
 2.1. 	Структура  информационного  канала
 На  рис.  2.1  показана  структурная  схема  простейшего  ИК,
который  обеспечивает  обмен  информацией  двух  абонентов.
 Рис.  2.1.  Структура  канала  передачи  информации:  1  -  индивидуаль¬
ное  сознание,  2  -  кодирование,  3  -  преобразование,  4  -  сигнал,  5  -  ка¬
нал  связи,  6  -  обратное  преобразование,  7  -  декодирование,  8  -  ин¬
дивидуальное  сознание,  9  -  принятие  решения,  10  -  действие  (пове¬
дение),  11  -  общественное  сознание,  12  -  другие  сигналы  и  помехи.
 1  Крайне  удивительно,  что  такой  медленный  «центральный  процессор»
способен  быстро  решать  задачи,  недоступные  даже  суперкомпьютеру.  Этот
факт  должен  остудить  пыл  рядовых  пользователей,  да  и  создателей  ЭВМ.
Скорость  вычислений  растет,  но  мастерства  головного  мозга  ЭВМ  так  и  не
может  достичь.  Хотя  и  обратное  утверждение  имеет  силу  -  некоторые  за¬
дачи,  доступные  ЭВМ,  человек  решить  (быстро?)  не  может.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Как  уже  указывалась  выше,  информация  нематериаль¬
на  и  субъективна.  В  схеме,  показанной  на  рис.  2.1,  она
рождается  в  индивидуальном  сознании  (блок  1)  в  еще  не¬
осознанном,  неконтролируемом  виде.  Эту  фазу  принято
называть  подсознанием.  Зигмунд  Фрейд  (нем.  Sigmund
Freud)  (1856-1939)  первым  указал  на  существование  под¬
сознания  и  определил  его  роль  в  поведении  человека.  Да¬
лее  информация  проходит  кодирование  (блок  2).  На  этом
этапе  она  уже  частично  контролируется  человеком  и  су¬
ществует  в  сознании  в  виде  некоторых  образов,  например,
в  форме  «речи  про  себя»  на  родном  языке.  Для  того  что¬
бы  передать  информацию  ей  надо  придать  материальную
форму  -  превратить  в  некоторый  физический  процесс
(сигнал).  Это  происходит  в  преобразователе  (блок  3).
 Результатом  преобразования  является  сигнал  (блок  4).
Поскольку  возможности  человека  ограничены,  то  сигнал
это,  или  колебания  воздуха,  или  изменение  интенсивно¬
сти  отраженного  или  рассеянного  света1.
 Канал  связи  (блок  5)  обеспечивает  доставку  сигнала
(информации)  получателю.  Из  канала  связи  сигнал,  содер¬
жащий  информацию,  поступает  к  потребителю.  Теперь
необходимо  восстановить  первичную  форму  информа¬
ции,  доступную  для  восприятия  человеком.  Прежде  всего
наши  органы  чувств  преобразуют  сигнал  в  нервные  им¬
пульсы,  которые  обрабатываются  головным  мозгом.  Эти
две  процедуры  происходят  в  блоках  6  и  7.  После  преобра¬
зования  мы  получаем  полностью  или  частично  осознан¬
ную  информацию.  Например,  на  начальном  этапе  обуче¬
ния  чтению  многие  дети  произносят  прочитанное  вслух,
или  «про  себя»  (некоторые  шевелят  при  этом  губами).
Однако  в  большинстве  случаев  усвоение  информации
 1  Вряд  ли  можно  всерьез  говорить  о  передачи  на  расстояние  запаха  или
вкуса.  Хотя  поиск  и  исследования  частей  головного  мозга,  ответственных
за  эти  ощущения,  ведутся.

Штыков  В.  В.
 происходит  почти  неконтролируемо.  Извлеченная  ин¬
формация  пополняет  индивидуальное  сознание  (блок  8).
Далее  информация  обязательно  анализируется  с  привле¬
чением  общественного  сознания  (блок  11).  На  основании
этого  анализа  принимается  решение  (блок  9)  и,  наконец,
осуществляется  действие  (блок  10).  Без  этих  двух  за¬
ключительных  этапов  обмен  информацией  теряет  всякий
смысл.  Конечно,  заключительные  этапы  могут  не  совпа¬
дать  по  времени  с  моментом  получения  сигнала.
 С  практической  точки  зрения  важно  иметь  в  виду,  что
передача  и  прием  информации  всегда  происходит  на  фоне
помех  (блок  12).  Выделение  конкретной  информации  обе¬
спечивается  блоком  7.  В  шумном  вагоне  метрополитена  Вы
без  особых  затруднений  ведете  беседу  со  своим  попутчиком,
не  обращая  внимания  на  разговоры  остальных  пассажиров.
 2.2. 	Канал  связи
 Канал  связи  может  быть  естественным  или  искус¬
ственным.
 Естественным  каналом  связи  -  окружающим  простран¬
ством  -  мы  с  Вами  постоянно  пользуемся.  В  этом  канале
нет  никаких  дополнительных  элементов  и  преобразовате¬
лей.  В  нем  используются  только  естественные  природные
явления  -  механические  колебания  воздуха  и  распростра¬
нение  света,  доступные  органам  чувств  человека.  Этот  ка¬
нал  передачи  информации  верой  и  правдой  служит  нам  как
минимум  200  тыс.  лет.
 Искусственный  канал  связи  -  это  некоторое  инже¬
нерно-техническое  сооружение.  Он  может  быть  очень
простым,  а  может  иметь  очень  сложную  структуру.  Имен¬
но  созданием  таких  сооружений  Вы  будете  заниматься  по¬
сле  окончания  университета.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  2.2.  Упрощенная  схема  канала  связи
1  -  сигнал,  2  -  преобразователь  сигнала,  3  -  кодировщик.  4  -  ис¬
точник  носителя.  5  -  линия  связи.  6  -  селектор  сигнала,  7  -  преоб¬
разователь  сигнала,  8  -  декодер,  9  -  преобразование  сигнала  к  ис¬
ходному  виду,  10  -  сигнал  в  исходной  форме.
 Структурная  схемаканаласвязипоказананарис.  2.2.  Сиг¬
нал  (1)  поступает  на  вход  передатчика.  Физическая  при¬
рода  входного  сигнала  может  быть  самой  разнообразной.
Например,  это  могут  быть  звуковые  волны  в  воздухе  или
свет  или  что-то  еще.  Сигнал  преобразуется  в  блоке  2  в
форму,  удобную  для  дальнейшей  обработки.  Если,  напри¬
мер,  сигнал  звуковой,  то  его  удобно  преобразовать  в  элек¬
трический  с  помощью  микрофона.
 Для  дальнейшей  передачи  информации  может  потре¬
боваться  его  кодирование  (блок  3).  Например,  в  мобиль¬
ном  сотовом  телефоне  аналоговый  сигнал  превращается
в  цифровой.  В  зависимости  от  условия  передачи  инфор¬
мации  по  каналу  связи  может  потребоваться  смена  фи¬
зического  носителя.  Если  снова  вернуться  к  мобильному
телефону,  то  в  сотовых  системах  связи  в  качестве  носи¬
теля  используются  электромагнитные  волны  с  частотами
порядка  гигагерца.  Эта  операции  происходит  в  блоке  4.
 Затем  сигнал  в  новой  физической  форме  поступает  в
линию  связи  (блок  5).  В  простейшем  случае  в  роли  линии
связи  выступает  открытое  пространство.  Однако  каналов
связи  теперь  стало  так  много,  что  приходится  применять
специальные  линии  передачи,  не  создающие  помех  дру¬
гим  канала  связи.  Кабельное  телевидение  является  хоро¬
шо  Вам  знакомым  примером  такой  линии.
 передатчик
 приемник

Штыков  В.  В.
 Из  линии  связи  сигнал  попадает  в  приемник.  Посколь¬
ку  по  одной  и  той  же  линии  связи  могут  передаваться  не¬
сколько  сигналов,  то,  прежде  всего,  следует  выделить  тот
из  них,  который  содержит  нужную  информацию  (блок  6).
Именно  это  Вы  делаете,  когда  выбираете  нужный  канал
телевизионного  вещания.
 Далее  следует  преобразовать  сигнал  (блок  7),  так  как
при  смене  физического  носителя  сигнал  изменил  свой
вид.  В  Ваш  мобильный  телефон  с  базовой  станции  (пе¬
редатчик)  поступает  модулированный  высокочастотный
сигнал,  который  содержит  информацию  в  скрытой  форме
(см.  далее  подраздел  4.  3).  Если  предварительно  в  пере¬
датчике  было  проведено  кодирование  сигнала,  то  потре¬
буется  и  обратная  операция  -  декодирование  (блок  8).
 Как  правило,  сигнал  необходимо  вернуть  в  исходной
форме.  Это  преобразование  происходит  в  блоке  9.  На  вы¬
ходе  приемника  мы  имеем  сигнал,  пригодный  для  даль¬
нейшего  использования.
 В  канале  связи  сигнал  попутно  может  использоваться
для  решения  различных  технических  проблем,  напри¬
мер,  для  приведения  в  действие  каких-то  механизмов,  для
управления  движением  объектов  и  т.  п.  Однако  все  это
подлежит  окончательному  преобразованию  в  информа¬
цию  в  сознании  человека.
 Простейшая  схема,  показанная  на  рис  2.2,  может  ис-.
пользоваться  в  блоке  5  на  рис.  2.1  многократно.  Так,  напри¬
мер,  доставка  изображения  на  экран  Вашего  телевизора
в  очень  упрощенном  изложении  выглядит  следующим  об¬
разом.  Сигнал  с  микрофонов  и  телевизионных  камер  по¬
ступает  через  канал  связи  в  режиссерскую  аппаратную.
Здесь  изображение  и  звук  воспроизводятся  мониторами.
Видеорежиссеры  в  соответствии  со  своими  творчески¬
ми  планами  из  нескольких  изображений  монтируют  одно
единственное  изображение,  которое  передается  в  цен¬
тральную  аппаратную.  Здесь  проводится  окончательная
 =  84  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 техническая  обработка  сигнала  перед  пересылкой  его  по
каналу  связи  на  телевизионный  передающий  центр.  Часть
сигналов  записывается  на  видеомагнитофоны,  сигналы  из
студии,  если  этого  требует  видеорежиссер,  смешиваются
с  ранее  записанными  сигналами,  сигналами  с  передвиж¬
ных  станций  и  т.  п.  Проводится  заключительный  контроль
как  технического,  так  информационного  качества.
 Наконец,  подготовленный  сигнал  по  следующему  кана¬
лу  связи  поступает  на  телевизионный  передающий  центр
и  передается  в  свободное  приземное  пространство,,  на
спутник-ретранслятор,  в  кабельные  линии  и  т.  д.1.  И  толь¬
ко  после  этого  сигнал  поступает  на  вход  Вашего  телевизи¬
онного  приемника.  Как  видите,  телевизионное  изображе¬
ние  проходит  длинный,  а  подчас  долгий  путь  по  каналам
связи.  При  этом  сигнал  не  раз  изменяет  свою  форму.
 Как  видите,  в  процессе  обмена  информацией  важную
роль  играют  технические  средства  ее  доставки  от  источ¬
ника  к  потребителю.  Количество  информации,  которым
обладает  человечество,  непрерывно  растет  и,  как  след¬
ствие,  растет  потребность  в  каналах  связи.  На  совре¬
менном  этапе  технического  развития  исключительное
значение  приобрели  радиотехнические  средства  связи.
Разработка  устройств,  аппаратуры,  систем  передачи,
приема,  обработки  информации  как  раз  и  является  по¬
лем  Вашей  будущей  профессиональной  деятельности.
 1  Телевизионные  центры,  радиопередающие  и  ретрансляционные  станции
принадлежат  разным  ведомствам  или  компаниям,  так  что  отдельные  части
каналов  связи  обособлены  не  только  с  инженерно-технической  точки  зре¬
ния,  но  и  организационно.

Штыков  В.  В.
 3. 	СИГНАЛЫ  И  ИХ  МАТЕМАТИЧЕСКИЕ
МОДЕЛИ
 Выше  мы  с  Вами  выяснили,  что  составной  частью  ин¬
формационного  канала  является  канал  связи,  по  которому
информация  передается  в  виде  сигнала.  Дадим  определе¬
ние  сигнала.
 Сигнал  -  это  некий  физический  процесс,  адекватный
передаваемой  информации.
 Сигнал,  которым  Вы  постоянно  пользуетесь  с  момента
появления  на  свет,  это  звук  -  колебания  воздуха.  В  про¬
цессе  передачи  информации  по  каналу  связи  вид  сиг¬
нала  может  не  один  раз  изменится.  Так,  например,  если
Вы  пользуетесь  обычным  телефоном,  то  звуковой  сигнал
преобразуется  в  электрический  сигнал  с  помощью  микро¬
фона.  Ну,  а  если  телефон  мобильный,  то  электрический
сигнал  превращается  в  радиосигнал.  Для  передачи  по  во-
локонно-оптической  линии  связи  (ВОЛС)  радиосигнал
преобразуется  в  бптический.
 С  точки  зрения  передачи  информации,  любой  из  пере¬
численных  выше  процессов  можно  рассматривать  как  но¬
ситель  информации.  Вы  легко  можете  обнаружить  и  дру¬
гие  виды  носителей.  Некоторые  из  них  тут  же  исчезают,
выполнив  свою  функцию,  а  некоторые  живут  тысячелети¬
ями,  многократно  передавая  информацию,  заложенную  в
них.  Так,  например,  долговременным  носителем  инфор¬
мации  является  страница  книги.
 3.1. 	Математические  модели  сигналов
 Каждому  сигналу  можно  поставить  в  соответствие  не¬
которую  математическую  модель.
 Математическая  модель  сигнала  устанавливает  его
связь  (желательно  однозначную)  с  информацией.  Таким

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 образом,  сигнал  можно  рассматривать  и  как  абстрактный,
нематериальный  объект.  Уже  давно  математические  моде¬
ли  сигналов  используются  для  описания  процессов  обме¬
на  информацией.  С  появлением  ЭВМ  роль  таких  моделей
существенно  возросла.  Со  страниц  научных  статей,  книг
и  учебников  они  переселились  в  недра  специализирован¬
ных  ЭВМ  -  сигнальных  процессоров.  Математические
модели  позволяют  классифицировать  сигналы  по  наибо¬
лее  общим  признакам,  отвлекаясь  от  конкретной  формы
физического  процесса,  им  соответствующего.
 Математические  модели  сигналов  стали  такими  распро¬
страненными  среди  специалистов,  что  когда  говорят  «сиг¬
нал»,  почти  всегда  имеют  в  виду  его  математическую  модель.
 С  математической  точки  зрения  сигнал  можно  описать
некоторой  функцией  времени.  На  рис.  3.1  приведен  гра¬
фик  некоторого  сигнала  S(t).  Функция  S(t)  непрерывная
и  однозначная  функция  времени.  Для  реальных  сигналов
однозначность  обязательна,  поскольку  время  течет  в  одном
направлении  (если  бы  это  было  не  так  -  как  много  оши¬
бок  можно  было  бы  исправить!).  Значению  функции  S(t)  в
любой  момент  времени  соответствует  значение  сигнала  -
реального  непрерывного  физического  процесса.  Это  озна¬
чает,  что  математическая  модель  аналогична  физическому
сигналу,  а,  следовательно,  и  передаваемой  информации.
 Рис.  3.1.  Математическая  модель  реального  сигнала.

Штыков  В.  В.
 Математические  модели  сигналов  играют  чрезвычайно
важную  роль  при  разработке  принципов  передачи,  приема
и  обработки  информации,  а  также  на  этапе  проектирова¬
ния  аппаратуры  и  систем  связи.  Это  связано  с  тем,  что  та¬
кие  модели  позволяют  проводить  анализ  процессов  в  ин¬
формационном  канале  с  использованием  математических
методов,  а,  следовательно,  в  наиболее  общей  постановке.
В  результате  выявляются  фундаментальные  закономерно¬
сти,  которые  оберегают  разработчиков  от  неоправданных
расходов  времени  и  средств  на  разработку  заведомо  не¬
осуществимых  идей.
 Математические  модели  легли  в  основу  всех  разделов
радиотехники  -  от  теории  цепей  и  сигналов  до  статисти¬
ческой  радиотехники  и  современной  теории  информации.
 1.  2.  Виды  сигналов
 Математическую  модель,  описанную  выше,  принято
называть  аналоговым  сигналом.  Иногда  говорят  о  не¬
прерывном  сигнале,  что  ближе  к  метаматематической
модели.
 Однако,  если  обратится  к  телеграфии,  то  легко  обнару¬
жить,  что  с  математической  точки  зрения  сигнал  может
быть  и  дискретным.  Передача  ведется  дискретно  симво¬
лами  азбуки.  Мы  уже  затрагивали  этот  вопрос.  Всерьез  за¬
нялись  дискретными  сигналами  в  30-х  гг.  прошлого  века  в
связи  с  нехваткой  каналов  связи.  Оказалось,  что  без  суще¬
ственной  потери  информации  непрерывный  (аналоговый)
сигнал  можно  заменить  его  дискретными  значениями  -
отсчетами  (см.  раздел  1).  Такой  сигнал  принято  называть
дискретным  сигналом.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  3.2.  Математическая  модель  дискретного  сигнала.
 На  рис.  3.2  приведена  иллюстрация  процедуры  дискре¬
тизации  математического  сигнала.  Отсчеты  функции  бе¬
рутся  с  равномерным  шагом  по  оси  времени.  Вы  видите,
что  мелкие  (быстрые)  подробности  в  результате  дискрети¬
зации  исчезают,  но  общая  закономерность  поведения  сиг¬
нала  сохраняется.  В  промежутках  между  отсчетами  одного
сигнала  можно  передавать  отсчеты  других  сигналов.
 Так  идея  Э.  Бодо  нашла  свое  применение  в  телефонии.
 Рис.  3.3.  Реальный  дискретный  (импульсный)  сигнал.
 Вид  реального  сигнала,  соответствующего  дискретному
математическому  сигналу,  показан  на  рис.  3.3.  Отсчетам

Штыков  В.  В.
 сигнала  ставятся  в  соответствие  достаточно  короткие  им¬
пульсы,  высота  которых  равна  значению  сигнала  в  точке
отсчета1.  Такой  сигнал  называют  импульсным  сигналом.
 Выше  мы  говорили  о  том,  что  получателем  инфор¬
мации,  в  конечном  счете,  является  человек.  Поэтому  на
выходе  канала  связи  дискретный  сигнал  должен  быть
преобразован  в  непрерывный  (аналоговый)  сигнал.
Ясно,  что  обратное  восстановление  происходит  с  ошиб¬
кой.  Однако  всегда  можно  установить  допустимую  по¬
грешность  восстановления.  Ошибка  восстановления
увеличивается  при  действии  на  канал  связи  помехи.  В
процессе  развития  систем  связи  были  предложены  ме¬
тоды  уменьшения  влияния  помех  на  дискретный  сиг¬
нал.  Об  этих  методах  вы  узнаете  при  изучении  специ¬
альных  дисциплин.
 Появление  ЭВМ  позволило  сделать  еще  один,  возможно
самый  важный,  шаг  в  технике  передачи  информации  -  шаг
к  передаче  дискретных  отсчетов  в  форме  двоичных  чисел.
 Кодирование  информации  с  использованием  двух  со¬
стояний  нам  уже  известно.  В  телеграфии  это  первым  сде¬
лал  П.  JT.  Шиллинг,  который  предложил  шестизначный
равномерный  код.  Затем  появился  неравномерный  код
 С. 	Морзе.  В  телеграфии  сигнал  представляет  собой  бук¬
вы  и  цифры.  Поэтому  очень  скоро  появились  устройства
преобразования  символов  в  импульсный  код  и  обратно.  С
непрерывными  сигналами  ситуация  сложнее.
 Во-первых,  значение  сигнала  в  точке  отсчета  величина
непрерывная,  а  двоичные  числа  дискретны  и  имеют  огра¬
ничения  из-за  конечной  разрядности.
 Во-вторых,  надо  было  не  только  превратить  отсчет  в
число,  но  восстановить  исходный  непрерывный  сигнал.
 1  Такую  процедуру  называют  амплитудно-импульсной  модуляцией.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Все  проблемы  были  решены  благодаря  прогрессу  ми¬
кроэлектронных  технологий.  В  70-х  гг.  прошлого  века
инженеры  получили  в  свое  распоряжение  устройства
преобразования  аналогового  сигнала  в  цифровой  (АЦП)
и  цифрового  в  аналоговый  (ЦАП).  Это  привело  к  стреми¬
тельному  развитию  цифровых  систем  передачи,  приема,
обработки  и  хранения  сигналов.
 Иллюстрация  цифровой  формы  представления  отсче¬
тов  приведена  на  рис.  3.4.  Кодирование  ведется  четырех¬
разрядными  двоичными  числами.  Обратите  внимание  на
ошибки,  вызванные  конечной  разрядностью  чисел  (так
называемый  шум  квантования).
 Рис.  3.4.  Математическая  модель  цифрового  сигнала.
 На  рис.  3.5.  показан  реальный  сигнал,  наделенный
свойствами  числа  в  соответствии  с  моделью  рис.  3.4.  По
виду  графика  нет  никакой  возможности  установить  яв¬
ляется  ли  данный  сигнал  цифровым  или  это  всего  лишь
некоторая  последовательность  импульсов,  неравномерно
расположенных  на  оси  времени.  Преобразование  в  число
станет  возможным,  только  если  будут  известны  принци¬
пы  кодирования  и,  что  не  менее  важно,  начальная  точка

Штыков  В.  В.
 отсчета  времени.  До  процедуры  декодирования  вообще  не
важно,  что  это  за  сигнал1.
 Рис.  3.5.  Вид  реального  (аналогового)  сигнала,
соответствующего  цифровому  представлению  дискретных
отсчетов  на  рис.  3.4.
 Математические  модели  сигналов,  о  которых  шла  речь,
можно  представить  в  виде  некоторой  диаграммы.  Эта  диа¬
грамма  показана  на  рис.  3.5.
 Рис.  3.6.  Виды  сигналов.
 1  Принцип  действия  всех  цифровых  устройств,  включая  ЭВМ  и  Ваш  ПК,
базируется  на  реальных,  непрерывных  (аналоговых)  физических  явлениях
в  реальных  физических  объектах  (электрических  цепях).  Переход  на  циф¬
ровую  форму  представления  информации  связан  исключительно  с  тем,  что
мы  наделяем  эти  процессы  свойствами  числа.  Это  всего  лишь  математи¬
ческая  модель,  которая  позволяет  обращаться  с  такими  сигналами  как  с
числами.  Этого  можно  было  бы  и  не  делать,  но  тогда  описание  процесса
обработки  сигнала  стали  бы  крайне  громоздкими.
 Непрерывные
 (аналоговые)
 Сигналы
 Дискретные
 Импульсные
 Цифровые

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Возможно,  Вы  обратили  внимание  на  то,  что  дискрет¬
ные,  а  тем  более  цифровые  сигналы,  недостоверно  вос¬
производят  информацию.  Да,  это  действительно  так.  Воз¬
никает  вопрос,  почему  же  в  современных  системах  связи
все  шире  используются  именно  такие  сигналы.  Преиму¬
щества  дискретных  сигналов  заключаются,  во-первых,
в  том,  что  появляется  возможность  уплотнения  каналов
связи.  Во-вторых,  цифровая  форма  сигналов  позволяет
реализовать  такие  численные  математические  методы
обработки  сигнала,  которые  не  доступны  аналоговым
устройствам.  Это  преимущество  особенно  отчетливо  про¬
является  при  наличии  в  канале  связи  шумов  и  помех.
 Как  видите,  радиоинженер  должен  владеть  мате¬
матикой,  которая  положена  в  основу  теоретического
фундамента  радиотехники,  радиоэлектроники  и  связи.
 На  современном  этапе  развития  методов  и  тех¬
нических  средств  обработки  информации  невоз¬
можно  обойтись  без  навыков  программирования,  а
профессиональное  программирование  невозможно  без
владения  математикой.

Штыков  В.  В.
 4. 	ГАРМОНИЧЕСКОЕ  КОЛЕБАНИЕ  В  РОЛИ
НОСИТЕЛЯ  ИНФОРМАЦИИ
 Гармоническое  колебание  как  математическая  модель
носителя  информации  охватывает  большое  число  разно¬
образных  физических  процессов,  которые  можно  исполь¬
зовать  для  передачи  информации.  Это  связано  с  тем,  что,
как  Вы  узнаете  из  курсов  физики  и  математики,  многие
системы  совершают  движение  по  гармоническому  закону
вполне  естественным  образом.  Это,  в  свою  очередь,  озна¬
чает,  что  такую  форму  движения  достаточно  легко  полу¬
чить  практически.  Вы  уже  знакомы  с  системами,  совер¬
шающими  гармонические  (точнее,  почти  гармонические)
колебания.  Вспомните,  как  Вы  раскачивались  на  качелях.
Ритмичные  движения  ног  порождали  незатухающие  коле¬
бания  механического  маятника,  которым  и  являются  каче¬
ли.  Пара  тренировок  -  и  вот  Вы  уже  лихо  взлетаете  вверх
и  падаете  вниз.
 Можно  предложить  несколько  способов  отображения
гармонического  колебания
 4.1. 	Способы  представления  гармонического
колебания
 Аналитическая  форма  -  это  запись  закономерности  в
виде  формулы
 м(0  =  Um  cos(cot  +  ф).
 Графическое  представление,  которое  получается  в  ре¬
зультате  построения  графика  этой  функции,  дает  нагляд¬
ное  представление  о  ее  свойствах.
 =  94  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  4.1.  Гармоническое  колебание.
 На  рис.  4.1  показано  семейство  графиков  гармоническо¬
го  колебания  для  трех  значений  угла  <р.  Глядя  на  рисунок,
легко  установить  параметры  гармонического  колебания.
 Во-первых,  гармоническое  колебание  изменяется  во
времени  периодически.  Период  колебания  равен  Т.  Во-
вторых,  его  амплитуда  (максимальное  значение)  равна
U  .  Скорость  изменения  колебания  во  времени  определя¬
ется  круговой  частотой  со,  которая  численно  равна  скоро¬
сти  изменения  аргумента  косинуса  и  измеряется  в  рад/с.
В  инженерной  практике  вместо  круговой  частоты  ис¬
пользуют  циклическую  частоту  (или  просто  -  частоту)
/  =  1/Т,  которая  показывает  какое  число  периодов,  укла¬
дывается  на  отрезке  времени  в  одну  секунду.  Циклическая
частота  измеряется  в  герцах  (Гц).  Наконец,  ср  -  начальная
фаза  колебания.  Для  одиночного  гармонического  колеба¬
ния  в  фазе  мало  смысла,  но  когда  колебаний  несколько,  то
Ф  дает  представление  о  расположении  колебаний  на  оси
времени  друг  относительно  друга.  Если  ф  >  0,  то  второе
колебание  сдвинуто  влево,  т.  е.  опережает  первое,  а  если
ф  <  0,  то  наоборот  (см.  рис.  4.1).

Штыков  В.  В.
 Представление  гармонических  колебаний  в  виде  век¬
торов  на  плоскости  делает  очень  наглядным  фазовые  и
амплитудные  соотношения  между  ними.  Строгое  обосно¬
вание  этого  приема  Вам  изложат  на  старших  курсах.  Мы
же  поступим  формально.
 Обратите  внимание,  что  если  частота  колебания  задана,
то  все  значения  на  оси  времени  становятся  известными,
если  известны  начальная  фаза  и  амплитуда,  т.  е.  значение
u(t)  при  t  =  0,  равное
 u(t  =  0)  =  Um  cos(<|>).
 Если  принять  TJm  за  гипотенузу  прямоугольного  треу¬
гольника,  то  u(t=0)  будет  выступать  в  роли  его  катета.  Сле¬
довательно,  гармоническому  колебанию  можно  поставить
в  соответствие  рис.  4.2.
 Um  cos(cp)
 Рис  4.2.  векторная  диаграмма.
 Отрезок,  имеющий  длину  и  направление,  в  математике
рассматривается  как  вектор.  На  рис  4.2  гипотенуза  изо¬
бражена  в  виде  вектора  длиной  Um,  который  образует  угол
Ф  >  0  с  горизонтальной  осью.  Такое  представление  гар¬
монического  колебания  называют  векторной  диаграммой.
 Удобство  использования  векторной  диаграммы  стано¬
виться  явным  при  сложении  нескольких  гармонических
 =  96

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 колебаний.  Вот  простой,  но  очень  показательный  пример.
Пусть
 u(t)  =  l,0cos(cof  +  45°)  +  l,0cos(oof  -  45°).
 Конечно,  можно  воспользоваться  формулами  тригоно¬
метрии.  При  равных  амплитудах  это  сделать  нетрудно.
Но  посмотрите,  насколько  проще  решается  эта  задача  с
помощью  векторной  диаграммы.  На  рис  4.3  изображены
исходные  вектора  и  суммарный  вектор.  Ответ  очевиден:
 u(t)  =  l,0cos(atf  +  45°)  +  l,Ocos(co?-45°)  =  V2cos(<of)-
 Рис.  4.3.  Сложение  двух  гармонических  колебаний.
 Вы  можете  возразить,  что  графическое  сложение  векто¬
ров  не  очень-то  точная  процедура.  Да,  это  действительно
так.  Однако  в  инженерной  практике  очень  часто  из-за  де¬
фицита  времени  достаточно  и  приближенного  качествен¬
ного  ответа.  Нужно  также  помнить  и  том,  что  точность
номиналов  комплектующих  изделий  редко  превышает
10%.  Наконец,  получив  приближенный  ответ,  можно  его
уточнить,  обратившись  к  компьютеру  (если  это  нужно  и
потеря  времени  оправдана).
 ==  97  =

Штыков  В.  В.
 4.2. 	Спектральное  представление  сложных
сигналов
 Реальные  сигналы  имеют  сложную  форму,  которая  значи¬
тельно  отличается  от  простого  гармонического  колебания.  В
этом  отношении  хорошим  примером  является  музыкальный
аккорд,  состоящий  из  нескольких  гармонических  колебаний
(нот).  Такой  сигнал  удобно  представить  в  виде  спектральной
диаграммы,  которая  дает  наглядное  представление  об  ампли¬
тудных  и  частотных  соотношениях  между  гармоническими
составляющими.  Рассмотрим,  как  это  делается.
 На  рис  4.4  показан  график  изменения  звукового  дав¬
ления  (звучания)  большого  мажорного  аккорда  в  первой
октаве.  Как  видите,  форма  сигнала  чрезвычайно  сложна.
Нет  никакой  возможности  только  по  его  виду  повторить
звучание.  Конечно,  при  наличии  музыкального  слуха  ак¬
корд  можно  воспроизвести,  но  как  быть,  если  звучание
аккорда  неизвестно  или  память  подводит.  Музыканты  на¬
шли  выход  из  этого  положения.
 Рис.  4.4.  Графическое  представление  «звучания»
септаккорда  1-ой  октавы.
 Для  обмена  музыкальными  произведениями  была  изо¬
бретена  нотная  грамота.  Септаккорд  состоит  из  четырех
простых  гармонических  колебаний  (нот).  Используя  пра¬

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 вила  нотной  грамоты  музыканты,  изображают  его  на  нот¬
ном  стане,  так  как  показано  на  рис.  4.5.
 Однако  такой  способ  представления  нельзя  распро¬
странить  на  произвольные  сигналы.
 Во-первых,  музыкальные  звуки  строятся  на  основе
дискретного  набора  нот  (частот),  в  то  время  как  реальные
сигналы  могут  содержать  гармонические  колебания  лю¬
бых  произвольных  частот.
 Во-вторых,  в  музыке  ноты  звучат  конечное  время  и
могут  иметь  разную  громкость.  И  это  очень  важно  при
исполнении  музыкального  произведения.  Длительность
звучания  задают  дискретными  дробными  соотношениями
с  помощью  специальных  знаков.  Абсолютные  значения
длительности  и  громкости  носят  субъективный  характер.
Это  открывает  творческий  простор  для  исполнителя,  но
совершенно  недопустимо  в  точных  науках.
 В  начале  19  в.  Ж.  Фурье1  создал  аналитическую  теорию
теплопроводности.  Для  решения  уравнений  он  предаю-
 1  Жан  Батист  Жозеф  Фурье  (фр.  Jean  Baptiste  Joseph  Fourier)  (1768-1830),
французский  математик  и  физик.  Его  имя  внесено  в  список  величайших
ученых  Франции,  помещенный  на  первом  этаже  Эйфелевой  башни.  Пред¬
ставление  функции  в  виде  рядов  тригонометрических  функций  (ряда  Фу¬
рье)  и  интегралов  от  них  (преобразование  Фурье)  стало  исключительно
мощным  инструментом  математического  исследования  самых  разных  за¬
дач  —  особенно  там,  где  есть  волны  и  колебания.  А  этот  круг  чрезвычайно
широк  —  астрономия,  акустика,  теория  приливов,  радиотехника  и  др.  В
курсе  математики  Вам  изложат  эти  методы,  а  затем  Вы  постоянно  будете
сталкиваться  с  ними  в  специальных  дисциплинах.
 Рис.  4.5.  Запись  септаккорда  с  помощью
нотных  знаков.
 =  99

Штыков  В.  В.
 жил  метод,  основанный  на  разложении  функции  в  триго¬
нометрические  ряды.  Это  метод  положен  в  основу  спект¬
рального  представления  сложных  сигналов.
 В  научной  и  инженерной  практике  спектральный  со¬
став  сложных  сигналов  изображают  в  виде  так  называе¬
мой  спектральной  диаграммы.  На  рис.  4.6  показан  спектр
музыкального  аккорда  на  отрезке  времени  его  звучания.
 Амплитуда
 0.2
 Рис.  4.6.  Спектральная  диаграмма  музыкального
аккорда.
 Этому  спектру  соответствует  следующая  аналитиче¬
ская  форма  записи
 S  (  t)  =  0,2  sin  (2я  Fm  2~%  j  +  0,2  sin  12л  Fm  2~%2  J  +
 1  +  0,2  sin  12л  2~%2)  +  0,2  sin  (2п  FJUS  2&  J
 где  440  Гц  -  частота  ноты  «Ля»  первой  октавы.  Гра¬
фик  этой  функции  был  уже  показан  на  рис.  4.4.
 Представление  сигналов  в  виде  спектров  является  не
только  наглядным,  но  очень  важным  элементом  анализа
преобразования  сигналов  в  канале  связи.  Уже  в  следую¬
щем  параграфе  мы  с  Вами  воспользуемся  этим  приемом.
 =  100  =
 ' 	~ 	<Т.
 о 	Ми  Соль  Си
 Q  О
 A/S  А  А  А  I  А  А  А
 Частота,  Гц

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 4.3. 	Модулированные  сигналы
 Передача  информации  с  помощью  гармонического  ко¬
лебания  осуществляется  с  помощью  модуляции  (измене¬
ния)  его  параметров.  Это  необходимо  потому,  что  само
гармоническое  колебание  содержит  минимум  информа¬
ции.  Если  такой  сигнал  принят,  то  мы  получим  сведения
только  о  трех  его  параметрах  -  амплитуде,  частоте  и  фазе.
 Поскольку  мы  располагаем  тремя  параметрами,  воз¬
можны  три  вида  модуляции:  амплитудная  модуляция
(AM),  частотная  модуляция  (ЧМ)  и  фазовая  модуляция
(ФМ).  Частотную  и  фазовую  модуляцию  иногда  объеди¬
няют  в  так  называемую  угловую  модуляцию.
 Первой  появилась  амплитудная  модуляция1.  Ее  легче
получить  и  из  нее  проще  выделить  исходный  сигнал.  Если
некоторый  сигнал  S(t)  передается  с  использованием  ам¬
плитудной  модуляции,  то  в  соответствии  с  ним  изменяет¬
ся  амплитуда  колебания.  Поскольку  амплитуда  величина
положительная,  а  сигнал  может  быть  знакопеременным,
приходится  к  нему  добавлять  некоторую  константу.
 На  рис.  4.7  показан  вид  АМ-колебания,  с  помощью  ко¬
торого  передается  гармонический  сигнал  S(t)  =  «S'  cos(Qt).
Такое  модулированное  колебание  имеет  следующий  вид
 Его  называют  однотональным  амплитудно-модулиро-
ванным  сигналом.  Константа  М  называется  коэффициен¬
том  модуляции.  Она  может  изменяться  от  0  до  1.  Исход¬
ное  гармоническое  колебание  называется  несущим  коле¬
банием.  Частота  несущего  колебания  -  со0  Штрихрвую
 1  Амплитудную  модуляцию  изобрел  Р.  О.  Фессенден.  В  1906  г.  он  провел
первую  радиопередачу  музыки  и  речи.

Штыков  В.  В.
 линию  называют  огибающей  АМ-колебания.  Она  повто¬
ряет  исходный  сигнал.  Однако  само  АМ-колебание  со¬
впадает  с  сигналом  только  в  дискретных  точках.  Поэто¬
му  для  удовлетворительного  восстановления  сигнала  из
АМ-колебания  необходимо,  чтобы  частота  несущей  была
раз  в  10  выше  частоты  передаваемого  сигнала.  Если  при¬
нять  максимальную  частоту  звука  равной  10  кГц,  то  для
передачи  его  с  помощью  AM  колебания  несущая  частота
должна  быть  не  менее  ~  100  кГц.
 Рис.4.7.  Сигнал  с  однотональной  амплитудной
модуляцией.
 Однотональный  амплитудно-модулированный  сигнал
можно  представит  в  виде  суммы  трех  гармонических  ко¬
лебаний.  Действительно,  используя  тригонометрические
формулы,  получаем
 Три  гармонические  составляющие  AM  сигнала  можно
изобразить  в  виде  спектральной  диаграммы.  Ее  вид  по¬
казан  на  рис.  4.8.
 =  102  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.4.8.  Спектр  амплитудно-модулированного  сигнала.
 Слева  и  справа  от  несущей  частоты  присутствуют  коле¬
бания  боковых  частот.  Колебание  с  частотой  соВБ  =  со0  +  Q  -
это  колебание  верхней  боковой  частоты,  а  с  частотой
®нб  =  со0  -  П  —  нижней  боковой  частоты.
 Для  произвольного  сигнала  S(t)  амплитуцно-модулиро-
ванное  колебание  имеет  вид:
 Каждой  спектральной  составляющей  исходного  сигна¬
ла  будет  соответствовать  пара  боковых  частот.  В  качестве
примера  на  рис.  4.9  показан  спектр  АМ-сигнала,  передаю¬
щего  септаккорд.  Гармонические  составляющие  аккорда
образуют  слева  и  справа  полосы  боковых  частот.  Следо¬
вания  нот  в  этих  полосах  зеркальны  относительно  несу¬
щей  частоты.  Все  пять  гармонических  колебаний  имеют
высокую  частоту  и  недоступны  для  нашего  слухового  ап¬
парата.  Для  восстановления  исходного  сигнала  придется
провести  обратную  процедуру  -  демодуляцию,  или  детек¬
тирование.
 =  юз  —
 Амплитуда

Штыков  В.  В.
 Амплитуда
 Боковые  частоты
 Рис.  4.9.  Спектр  гармонического  сигнала,  промоделированного
по  амплитуде  септаккордом.
 Амплитудная  модуляция  применяется  для  радиовеща¬
ния  на  длинных  и  средних  волнах.  Сигнал  изображения  в
телевидении  передается  одной  из  разновидностей  такой
модуляции.
 При  частотной  модуляции  в  соответствии  с  передавае¬
мым  сигналом  изменяется  частота1.  Пусть  S(t)  имеет  вид,
показанный  на  рис.  4.10.  По  такому  же  закону  при  частот¬
ной  модуляции  будет  меняться  частота  колебания.
 Рис.  4.10.  Вид  исходного  сигнала.
 Вид  частотно-модулированного  сигнала  показан  на
рис.  4.11.  Хорошо  видно,  что  расстояние  между  нулями
функции  изменяются.  Однако  между  этими  точками  аргу¬
мент  косинуса  нелинейным  образом  изменяется  во  време¬
ни.  Для  такого  колебания  обычное  понятие  частоты  теряет
 1  Частотная  модуляция  предложена  Э.  Амстронгом.  В  1933  г.  он  получил
патент  на  этот  вид  модуляции.
 =  104  =
 Боковые  частоты

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 смысл,  а  это  означает,  что  сигнал  S(t)  невозможно  восста¬
новить.  Положение  можно  поправить,  если  потребовать,
чтобы  частота  колебания  очень  мало  менялась  за  время
его  периода.  Это  требование  гораздо  более  жесткое,  чем
для  АМ-колебания.  Частота  несущего  колебания  должна
быть  в  несколько  сотен  раз  выше  частоты  передаваемого
сигнала.  Так  для  передачи  звукового  сигнала  с  частотой
10  кГц  несущая  частота  должна  быть  не  ниже  ~10  МГц.
 Рис.  4.11.  Частотно-модулированный  сигнал.
 Спектр  колебания  с  частотной  модуляцией  имеет  очень
сложный  вид.  Вам  расскажут  о  нем  на  старших  курсах  в
специальных  дисциплинах.
 Основное  преимущество  частотной  модуляции  состоит
в  меньшем  влиянии  помех  на  информацию.  Обычно  поме¬
хи  складываются  с  полезным  сигналом  и  искажают  закон
изменения  во  времени  его  огибающей,  мало  влияя  на  его
частоту1.  По  этой  причине  высококачественное  вещание
ведется  с  использованием  частотной  модуляции.
 1  Во  всех  телевизионных  стандартах  изображение  предается  с  помощью
одной  из  разновидностей  амплитудной  модуляции,  а  звуковое  сопрово¬
ждение  -  с  помощью  частотной.  Поэтому  помехи  почти  не  действуют  на
звук,  но  сильно  сказываются  на  качестве  изображения.  Вы  можете  наблю¬
дать  это  различие  при  приеме  телевизионного  сигнала  за  городской  чер¬
той  на  внешнюю  антенну.  В  городе  применяется  кабельное  телевидение,  и
действие  помех  сведено  к  минимуму.
 =  105  =

Штыков  В.  В.
 Частотная  модуляция  используется  для  высококачест¬
венного  радиовещания  на  ультракоротких  волнах  (часто¬
ты  порядка  100  МГц)1.  Звуковое  сопровождение  в  телеви¬
зионном  вещании  передается  также  с  помощью  частотной
модуляции.
 Фазовая  модуляция  используется  в  ограниченном  чис¬
ле  специальных  случаев.  Поэтому  оставим  ее  изучение  на
более  позднее  время.
 Как  видите,  гармонические  функции  широко  исполь¬
зуются  при  решении  практических  задач  радиосвязи.
 Поэтому  Вы  должны  хорошо  знать  основные  по¬
ложения  элементарной  геометрии  и  тригонометрии
и  уметь  их  применять.  Курс  высшей  математики  су¬
щественно  расширит  Ваши  знания  в  этих  областях.
 1 	Так,  что  «105  БМ»  (англ.  «One  О  Five  FM»,  а  не  рус.  «Сто  пять  ФМ»!)  -  это
всего  лишь  англоязычная  аббревиатура  вещания  на  частоте  105  МГц  с  ча¬
стотной  модуляцией  (Frequency  Modulation).  В  русском  варианте  -  «УКВ  ЧМ
на  частоте  105  МГц»  (длинновато,  но  правильно).
 =  106  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 5. 	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ  ПОЛЯ  И  ВОЛНЫ
КАК  НОСИТЕЛИ  ИНФОРМАЦИИ
 Электромагнитные  поля  и  волны  оказались  очень
удобным  носителем  информации.  Это,  прежде  всего,  свя¬
зано  с  тем,  что  они  способны  распространяться  в  свобод¬
ном  пространстве  со  скоростью  с  ~  3  108м  (300  тыс.  км)
в  секунду.
 Свойства  электромагнитных  волн  теоретически  опи¬
сал  в  1873  г.  Дж.  Максвелл  (см.  раздел  1).  Уравнения
Максвелла  показывают,  что  распространение  электро¬
магнитных  волн  сопровождается  непрерывным  превра¬
щением  переменных  электрического  и  магнитного  полей
друг  в  друга.  Это  превращение  требует  времени  и  поэто¬
му  скорость  движения  поля  велика,  но  конечна.
 Это  чрезвычайно  важное  обстоятельство  в  формиро¬
вании  современного  представления  об  устройстве  окру¬
жающего  нас  мира.
 Дело  в  том,  что  до  появления  теории  Максвелла  су¬
ществовала  теория  дальнодействия,  которая  основыва¬
ется  на  том,  что  тела  взаимодействуют  друг  с  другом
посредством  механических  сил  на  любом  расстоянии  и
действие  этих  сил  передается  между  ними  с  бесконечно
большой  скоростью.  Из  уравнений  Максвелла  следует,
что  силовое  взаимодействие  тел  на  расстоянии  проис¬
ходит  посредством  электромагнитного  поля,  которое
распространяется  в  пространстве  с  конечной  скоростью
(бл  изкод  ействие).
 Первоначально  передача  воздействия  через  пустоту  ка¬
залась  невозможной.  Поэтому  некоторое  время  считалось,
что  электромагнитные  волны,  наподобие  акустических
 =  107  =

Штыков  В.  В.
 волн,  распространяются  в  некоторой  материальной  сре-
де  -  эфире1.
 Американский  физик  А.  А.  Майкельсон2  в1881г.ив1887г.
провел  тщательные  эксперименты,  с  помощью  которых  он
пытался  найти  разницу  в  скорости  распространения  света
вдоль  и  поперек  направления  орбитального  движения  Зем¬
ли.  В  его  опытах  и  последующих  опытах  других  исследо¬
вателей  разность  скоростей  не  была  обнаружена.  Таким  об¬
разом,  для  объяснения  распространения  электромагнитных
волн  в  привлечении  теории  эфира  нет  необходимости3.
 Важно  также,  что  волны,  приходящие  от  разных  источни¬
ков,  необходимо  складывать  с  учетом  их  запаздывания,  т.  е.
так,  как  мы  с  Вами  делали  в  разделе  4.  Это  существенно  ус¬
ложняет  картину  многих  явлений.  С  такими  явлениями  мы
с  вами  познакомимся  в  следующих  параграфах.
 1 	Эфир  (светоносный  эфир,  др.  греч.  ai0r|p  —  верхний  слой  воздуха;  лат.  aether)  -
термин,  обозначавший  в  истории  физики  гипотетическую  всепроникающую
среду,  колебания  которой  обнаруживают  себя  как  свет  или  электромагнитные
волны.  Изначально,  в  древнегреческой  мифологии  термин  «эфир»  обозначал
верхний  (горный),  особо  тонкий  (разреженный),  прозрачный  и  лучезарный
слой  воздуха,  которым  дышат  боги.  Следовательно,  этот  термин  может  иметь
только  единственное  число.  Поэтому  штампы,  внедренные  в  словесную  прак¬
тику  журналистами  типа  «прямой  эфир»,  «наш  эфир»  и  т.  п.,  выглядят  более
чем  странно.  В  отечественной  радиотехнической  практике  используется  оборот
«выйти  в  эфир».  Это  аналог  английского  оборота  “In  air”,  предупреждающего
всех  участников  передачи  о  начале  радиовещания  -  выходе  в  эфир.
 2 	Альберт  Абрахам  Майкельсон  (англ.  Albert  Abraham  Michelson)  (1852-1931)
известен  изобретением  интерферометра,  названного  его  именем,  и  прецизи¬
онными  измерениями  скорости  света.  Лауреат  Нобелевской  премии  по  фи¬
зике  1907  г.
 3 	Это  не  означает,  что  теория  эфира  отвергнута.  Современная  наука  не  за¬
прещает  ей  появляться  в  неканонических  теориях  пространства-времени.
Неоспоримо  одно  -  эфир  нельзя  наделять  свойствами  классической  мате¬
рии.  Однако  в  популярной  и  околонаучной  литературе,  а  также  в  Интернете,
регулярно  появляются  все  новые  и  новые  теории  эфира.  Их  беда  в  том,  что
они  не  имеют  экспериментального  подтверждения  и  противоречат  извест¬
ным  опытным  данным.  Хотя  хорошо  известно,  что  критерием  истины  явля¬
ется  практика.
 =  108  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 5.1. 	Математическая  модель  электромагнитной
 Простейшая  математическая  модель  электромагнитной
волны  имеет  вид  так  называемой  плоской  монохромати¬
ческой  волны.  Поля  плоской  волны  зависят  только  от  вре¬
мени  и  одной  пространственной  координаты,  вдоль  кото¬
рой  она  движется.  С  учетом  запаздывания  гармоническое
колебание,  описывающее  монохроматическую  плоскую
волну  (любой  физической  природы),  которая  движется
вдоль  оси  z,  имеет  вид:
 Из  повседневной  практики  Вы  знаете,  что  запаздыва¬
ние  во  времени  движущегося  объекта  однозначно  связано
с  пройденным  расстоянием.  Волна  за  время,  равное  пери¬
оду  колебания  Т,  проходит  путь,  равный
 Эту  величину  называют  длиной  волны.  Наблюдая  за
волнами,  набегающими  на  берег,  Вы  без  труда  определи¬
те  длину  волны,  как  расстояние  между  ее  гребнями.  Для
электромагнитных  волн  все  было  бы  так  же,  если  бы  мы
могли  видеть  электрическое  или  магнитное  поле.  Запазды¬
вание  гармонического  колебания  во  времени  можно  пре¬
образовать  в  запаздывание  по  фазе
 Движение  волны  в  пространстве  можно  изобразить
в  виде  векторной  диаграммы  так  же,  как  мы  это  делали
выше  (сравни  рис.  4.2  и  рис  5.1)
 Если  волна  пройдет  расстояние,  равное  длине  волны,
то  вектор  на  рис.  5.1  совершит  полный  оборот.
 волны
 ==  109  шш

Штыков  В.  В.
 Рис.  5.1.  векторная  диаграмма.
 Распространение  электромагнитных  волн  сопровожда¬
ется  несколькими  чрезвычайно  важными  явлениями,  ко¬
торые  во  многом  определили  и  определяют  принципы  их
практического  использования.  Поскольку  свет  является
частным  случаем  электромагнитных  волн,  то  эти  явления
впервые  наблюдали  и  исследовали  в  оптике.  Именно  по¬
этому  они  излагаются  в  школьном  курсе  физики.  Одна¬
ко  волны  разной  физической  природы  обладают  схожими
свойствами  и  поэтому  явления,  о  которых  пойдет  речь,
имеют  аналоги,  например,  в  акустике.
 5.2. 	Отражение  и  преломление  электромагнитных  волн
 Отражение  электромагнитных  волн  происходит  на  гра¬
нице  раздела  двух  сред,  обладающих  разными  свойствами.
Это  явление  хорошо  известно  с  древних  времен.  Впервые
закон  отражения  упоминается  в  работах  Евклида1.  Широ¬
ко  распространенная  формулировка:  «угол  падения  равен
углу  отражения»,  не  вполне  точна,  но,  тем  не  менее,  пере¬
дает  основное  содержание  закона.  На  рис.  5.2  приведена
иллюстрация  отражения  луча  от  зеркальной  поверхности.
 1 	Евклид  (ок.  365  -  ок.  300  до  н.  э.)  -  древнегреческий  математик.  Работал
в  Александрии.  Главный  труд  «Начала»  (15  книг),  который  содержит  изло¬
жение  планиметрии,  стереометрии  и  ряда  вопросов  теории  чисел,  алгебры,
метода  определения  площадей  и  объемов,  включающего  элементы  преде¬
лов  (метод  исчерпывания).
 -  110  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  5.2.  Геометрия  отражения  волн.
 Закон  отражения  является  следствием  действия  прин¬
ципа,  сформулированного  П.  Ферма1.  Согласно  этому
принципу  луч  света  должен  двигаться  из  начальной  точ¬
ки  в  конечную  так,  чтобы  достичь  ее  за  минимально  воз¬
можное  время.  Закон  отражения  справедлив  не  только  для
зеркальных  поверхностей,  но  и  для  границы  двух  сред,  ча¬
стично  отражающей  свет.  Однако  в  этом  случае  он  не  дает
никаких  сведений  об  интенсивности  отраженного  света.
 Преломление  электромагнитных  волн  происходит  при
прохождении  ими  границы  раздела  двух  сред.  Свое  назва¬
ние  явление  получило  от  наблюдаемого  изменения  хода  луча
света  после  пересечения  им  границы  раздела  (см.  рис.  5.3).
 Закон  преломления  был  установлен  экспериментально
в  1621  г.  голландским  математиком  В.  Снеллом2,  но  был
опубликован  только  после  его  смерти.  Закон  утверждает,
что  при  любом  угле  падения  луча  на  границу  раздела  двух
сред  отношение
 является  постоянной  величиной,  зависящей  только  от
свойств  граничащих  сред.  Это  позволило  ввести  понятие
 1 	Пьер  де  Ферма  (фр.  Pierre  de  Fermat)  (1601-1665)  -  французский  матема-
тик,  один  из  создателей  аналитической  геометрии,  математического  анали¬
за,  теории  вероятностей  и  теории  чисел.  Наиболее  известен  формулиров¬
кой  «Великой  теоремы  Ферма».  Принцип  Ферма  является  частным  случаем
более  общего  экстремального  физического  принципа,  согласно  которого:
«Система  ведет  себя  таким  образом,  чтобы  некоторая  величина  принима¬
ла  минимальное  (реже:  максимальное)  возможное  значение».  Этот  принцип
привел  к  появлению  в  математике  раздела  вариационного  исчисления.
 2 	Виллеброрд  Снелл  (нидерл.  Willebrord  Snel  van  Royen)  (1580-1626)  -  гол¬
ландский  математик,  физик  и  астроном.  Известен  также  под  латинизиро¬
ванным  именем  Снеллиус.
 =  111  =

Штыков  В.  В.
 показателя  преломления  п,  с  использованием  которого  за-
кон  записывается  в  виде1:
 Рис.  5.3.  Геометрия  отражения  и  преломления  волн.
 Угол  преломления  меньше  угла  падения,  если  п<  п2  (рис.  5.3,  а),
например,  при  падении  луча  из  воздуха  на  поверхность  воды.
Если  же  п1  >  п2,  то  ф  >  фпад  (рис.  5.3,  б).  В  этом  случае  при  не¬
котором  угле  падения  преломленный  луч  скользит  по  границе
 1 	Этот  закон  также  является  следствием  принципа  Ферма.  Попробуйте  его
вывести,  используя  это  принцип.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 раздела  и  энергия  не  покидает  первую  среду.  Следовательно,
модуль  коэффициента  отражения  становится  равным  едини¬
це.  Это  явление  получило  название  явления  полного  внутрен¬
него  отражения.  Область  существования  явления  полного
внутреннего  отражения  определяется  соотношением
 Фпад  ^  Фпо  =  arCSiD[~‘)
 В  1637  г  вышел  в  свет  труд  Р.  Декарта1  «Диоптрика»,
где  излагается  идея  эфира  как  переносчика  света,  дается
теоретическое  доказательство  закона  преломления,  кото¬
рое  было  высказано  им  еще  в  1630  г.
 Описание  законов  отражения  и  преломления  с  принци¬
пиально  отличающихся  физических  позиций  было  дано
И.  Ньютоном2  и  X.  Гюйгенсом3.
 5.3. 	Интерференция  электромагнитных  волн
 Интерференция  волн  (лат.  inter  -  между,  ferens  (ferentis)  -
несущий,  переносящий)  связана  со  сложением  в  данной
точке  пространства  когерентных  гармонических  колеба¬
ний,  имеющих  разные  фазы.  Разность  фаз  в  большинстве
случаев  вызвана  разностью  путей,  пройденных  волнами.
Геометрия  задачи  о  сложения  прямой  и  отраженной  вол¬
ны  показана  на  рис.  5.4.
 1 	Рене  Декарт  (фр.  Ren  Descartes;  лат.  Renatus  Cartesius  -  Картезий)  (1596  -1650)  -
французский  математик,  философ,  физик  и  физиолог,  создатель  аналитической  геоме¬
трии  и  современной  алгебраической  символики,  автор  метода  радикального  сомнения
в  философии,  механицизма  в  физике.
 2 	Сэр  Исаак  Ньютон  (англ.  Sir  Isaac  Newton)  (1642-1727)  -  великий  английский  фи¬
зик,  математик  и  астроном.  Автор  фундаментального  труда  «Математические  на¬
чала  натуральной  философии»,  в  котором  он  описал  закон  всемирного  тяготения
и  так  называемые  Законы  Ньютона,  заложившие  основы  классической  механики.
Разработал  дифференциальное  и  интегральное  исчисление,  теорию  цветности  и
многие  другие  математические  и  физические  теории.
 3 	Христиан  Гюйгенс  фон  Цюйлихен  (нидерл.  Christiaan  Huygens)  (1629-1695)  -  гол¬
ландский  математик,  физик,  астроном  и  изобретатель.
 =  113  =

Штыков  В.  В.
 В  точке  наблюдения  В  необходимо  сложить  два  гармо¬
нических  колебания.  Для  электрического  поля  электро¬
магнитной  волны  это  выглядит  так:
 Ради  простоты  положим,  что  амплитуды  волн  равны
друг  другу  и  без  потери  общности  будем  также  считать,
 Рис.  5.4.  Интерференция  волн.
 Тогда
 Для  иллюстрации  явления  интерференции  удобно  вос¬
пользоваться  векторной  диаграммой.  Результат  сложения
волн  показан  на  рис.  5.5.
 По  мере  увеличения  разности  хода  лучей  AL  вектор
Е2  будет  поворачиваться  В  результате  длина  суммарного
вектора  Есумм  будет  периодически  изменятся  от  величи¬
ны,  равной  2  Е  (AL  -  кХ)  через  О  (AL  =  (&+0,5)А.)  снова  до
2  E(AL  =  (к+Г)Х).
 В  оптике  явлений  интерференции  наблюдается  как  че¬
редование  темных  и  светлых  полос.  Интенсивность  (яр¬
кость)  пропорциональна  квадрату  поля  волны.  Поэтому

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 относительная  яркость  интерференционной  картины  бу¬
дет  изменяться  пропорционально
 А 	.'4'
 Рис.  5.5.  векторная  диаграмма,  поясняющая  явление
интерференции.
 На  рис  5.6  показана  зависимость  этой  величины  от  раз¬
ности  хода  лучей,  выраженной  в  долях  длины  волны.
 Рис.  5.6.  Зависимость  интенсивности  суммарного  поля  от
разности  хода  лучей.
 Первый  эксперимент  по  наблюдению  интерференции
света  в  лабораторных  условиях  принадлежит  И.  Ньютону.
Он  наблюдал  интерференционную  картину,  возникаю¬
щую  при  отражении  света  в  тонкой  воздушной  прослойке
 =  115  =
 Интенсивность,
 яркость

Штыков  В.  В.
 между  плоской  стеклянной  пластинои  и  плосковыпуклои
линзой  большого  радиуса  кривизны  (рис.  5.7  а).  Разница
хода  лучей  приблизительно  равна  зазору  h  между  линзой
и  пластиной.  Интерференция  волн  создавала  картину  в
виде  концентрических  колец,  получивших  название  колец
Ньютона  (рис.5.7  б).  На  рисунке  слева  изображены  карти¬
на  интерференции  зеленого  света  (А,  ~  0,5  мкм),  а  справа  -
красного  (А,  ~  0,7  мкм).
 Рис.  5.7.  Опыт  И.  Ньютона.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Исторически  первым  интерференционным  опытом,
получившим  объяснение  на  основе  волновой  теории
света,  явился  опыт  Т.  Юнга1.  В  1801  г.  он  наблюдал  ин¬
терференцию  света  с  помощью  установки,  изображен¬
ной  на  рис.  5.8.
 Рис.  5.8.  Схема  опыта  Т.  Юнга:
 С  -  источник  света,  S  -  щель,  формирующая  первичный  пучок  све¬
та,  Si  и  S2  -  вторичные  источники  волн,
 М—  экран.
 В  области  перекрытия  световых  пучков  наблюдалась
картина  в  виде  чередующихся  светлых  и  темных  полос.
Юнг  правильно  объяснил  ее  происхождение,  как  явление
интерференции  волн.  Связав  разность  хода  лучей  А  с  рас¬
стоянием  между  щелями  d  и  расстоянием  до  экрана  L,  он
нашел  положение  максимумов  ут.  Это  позволило  по  экс¬
периментальным  данным  вычислить  длину  волны  и,  по¬
лучив  значение  X  ~  0,5  мкм  -  длину  волны  желтого  света,
сравнить  ее  со  спектральными  данными  источника  света.
 Интерференция  наблюдается  при  сложении  когерент¬
ных,  монохроматических  волн  (когерентность  -  лат.
cohaerentia-  сцепление,  связь).  Если  убрать  в  схеме  рис.  5.8
 1 	Томас  Юнг  (англ.  Thomas  Young)  (1773-1829)  -  английский  физик,  врач,
астроном  и  востоковед,  один  из  создателей  волновой  теории  света.

Штыков  В.  В.
 первый  экран,  то  интерференционная  картина  пропадет,
так  как  источники  S{  и  S2  будут  излучать  некогерентные
волны.  Радиоволны  -  это  колебания  с  высокой  степенью
когерентности.  Поэтому  их  интерференция  наблюдается
в  естественных  условиях.  С  появление  лазеров  -  коге¬
рентных  источников  света,  интерференция  оптического
излучения  перестала  быть  уникальным  явлением,  которое
требует  экспериментального  мастерства1.
 Явление  интерференции  радиоволн  Вы  можете  наблю¬
дать  самостоятельно  при  приеме  телевизионного  сигнала
на  антенну  за  пределами  города.
 Рис.  5.9.  Интерференция  телевизионного  сигнала.
Почти  такая  же  схема  привела  в  1922  г.  к  появлению
радиолокации  (см.  подраздел  9.3).
 Схема  эксперимента  показана  на  рис.  5.9.  Она  мало
чем  отличается  от  схемы  на  рис  5.4,  но  одно  существен¬
ное  различие  облегчит  его  проведение.  Самолет  дви¬
жется  и  разность  хода  лучей  изменяется.  В  результате
интенсивность  сигнала  в  точке  приема  изменяется  во
времени.  Это  явление  называют  замиранием.  В  резуль¬
тате  замирания  сигнала  изображение  на  экране  будет
 1  Интерференция  лазерного  излучения  используется  в  микроэлектронике
для  создания  периодических  структур  с  размерами  в  сотни  нанометров.
 =  118  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 мерцать1.  Задавшись  высотой  полета  (10  км),  скоро¬
стью  самолета  (800  км/ч)  и  расстоянием  до  телецен¬
тра  (50  км),  Вы  легко  сможете  найти  частоту  мерцания
экрана  при  приеме  сигнала  1-го  телевизионного  канала
(А.  ~  6  м).
 5.4.  Дифракция  электромагнитных  волн
 Дифракция  (лат.  diffractus  -  разломанный)  -  явление,
которое  можно  рассматривать  как  отклонение  света  от
прямолинейного  направления  распространения  при  про¬
хождении  вблизи  препятствий.  Как  показывает  опыт,  свет
при  определенных  условиях  может  заходить  в  область
геометрической  тени.
 Если  на  пути  параллельного  светового  пучка  рас¬
положено  круглое  препятствие  (круглый  диск,  шарик
или  круглое  отверстие  в  непрозрачном  экране),  то  на
экране,  расположенном  на  достаточно  большом  рас¬
стоянии  от  препятствия,  появляется  дифракционная
картина  -  система  чередующихся  светлых  и  темных  ко¬
лец.  Если  препятствие  имеет  линейный  характер  (щель,
нить,  край  экрана),  то  на  экране  возникает  система  па¬
раллельных  дифракционных  полос.  Характер  картины
свидетельствует  от  тесной  связи  дифракции  с  явлением
интерференции.
 В  современном,  более  широком  толковании,  с  дифрак¬
цией  связывают  весьма  широкий  круг  явлений,  возни¬
кающих  при  распространении  волн  и  проявляющихся  в
преобразовании  их  пространственной  структуры.  Подоб¬
ные  изменения  наблюдаются  не  только  в  классических
 1 	Изображение  передается  с  помощью  амплитудной  модуляции,  а  звук  -
частотной.  Поэтому  замирания  слабо  влияют  на  звуковое  сопровождение.
 =  119  =

Штыков  В.  В.
 условиях,  но  и  в  неоднородных  средах,  а  также  при  рас¬
пространении  ограниченных  в  пространстве  пучков  волн.
 Оптические  дифракционные  явления  были  хорошо
известны  еще  во  времена  И.  Ньютона,  но  объяснить  их
на  основе  корпускулярной  теории  света  оказалось  не¬
возможным.  Первое  качественное  объяснение  явления
дифракции  на  основе  волновых  представлений  было
дано  английским  ученым  Т.  Юнгом.  Независимо  от  него
французский  ученый  О.  Френель1  развил  количественную
теорию  дифракционных  явлений  (1818  г.).  В  основу  тео¬
рии  Френель  положил  принцип  Гюйгенса,  дополнив  его
идеей  об  интерференции  вторичных  волн.
 Принцип  Гюйгенса  в  его  первоначальном  виде  по¬
зволял  находить  только  положения  волновых  фронтов
в  последующие  моменты  времени,  т.  е.  определять  на¬
правление  распространения  волны.  По  существу,  это
был  принцип  геометрической  оптики.  Гипотезу  Гюй¬
генса  об  огибающей  вторичных  волн  Френель  заменил
физически  ясным  положением,  согласно  которому  вто¬
ричные  волны,  приходя  в  точку  наблюдения,  интерфе¬
рируют  друг  с  другом.  Принцип  Гюйгенса  -  Френеля
представлял  собой  определенную  гипотезу,  но  последу¬
ющий  опыт  подтвердил  ее  справедливость2.  Восполь¬
зуемся  этим  принципом  и  нашими  предоставлениями  о
гармонических  колебаниях  для  выяснения  сути  явления
дифракции.
 1 	Огюстен  Жан  Френель(фр.  Augustin-Jean  Fresnel)(  1788-1827)  -  француз¬
ский  физик,  один  из  создателей  волновой  теории  света.  Его  имя  внесено  в
список  величайших  ученых  Франции,  помещенный  на  первом  этаже  Эйфе¬
левой  башни.
 2 	Любая  физическая  теория  являются  гипотезой.  Экспериментальное  под¬
тверждение  положений  теории  открывает  путь  к  ее  широкому  использова¬
нию.  И  тогда  гипотеза  приобретает  статус  физического  закона.
 =  120  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рассмотрим  дифракцию  волны  на  отверстии  в  экране
диаметром  D.  Геометрия  задачи  показана  рис.  5.10.  В  точ¬
ке  наблюдения  с  координатами  z,  х,  находящейся  в  обла¬
сти  тени,  надо  сложить  вторичные  волны,  возникающие  в
плоскости  отверстия.  Воспользуемся  для  этого  векторной
диаграммой.  Ради  простоты  ограничимся  сложением  пяти
вторичных  волн.
 Рис.  5.10.  Дифракция  на  отверстии.
 На  рис.  5.11  изображена  векторная  диаграмма,  иллю¬
стрирующая  сложения  пяти  вторичных  волн.  Поскольку
число  вторичных  волн  бесконечно,  то  в  действительности
ломаная  линия  превращается  в  плавную  кривую.
 Рис.  5.11.  векторная  диаграмма,  поясняющая
явление  дифракции.
 Приведенный  пример  показывает,  что  в  общем  случае
волна  существует  в  области  тени,  что  и  составляет  сущ¬
ность  явления  дифракции.  При  некоторых  соотношениях

Штыков  В.  В.
 между  D,  х,  z  я  X  векторная  сумма  может  обращаться  в
нуль.  Это  означает,  что  в  пространстве  тени  возникает  че¬
редование  светлых  и  темных  областей.
 Оценим  положение  точки  z0,  х0,  в  которой  амплитуда
волны  равна  нулю.  Для  этого  нам  достаточно  сложить  две
вторичные  волны,  выходящие  с  краев  отверстия.  Эти  вол¬
ны  будут  давать  в  сумме  нуль,  если  разность  хода  AL  будет
равна  (А:+0,5)А.  Ограничимся  определением  первого  нуля
(Д£  =  А/2).  На  основании  рис.  5.10.
 Найдем  разность  хода  на  очень  большом  удалении  от
экрана  (z  »  D,  z  »  х).  В  таком  случае
 а  условие  нуля
которое  при  Xz  »  D2  дает
 Координату  xQ  можно  принять  за  границу  волны.  Таким
образом,  дифракция  увеличивает  сечение  волнового  пуч¬
ка.  Отношение  хп  к  z  дает  оценку  дифракционной  расходи¬
мости  пучка

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Хорошо  видно,  что  дифракционные  эффекты  зависят  от
соотношения  между  длиной  волны  и  характерным  разме¬
ром  неоднородностей  среды  либо  неоднородностей  струк¬
туры  самой  волны.  Наиболее  сильно  они  проявляются  при
размерах  неоднородностей,  сравнимых  с  длиной  волны.
При  размерах  неоднородностей  существенно,  превыша¬
ющих  длину  волны  (на  Ъ-А  порядка  и  более),  явлением
дифракции,  как  правило,  можно  пренебречь.  В  последнем
случае  распространение  волн  с  высокой  степенью  точно¬
сти  описывается  законами  геометрической  оптики.
 Теперь  Вы  сможете  оценить,  например,  размер  светово¬
го  пятна  на  поверхности  Луны  (z  ~  360  ООО  км),  возника¬
ющего  при  ее  облучении  лазером  (D  ~  1  см,  X  ~  0,6  мкм)1.
А  каков  будет  размер  пятна  при  использовании  антенны
диаметром  60  м,  излучающей  радиоволну  с  X  ~  3  см?
 Как  видите,  электромагнитные  поля  проявляют  себя
самыми  разнообразными  физическими  явлениями.
 Поскольку  радиоволны  и  волны  оптического  диапа¬
зона  широко  используются  для  передачи  информации,
радиоинженер  должен  хорошо  знать  физику  волновых
процессов  и  владеть  навыками  решения  математиче¬
ских  задач,  связанных  с  передачей  информации  по  ка¬
налам  связи.  Курсы  математики  и  физики  существенно
расширят  ваши  знания  в  этих  областях.
 1  На  самом  деле  размер  пятна  больше  расчетного,  поскольку  лазерное  из¬
лучение  не  вполне  когерентно.
 ==  123  =

Штыков  В.  В.
 6. 	РАСПРОСТРАНЕНИЕ  РАДИОВОЛН  В
ЗЕМНЫХ  УСЛОВИЯХ
 Радио  появилось  как  альтернатива  проводной  связи,  по¬
скольку  оно  не  требовало  затрат  на  сооружение  линий  свя¬
зи.  Уже  в  середине  20  в.  радиосигналы  стали  передавать
и  по  специальным  линиям  передачи  (см.  раздел  7),  однако
передача  информации  по  естественным  трассам  и  тогда,  и
сейчас  доминирует  в  средствах  связи.  На  то  есть  несколько
причин.
 Во-первых,  радио  с  начала  прошлого  века  стало  использо¬
ваться  как  средство  массовой  информации.  Тогда  появилось
радиовещание,  которое  предназначалось  массовому  слуша¬
телю,  почти  независимо  от  места  его  нахождения.  В  20-х  гг.
20  в.  в  СССР,  с  его  огромной  территорией,  это  имело  осо¬
бенно  большое  значение  из-за  сложностей  с  доставкой  газет,
а  также  в  связи  с  низким  уровнем  грамотности  населения.
Вслед  за  радиовещанием  появилось  массовое  телевизион¬
ное  вещание.
 Во-вторых,  радиоволны  способны  обеспечить  связь  с  под¬
вижными  объектами  -  морскими  судами,  самолетами,  кос¬
мическими  аппаратами  и  т.  п.  С  появлением  мобильной  те¬
лефонии  это  вид  связи  стал  тоже  массовым.  Радиолокация  и
радионавигация,  спутниковые  системы  связи  и  телевидения
используют  свободно  распространяющиеся  радиоволны.
 Условия  распространения  радиоволн  по  естественным
трассам  определяются  многими  факторами.  Решающее
значение  имеют  свойства  земной  поверхности  и  процессы,
происходящие  в  атмосфере  Земли.
 6.1. 	Свойства  земной  поверхности  и  атмосферы
 Земли
 Земная  поверхность  оказывает  существенное  влияние
на  распространение  радиоволн.  Она  отражает  радиоволны

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 (см.  подраздел  5.2),  при  этом  часть  энергии  поглощается.
Сферичность  земной  поверхности  (средний  радиус  зем¬
ного  шара  около  6  370  км)  препятствует  распространению
радиоволн  за  горизонт.  Радиоволны,  распространяющие¬
ся  в  непосредственной  близости  (в  масштабе  длины  вол¬
ны)  от  поверхности  Земли,  называют  земными  (или  по¬
верхностными)  радиоволнами.
 Поскольку  радиоволны  распространяются  прямоли¬
нейно,  то  кривизна  Земли  приводит  к  появлению  области
тени.  Расстояние  прямой  видимости  зависит  от  высоты
подъема  антенн.  На  рис.  6.1  показана  геометрия  задачи,
решение  которой  дает  следующий  ответ1:
 Если  высоты  антенн  подставлять  в  метрах,  то  расстоя¬
ние  прямой  видимости  в  километрах  равно
 На  самом  деле,  волна  частично  проникает  в  область
тени  за  счет  дифракции  (см.  подраздел  5.4).  Более  подроб¬
но  Вы  об  этом  узнаете  позже.
 Рис.  6.1.  Геометрия  задачи  для  определения  расстояния
прямой  видимости.
 1  Решение  этой  задачи  доступно  выпускнику  средней  школы.  Попробуйте
получить  приведенный  здесь  ответ.

Штыков  В,  В.
 В  окружающей  земной  шар  атмосфере  различают  две
области:  нижней  атмосферы  (до  ~  60  км)  и  верхней  ат¬
мосферы  (60-20  ООО  км).  Нижнюю  атмосферу  делят  на
тропосферу  (до  высоты  около  15  км)  и  стратосферу
(15-60  км).  Верхнюю  атмосферу  часто  называют  ионос¬
ферой.  Тропосфера  и  ионосфера  оказывают  наибольшее
влияние  на  распространение  радиоволн  (см.  рис.  6.2).
 В  ионосфере  плотность  газа  весьма  мала  и  газ  иони¬
зирован,  т.  е.  имеется  большое  число  свободных  электро¬
нов  и  ионов  (от  109  до  1012  частиц  в  кубическом  метре).
В  среднем  эта  среда  электрически  нейтральна  и  называ¬
ется  плазмой.  Концентрация  частиц  меняется  с  высотой.
Это  дает  основания  разделения  ионосферы  на  несколько
слоев  (см.  рис.  6.2).  Слои  принято  обозначать  латинскими
буквамиD,  Ей  F.
 Область  D  (60-90  км)  характеризуется  плотностя¬
ми  электронов  108  -  109  м'3.  Основным  ионизирующим
фактором  этого  слоя  является  рентгеновское  излучение
Солнца.  Некоторую  роль  играют  дополнительные  слабые
источники  ионизации:  метеориты,  сгорающие  на  высо¬
тах  60—100  км,  космические  лучи,  а  во  время  магнитных
бурь  -  частицы  магнитосферного  происхождения.  Ночью
ионизация  в  слое  D  резко  уменьшается  и  он  практически
полностью  исчезает.
 Область  Е  (90-120  км)  характеризуется  плотностями
около  2  1011  м'3.  Рост  концентрации  электронов  с  высо¬
той  в  дневное  время  связан  с  поглощением  солнечного
коротковолнового  излучения.  Скорость  рекомбинации  ио¬
нов  здесь  довольно  велика.  Поэтому  с  наступлением  ночи
концентрация  электронов  в  области  Е  быстро  уменьшает¬
ся  до  величины  порядка  109  м_3.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис  6.2.  Строение  атмосферы  Земли.  Условные  границы
ионосферы  указаны  для  дневного  времени  суток.  Плотность
окраски  грубо  отражает  концентрацию  электронов  в  ионосфере  и
 молекул  воздуха  в  тропосфере.
 Иногда  случайным  образом  на  высотах  100—110  км  воз¬
никает  слой  Е$  0спорадический),  очень  тонкий  (0,5-1  км),
но  плотный.  Особенностью  этого  слоя  является  высокая
концентрация  электронов  (пе~  1011  м"3),  которые  оказывают
значительное  влияние  на  распространение  радиоволн.
 Областью  F  называют  часть  ионосферы  выше  прибли¬
зительно  130  км.  Максимум  образования  ионов  под  дейст¬
вием  солнечного  коротковолнового  излучения  лежит  на
высотах  150-200  км.  Однако  ионы  на  больших  высотах
живут  сравнительно  долго,  а  процессы  диффузии  при¬
водят  к  тому,  что  максимальная  концентрация  электро¬
нов  и  ионов  в  области  F  наблюдается  на  высотах  250-
400  км.  В  дневное  время  мощная  ионизация  солнечным

Штыков  В.  В.
 ультрафиолетовым  излучением  на  этих  высотах  часто
вызывает  появление  дополнительной  «ступеньки»  в  рас¬
пределении  электронной  концентрации  с  высотой,  ее  на¬
зывают  областью  Fx  (150-200  км).  Верхнюю  часть  слоя  F
часто  называют  слоем  Fr  Здесь  плотность  нейтральных
частиц  днем  достигает  своего  максимума  около  2  1012  м  3,
а  ночью  падает  до  1011  м'3.
 Приведенные  значения  концентрации  электронов  в  ио¬
носфере  носят  усредненный  характер.  Многое  зависит  от
географических  координат  точки  наблюдения  и  времени
года.  Существенные  изменения  связаны  с  активностью
Солнца.  Мощные  вспышки  на  Солнце  так  сильно  изме¬
няют  состояние  атмосферы,  что  радиосвязь  может  на  не¬
которое  время  вообще  исчезнуть.
 Присутствие  легко  подвижных  свободных  электронов
существенно  влияет  на  электрические  свойства  плазмы  и
обусловливает  возможность  отражения  радиоволн  от  ио¬
носферы.  Чем  выше  концентрация  электронов  в  плазме,
тем  более  высокие  частоты  она  может  отражать.
 Каждый  день  мы  с  вами  убеждаемся,  что  ионосфера
полностью  прозрачна  для  солнечного  света.  Это  не  удиви¬
тельно  -  при  концентрации  частиц  1012  м'3  одна  частица  в
среднем  находится  в  объеме  10'12  м,  а  среднее  расстояние
между  частицами  порядка  10-4  =  100  мкм.  Это  приблизи¬
тельно  в  200  раз  больше  длины  волны  видимого  света.
Поэтому  свет  распространяется,  практически  «не  заме¬
чая»  электронов.
 Если  же  среднее  расстояние  между  частицами  значи¬
тельно  меньше  длины  волны,  то  плазма  будет  вести  себя
по  отношению  к  электромагнитным  волнам  как  сплошная
среда.  Вам  хорошо  известно,  что  в  металле  присутству¬
ют  свободные  электроны  и  неподвижные  ионы.  Плазма
 =  128  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 также  содержит  свободные  электроны  и  малоподвижные
ионы,  поэтому  она  в  некотором  смысле  подобна  металлу.
 Концентрация  электронов  в  металлах  около  1029  м"3.
Вам  может  показаться  странным,  но  экспериментально
установлено,  что  металлы  становятся  прозрачными  на
длинах  волн  короче  приблизительно  Х0  =0,1  мкм  (/„  =
=  3-1015=  3  ПГц  -  ультрафиолетовое  излучение).
 Причина  такого  поведения  металла  связана  с  суще¬
ствованием  так  называемых  плазменных  колебаний,  кото¬
рые  впервые  в  1929  г.  исследовал  Ирвинг  Ленгмюр  (англ.
Irving  Langmuir)  (1881-1957)-  американский  химик,  лау¬
реат  Нобелевской  премии  по  химии.  Эти  колебания  связа¬
ны  со  смещением  легких  электронов  относительно  прак¬
тические  неподвижных  тяжелых  ионов.  При  смещении
возникает  возвращающая  сила  Кулона,  которая  действует
также  как  сила  тяжести  или  сила  упругости  пружины  в
механическом  маятнике.  Эту  силу  можно  найти  на  базе
школьного  курса  физики,  а  затем  найти  и  частоту  плаз¬
менных  колебаний.  Наиболее  дотошные  могут  проделать
все  выкладки,  которые  дают  следующий  результат:
 Если  частота  действующего  гармонического  электри¬
ческого  поля  много  меньше  со0,  то  электроны  успевают
следовать  за  полем,  и  свойства  металла  мало  отличаются
от  его  свойств  на  постоянном  токе.  В  частности,  металл  на
частотах  со  <  оо0  хорошо  отражает  электромагнитные  вол¬
ны.  Если  со  >  со0,  то  раскачать  электроны  не  удается,  поле
не  взаимодействует  с  ними  и  свойства  металла  приближа¬
ются  к  свойствам  вакуума1.
 1  Вспомните,  что  слишком  частые  ритмичные  движения  ног  не  раскачива¬
ют  качели.
 =  129  =

Штыков  В.  В.
 Подставляя  значения  заряда  е  =  1,6  •  1(Г|9К  и  массы
электрона  те  =  9,1  1(Г3!  кг,  а  также  диэлектрической  про-
 10“9  Ф
 ницаемости  вакуума  е0  =  -г- 	,  для  концентрации  элект-
 36  к  м
 ронов  пе  м~3  получим:
 где  Х0  и  f-  граничные  значения  длины  волны  и  частоты
для  нормального  падения  волны,  соответственно.  При  на¬
клонном  падении  волн  граница  отражения  смещается  в
область  более  коротких  волн  (более  высоких  частот).
 Путем  последовательного  отражения  от  ионосферы
и  поверхности  Земли  радиоволны  распространяются  на
очень  большие  расстояния.  Радиоволны,  распространя¬
ющиеся  путем  отражения  от  ионосферы,  называют  ионо¬
сферными  волнами.
 За  пределами  ионосферы  концентрация  частиц  умень¬
шаются  и  на  расстоянии,  около  5  радиусов  земного  шара,
атмосфера  Земли  переходит  в  космическое  пространство,
где  газ  полностью  ионизирован,  а  плотность  частиц  со¬
ставляет  всего  2  10б—2  107  м"3  (среднее  расстояние  между
частицами  1-2  см).  Условия  распространения  радиоволн  в
космосе  близки  к  условиям  ее  распространения  в  свобод¬
ном  пространстве  (вакууме).
 6. 	2.  Диапазоны  электромагнитных  волн
 По  современным  понятиям  к  радиоволнам  относят
электромагнитные  колебания,  длина  волны  которых
лежит  в  пределах  от  2  10'9  м  =  2  нм  до  100  тыс.  км,  что
соответствует  частотам  колебаний  от  15  1016  до  3  Гц.
 =  130  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Широкое  практическое  применение  находят  радио¬
волны  в  диапазоне  длин  волн  от  10  км  (30  кГц)  до  1  мм
(300  ГГц).  Хотя  есть  примеры  уникальных  систем  радио¬
связи,  работающих  и  на  более  низких  частотах,  а  также  в
оптическом  диапазоне.
 В  зависимости  от  частоты  колебаний  одна  и  та  же  среда
по-разному  влияет  на  распространение  радиоволн.  Поэто¬
му  вся  шкала  электромагнитных  волн  разделяется  на  диа¬
пазоны,  которые  введены  для  удобства  выбора  математи¬
ческой  модели  распространения  радиоволн.  Хотя  волны
каждого  из  диапазонов  и  имеют  свои  особенности  рас¬
пространения,  однако,  резких  границ  между  диапазонами
не  существует.  Перечень  диапазонов  электромагнитных
волн,  границы  которых  согласованы  с  классификацией  по
международному  соглашению,  приведен  в  приложении  2.
Мы  далее  будем  использовать  упрощенную  классифика¬
цию  радиоволн.
 Сверхдлилные  волны  (СДВ)  -  электромагнитные  коле¬
бания  с  частотой  ниже  30  кГц  (длины  волн  более  10  км).
Колебания  таких  низких  частот  используются  в  специаль¬
ных  системах  связи  и  навигации.  В  частности,  для  под¬
земной  и  подводной  связи.
 Длинные  волны  (ДВ)  -  электромагнитные  колебания  с
частотой  от  30  до  300  кГц  (длины  волн  10-1  км).  Длинные
волны  используются  для  радиотелеграфии,  радиовещания
с  амплитудной  модуляцией  и  радионавигации.  В  этом  ди¬
апазоне  созданы  самые  мощные  радиовещательные  пере¬
датчики  (  до  ~1  МВт).
 Средние  волны  (СВ)  —  электромагнитные  колебания  с
частотой  от  0,3  до  3  МГц  (длины  волн  1  000-100  м).  Связь
на  средних  волнах  отличается  относительной  устойчиво¬
стью.  Средние  волны  используются  главным  образом  для

Штыков  В.  В.
 радиовещания,  специальной  связи,  включая  связь  с  под-
вижными  объектами,  радионавигации.
 Короткие  волны  (КВ)  -  электромагнитные  колебания  с
частотой  от  3  до  30  МГц  (длины  волн  100-10  м).  Преимуще¬
ством  работы  на  коротких  волнах  по  сравнению  с  работой
на  более  длинных  волнах  является  то,  что  в  этом  диапазоне
можно  создать  направленные  антенны.  Короткие  радиовол¬
ны  используются  для  дальней  радиосвязи,  подвижной  свя¬
зи,  радиовещания,  радионавигации.  В  KB-диапазоне  выде¬
лены  частоты  для  радиолюбительской  связи.
 В  последнее  время  все  большее  распространение  нахо¬
дит  цифровое  радиовещание  DRM  (Digital  Radio  Mondiale  -
Всемирное  цифровое  радио).  Приемник  DRM  имеет  порт
USB  для  передачи  данных  на  компьютер  и  обновления
программного  обеспечения  приемника.  Есть  среди  этих
станций  и  российская  -  «Голос  России»,  которая  ведет
передачи  на  центральную  и  западную  Европу.  Вещание
ведется  на  частоте  15,780  МГц.
 Ультракороткие  волны  (УКВ)  -  электромагнитные
колебания  с  частотой  выше  30  МГц  (длины  волн  короче
10  м).  Со  стороны  более  низких  частот  диапазон  УКВ  при¬
мыкает  к  коротким  волнам,  а  со  стороны  высоких  частот
граничит  с  длинными  инфракрасными  лучами.  Диапазон
УКВ  разбит  на  пять  поддиапазонов:
 1. 	метровый  -  от  10  до  1  м  (30-300  МГц);
 2. 	дециметровый  -  от  1  до  10  см  (300-3  000  МГц);
 3. 	сантиметровый  -  от  10  до  1  см  (3  000-30  000  МГц);
 4. 	миллиметровый  -  от  10  до  1  мм  (30-300  ГГц);
 5. 	субмиллиметровый  (децимиллиметровый,  терагер-
цовый)  -  от  1мм  до  0,1  мм(0,3-ЗТГц).
 Каждый  из  под  диапазонов  находит  применение  в  техни¬
ке.  Метровые  волны  используется  в  телевидении  и  вещании
 ==  132  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 с  частотной  модуляцией,  дециметровые  и  сантиметровые
волны  -  в  телевидении,  радиолокации  и  многоканальной
связи,  а  миллиметровые  -  в  радиолокаторах  высокого  раз¬
решения,  для  мониторинга  состояния  окружающей  среды
и  радиофизических  исследований.  В  УКВ-диапазоне  выде¬
лены  частоты  для  радиолюбительской  связи.
 Уже  достаточно  давно  диапазон  УКВ  используется  для
организации  связи  с  подвижными  объектами.  В  50-х  гг.
прошлого  века  радиостанциями  метрового  диапазона  были
оснащены  военные  и  гражданские  самолеты,  автомобили
и  железнодорожные  поезда.  В  конце  концов,  это  привело  к
появлению  общедоступной  мобильной  сотовой  радиосвязи.
 Инфракрасные  волны  (ИК)  -  электромагнитные  колеба¬
ния  с  частотой  от  3  до  400  ТГц  (длины  волн  100-0,75  мкм).
Инфракрасный  диапазон  принято  делить  на  три  области.
В  литературе  нет  единообразия  в  отношении  границ  этих
областей.  Приведем  один  из  встречающихся  вариантов:
 1. 	ближнее  ИК  -  от  0,75  до  1,5  мкм;
 2. 	среднее  ИК  -  от  1,5  до  5,6  мкм;
 3. 	дальнее  ИК  -  от  5,6  до  100  мкм.
 В  связи  с  продвижение  границы  традиционных  радио¬
волн  в  направлении  все  более  и  более  высоких  частот,  ди¬
апазон  длин  волн  от  100-10  мкм  иногда  называют  санти-
миллиметровым.  В  последнее  время  диапазон  длин  волн
короче  1  мм  называют  терагерцовым.
 Волны  ИК-диапазона  нашли  широкое  применение  в
различных  отраслях  промышленности.  Системы,  создава¬
емые  для  обнаружения  источников  излучения,  значитель¬
но  меньше,  проще  и  дешевле  радиолокационных  систем
аналогичного  назначения.  Простота  схем  и  конструк¬
ций  таких  приборов  объясняется  применением  оптики,
что  дает  возможность  конструировать  приборы  из  более

Штыков  В.  В,
 мелких  и  прочных  деталей.  Одним  из  преимуществ  мно¬
гих  ИК-систем  является  возможность  использования  соб¬
ственного  излучения  целей,  которые  или  сами  являются
источниками  ИК  или  отражают  излучение  естественных
ИК-источников.  Такие  системы  называются  пассивными.
Активные  ИК-системы  имеют  мощный  источник,  излуче¬
ние  которого,  отфильтрованное  в  узком  участке  спектра,
концентрируется  с  помощью  оптической  системы  и  на¬
правляется  в  виде  узкого  пучка  на  цель.
 Оптические  волны  -  электромагнитные  колебания  с  ча¬
стотой  от  400  до  750  ТГц  (длины  волн  0,75-0,4  мкм),  вос¬
принимаемые  человеческим  глазом.  Границы  спектров
оптических,  инфракрасных  волн  взаимно  перекрываются.
 При  использовании  оптического  и  ИК  диапазонов  для
целей  связи  преимуществом  является  возможность  пере¬
дачи  большого  количества  информации,  поскольку  часто¬
та  модуляции  может  достигать  десятков  гигагерц.  Систе¬
мы  связи,  локации  и  навигации  оказываются  защищенны¬
ми  от  помех  благодаря  применению  узкополосных  опти¬
ческих  фильтров  и  большой  направленности  излучения.
Эти  преимущества  стали  еще  более  привлекательными  в
связи  с  созданием  квантовых  генераторов.
 Что  касается  излучения  еще  более  коротких  длин  волн,
то  вопрос  о  его  использовании  -  это  вопрос  будущего.
Работы  по  созданию  когерентных  источников  таких  волн
продолжаются.  Если,  в  конце  концов,  будут  созданы  прак¬
тически  пригодные  квантовые  генераторы  коротковолно¬
вого  ультрафиолетового  и  рентгеновского  излучения,  то
радиоинженеры  продолжат  свое  восхождение  к  вершинам
частотной  шкалы  электромагнитных  волн.  Не  исключено,
что  в  результате  их  усилий  всем  знакомый  рентгеновский
аппарат  превратится  в  рентгеновский  локатор.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 6.3. 	Особенности  распространения  радиоволн
различных  частот
 Сверхдлинные  волны  слабо  поглощаются  при  прохожде¬
нии  в  толще  суши  или  моря  и  поэтому  могут  проникать  в
глубину  в  несколько  десятков  метров.  Это  дает  возможность
их  использования  для  связи  с  погруженными  подводными
лодками,  а  также  для  подземной  радиосвязи.  Существуют
специальные  системы  связи  с  несущей  частотой  около  80  Гц.
 Длинные  волны  при  распространении  поверхностной
волны  испытывают  незначительное  поглощение  энергии
независимо  от  вида  и  состояния  земной  поверхности.
Кроме  того,  длинные  волны  хорошо  огибают  сфериче¬
скую  поверхность  Земли,  а  также  другие  препятствия  зна¬
чительных  размеров.  Оба  эти  фактора  обусловливают  воз¬
можность  распространения  длинных  волн  земной  волной
на  расстояние  около  3  ООО  км.
 Начиная  с  расстояния  300-400  км,  помимо  земной  вол¬
ны,  присутствует  волна,  отраженная  от  ионосферы.  С  уве¬
личением  расстояния  амплитуда  отраженной  от  ионосферы
волны  увеличивается,  и  на  расстояниях  700-1  000  км  она
становится  соизмеримой  с  амплитудой  земной  волны.  Сло¬
жение  этих  двух  волн  дает  интерференционную  картину.
 На  расстоянии  свыше  2  000-3  000  км  уже  невозможно
различить  земную  и  ионосферную  волны  по  отдельно¬
сти.  Распространение  происходит  в  результате  многократ¬
ных  отражений  от  поверхности  Земли  и  нижней  границы
ионосферы1.  Поскольку  расстояние  между  отражающими
поверхностями  сравнимо  с  длиной  волны,  приближение
геометрической  оптики  не  дает  нужной  точности,  и  за¬
дачу  приходится  решать  с  использованием  уравнений
 1  Подобно  волнам  в  волноводе,  о  котором  пойдет  речь  в  разделе  7.

Штыков  В.  В.
 Максвелла.  О  том,  как  решаются  такие  задачи.  Вы  узнаете
на  старших  курсах.
 Средние  волны  испытывают  значительное  поглощение
в  поверхности  Земли,  дальность  распространения  земной
волны  ограничена  расстоянием  500-700  км.  На  большие
расстояния  радиоволны  распространяются  ионосферной
волной.
 В  дневные  часы  на  пути  распространения  волны  рас¬
положен  слой  D,  сильно  поглощающий  средние  волны.
Поэтому  в  дневные  часы  связь  на  средних  волнах  прак¬
тически  возможна  только  земной  волной.  В  ночное  вре¬
мя  средние  волны  распространяются  путем  отражения  от
слоя  Е  ионосферы.
 В  диапазоне  СВ  более  длинные  волны  испытывают
меньшее  поглощение.  Ионосферные  возмущения  не  вли¬
яют  на  распространение  средних  волн,  так  как  свойства
слоя  Е  мало  меняются  во  время  магнитных  бурь.
 В  ночные  часы  на  некотором  расстоянии  от  передатчи¬
ка  возможен  приход  одновременно  пространственной  и
поверхностной  волн,  причем  длина  пути  пространствен¬
ной  волны  меняется  с  изменением  концентрации  электро¬
нов  в  ионосфере.  Интерференция  волн  проявляется  в  за¬
мираниях  сигнала  (нерегулярных  изменениях  амплитуды
сигнала).
 Короткие  волны  могут  распространяться  как  земные  и,
независимо  от  времени  суток,  как  ионосферные.  Короткие
волны  слабо  огибают  поверхность  Земли.  С  повышением
частоты  сильно  возрастает  поглощение  волн  в  полупрово-
дящей  поверхности  Земли.  Поэтому  земные  волны  корот¬
коволнового  диапазона  распространяются  на  расстояния,
не  превышающие  нескольких  десятков  километров.  Это
чуть  больше  расстояния  прямой  видимости.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  6.3.  Траектории  распространения  коротких  волн  на
большие  расстояния:  1  -  волны,  распространяющиеся  путем  одного
отражения  от  ионосферы;  2  -  волна,  распространяющаяся
путем  двух  отражений  от  ионосферы;  3  -  волна,  рабочая
частота  которой  больше  максимального  значения^.
 Ионосферной  волной  короткие  волны  могут  распро¬
страняться  на  многие  тысячи  километров  путем  отражения
от  ионосферы  и  поверхности  Земли  (рис.  6.3).  В  среднем
максимальное  расстояние  между  точками  отражения  в  за¬
висимости  от  состояния  ионосферы  меняется  от  2  ООО  км
до  4  ООО  км.
 Концентрация  электронов  в  ионосфере  меняется  в  те¬
чение  суток  и  в  течение  года.  Значит,  изменяются  условия
распространения  радиоволн,  что  приводит  к  необходимо¬
сти  изменения  рабочей  длины  волны.  Днем  работают  на
волнах  10-25  м,  а  ночью  -  на  волнах  35-100  м.  Рабочая  ча¬
стота  для  обеспечения  связи  между  двумя  точками  долж¬
на  быть  выбрана  так,  чтобы  луч  отражался  от  ионосферы
и  попадал  в  точку  приема.  Задача  осложняется  тем,  что
ионосфера  неоднородна  и  траектория  луча  имеет  слож¬
ный  вид  (см.  рис.  6.3).

Штыков  В.  В.
 Необходимость  изменения  длины  волны  усложняет  ап¬
паратуру.  В  каждом  конкретном  случае  для  обеспечения
связи  рабочая  частота  должна  быть  выбрана  с  учетом  мно¬
жества  факторов,  что  усложняет  работу  операторов.
 Ультракороткие  волны,  как  правило,  не  отражаются  от
ионосферы,  так  как  максимальная  концентрация  электро¬
нов  в  ионосфере  не  превосходит  величины  порядка  10'2
м'3.  Связь  возможна  только  в  пределах  прямой  видимости.
 В  зависимости  от  особенностей  трассы  и  применяемых
антенн  метровые  волны  могут  обеспечить  связь  на  рассто¬
яния  от  единиц  километров  до  -100  км.  Однако  возможно
и  нерегулярное  сверхдальнее  распространение  на  рассто¬
яния  свыше  1  ООО  км.
 Обычно  для  волн  короче  10  м  слой  F  является  прозрач¬
ным.  Однако  в  годы  максимума  солнечной  активности
электронная  плотность  слоя  F  достигает  в  дневное  время
таких  высоких  значений,  что  часто  оказывается  возмож¬
ной  радиосвязь  и  на  волнах  длиной  6-10  м  за  счет  отраже¬
ния  от  ионосферы.  В  этих  условиях  в  радиусе  приблизи¬
тельно  до  2  ООО  км  возникает  зона  молчания,  за  пределами
которой  возможен  радиоприем  на  расстояниях  до  4  ООО  км.
Однако  иногда  прием  сигналов  возможен  на  расстоянии
до  7  ООО  км.
 Кроме  того,  на  дальность  связи  оказывает  влияние  спо¬
радический  слой  Ер  имеющий  электронную  плотность,
достаточную  для  отражения  волн  метрового  диапазона.
Этот  слой  появляется  нерегулярно,  поэтому  и  этот  вид
сверхдальнего  распространения  радиоволн  не  может  быть
регулярным.  Сверхдальнее  распространение  радиоволн  за
счет  отражения  от  слоя  наблюдается  чаще  всего  летом
в  дневное  время  в  южных  широтах.
 ==  138  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Высота,  на  которой  образуется  слой  Es,  составляет
100-120  км.  Она  определяет  максимальное  расстояние
связи,  которое  равно  приблизительно  2  500  км.  Связь
осуществляется  в  то  время,  когда  спорадический  слой
находится  в  средней  части  пути  между  передатчиком  и
приемником.  Слой  появляется  над  небольшой  террито¬
рией,  поэтому  обычно  одновременно  существует  связь
только  с  одной  станцией.  Благодаря  движению  слоя  че¬
рез  некоторое  время  оказывается  возможной  связь  с  дру¬
гой  станцией.  Продолжительность  связи  бывает  различ¬
ной  -  от  нескольких  минут  до  нескольких  часов.  Указать
точно  время  появления  отражений  от  слоя  Е$  не  удается.
Поэтому  попытки  использовать  отражения  от  слоя  Е,
для  регулярной  связи  на  метровых  волнах  не  дали  поло¬
жительного  результата.
 Распространение  сантиметровых  и  дециметровых  на
большие  расстояния  до  200-1  000  км  также  возможно.
Это  связано  с  рассеянием  на  неоднородностях  тропосфе¬
ры.  Неоднородности  -  это  области  с  коэффициентом  пре¬
ломления,  отличающимся  от  коэффициента  преломления
окружающего  пространства.  Такие  образования  всегда
присутствуют  на  высотах  около  15  км.  На  рис.  6.4  показа¬
на  схема  такой  связи.
 Схема,  подобная  приведенной  на  рис  6.4,  используется
для  связи  за  счет  отражения  УКВ  от  следов  микромете¬
оритов,  которые  регулярно  попадают  в  атмосферу  Земли
и  оставляют  после  себя  на  высоте  около  50  км  высоко-
ионизированные  образования.  Эти  образования  суще¬
ствуют  всего  несколько  секунд,  но  этого  достаточно  для
того,  чтобы  современные  цифровые  системы  радиосвязи
обеспечивали  высокоскоростную  передачу  информации
порциями.
 =  139  =

Штыков  В.  В.
 Рис.  6.4.  Схема  радиоканала  с  отражением  от
неоднородностей  тропосферы.
 Сантиметровые  и  миллиметровые  радиоволны  ис¬
пытывают  поглощение  молекулами  кислорода  и  парами
воды.  Зависимость  погонного  затухания  от  длины  волны
показана  на  рис.  6.5.  Кроме  того,  значительное  затухание
возникает  из-за  поглощения  энергии  другими  газами  при
увеличении  их  содержания  в  воздухе.  Это  позволяет  ис¬
пользовать  миллиметровые  волны  для  мониторинга  со¬
стояния  атмосферы.
 При  наличии  осадков  наряду  с  поглощением  суще¬
ственно  рассеяние  радиоволн.  В  кристаллических  обла¬
ках  и  осадках  ослабление  существенно  меньше,  чем  в  ка¬
пельножидких.
 Затухание
 дБ/км
 Рис.  6.5.  Погонное  затухание  сантиметровых  и
миллиметровых  радиоволн  в  атмосфере  Земли.
 =  140  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Использование  УКВ  для  подвижной  связи  ставит  но¬
вые  проблемы  перед  радиоинженерами.  В  условиях  го¬
родской  застройки,  а  особенно  внутри  зданий,  условия
распространения  радиоволн  становятся  очень  сложными.
Для  прогнозирования  существования  связи  и  обеспече¬
ния  ее  надежности  требуется  решать  задачи  дифракции  на
многих  телах,  а  поскольку  положение  приемника  и  пере¬
датчика  произвольны,  то  приходится  привлекать  методы
математической  статистики.
 Инфракрасное  и  оптическое  излучение  возбуждается  за
счет  энергии  квантовых  переходов  в  атомах  и  молекулах.
Процессы  излучения  обратимы,  поэтому  молекулы  и  ато¬
мы  способны  поглощать  энергию  на  тех  же  частотах.  При
выполнении  определенных  условий  некогерентное  излу¬
чение  частиц  становится  когерентным.  Устройства,  созда¬
ющие  когерентное  излучение  за  счет  квантовых  перехо¬
дов,  получили  название  квантовых  генераторов.
 Прозрачность,  %
 Рис.  6.6.  Кривая  пропускания  атмосферы  в  области
0,6-14  мкм.  Полосы  прозрачности:  2,0-2,5  мкм,
 3,2-4,2  мкм,  4,5-5,2  мкм,  8,0-13,5  мкм.
 На  рис.  6.6  показана  зависимость  пропускания  атмос¬
ферой  излучения  в  диапазоне  от  0,6  мкм  до  14  мкм.
 В  видимой  части  спектра  на  волнах  0,75-0,4  мкм  по¬
глощение  незначительное,  на  длине  волны  0,76  мкм  на¬
блюдается  поглощение  в  кислороде.
 =  141  =

Штыков  В.  В.
 Основное  поглощающее  действие  оказывает  водяной
пар,  поскольку  его  содержание  намного  превышает  содер¬
жание  остальных  газов.  Поэтому  прозрачность  атмосфе¬
ры  сильно  зависит  от  метеорологических  условий.
 Существуют  полосы  поглощения  с  максимумами  на
длинах  волн  0,93;  1,13;  1,40;  1,87;  2,74  мкм,  которые  при¬
надлежат  парам  воды;  а  также  2,7  и  4,26  мкм  -  углекисло¬
му  газу1.
 Измерения  показывают,  что  на  длинах  волн  от  15  до
100  мкм  атмосфера  практически  непрозрачна.
 Оптические  волны  и  волны  ИК-диапазона  могут  фоку¬
сироваться  линзами  и  зеркалами,  менять  свое  направление
при  отражении  и  преломлении,  разлагаться  в  спектр  при¬
змами.  Эти  волны  испытывают  ослабление  при  прохожде¬
нии  через  атмосферу  из-за  процессов  рассеяния,  особенно
если  она  насыщена  водяными  парами  и  пылью.  Подобно
радиоволнам,  они  меняют  направление  распространения
в  неоднородной  атмосфере.  Излучающие  и  отражающие
тела,  если  они  не  являются  источниками  полезной  инфор¬
мации,  создают  фон,  мешающий  работе  оптических  и  ИК-
систем  и  проявляющийся  как  вредный  шум.
 Перечисленные  выше  особенности  приводят  к  значи¬
тельным  отличиям  методов  анализа  распространения  этих
 1  С  этими  полосами  поглощения  связан  парниковый  эффект.  При  средней
температуре  тела  около  20°  С  максимум  теплового  излучения  поверхности
Земли  находится  на  длине  волны  около  10  мкм.  Углекислый  газ  пропускает
солнечные  лучи,  но  задерживает  большую  часть  теплового  (ИК)  излуче¬
ния,  не  давая  Земле  остыть.  Комфортные  условия  на  Земле  являются  ре¬
зультатом  динамического  равновесия  процессов  поглощения  и  излучения.
Около  1  млрд.  лет  назад  углекислого  газа  и  геотермального  тепла  было  так
мало,  что  практически  вся  Земля  была  покрыта  льдом.  К  нашему  счастью,
приблизительно  700  млн.  лет  назад  ситуация  изменилась  -■  вулканы  взло¬
мали  лед  и  выбросили  в  атмосферу  значительный  объем  СС2.
 =  142  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 волн,  их  регистрации  и  извлечения  информации  из  сигна¬
ла.  Об  этих  методах  Вы  узнаете  в  специальных  курсах.
 Поскольку  условия  распространения  электромагнит¬
ных  волн  весьма  разнообразны,  то  для  решения  каждой
конкретной  практической  задачи  выбор  рабочей  частоты
аппаратуры  -  это  комплексная  проблема  оптимизации  по
совокупности  технико-экономических  показателей.  Вы  -
будущие  радиоинженеры  -  должны  быть  готовы  к  ее  ре¬
шению.
 Как  видите,  радиоинженер  должен  хорошо  знать
механику,  строение  вещества,  теорию  электричества
и  магнетизма,  и  теорию  электромагнитных  волн.  Для
расчета  трасс  связи  Вам  надо  владеть  методами  реше¬
ния  задач  математической  физики,  элементами  теории
электромагнитного  поля,  геометрической  оптики  и  мате¬
матической  статистики.

Штыков  В,  В,
 7. 	ЛИНИИ  ПЕРЕДАЧИ  ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
 ВОЛН
 Линии  передачи  являются  неотъемлемой  частью  кана¬
ла  связи.  Свободно  распространяющиеся  радиоволны  есть
лишь  одним  из  возможных  видов  канала  связи.  Такой  способ
радиосвязи  имеет  то  преимущество,  что  позволяет  охватить
практически  неограниченное  число  абонентов  -  потреби¬
телей  информации.  Недостатками  такого  способа  являются
неэкономное  использование  мощности  передатчика  и  меша¬
ющее  влияние  на  другие  аналогичные  радиосистемы.
 В  тех  случаях,  когда  число  абонентов  ограничено  и  нет
необходимости  в  широковещании,  используется  передача
сигнала  с  помощью  направленно  излучающих  антенн,  а
также  при  помощи  специальных  устройств,  называемых
линиями  передачи  сигнала  или,  короче,  линиями  пере¬
дачи.  Этот  укороченный  термин  применяется  также  к
линиям  передачи  электрической  энергии,  например,  по
магистральным  высоковольтным  линиям,  соединяющим
электростанции  с  городами.  В  нашем  случае  речь  идет  о
линиях,  передающих  малые  мощности,  или,  как  говорили
в  первой  половине  прошлого  века,  о  слаботочных  инфор¬
мационных  устройствах,  имеющих  свою  специфику
 Линии  передачи  применяются  как  в  виде  магистраль¬
ных  линий,  так  и  в  качестве  локальных  (местных)  линий,
например  для  связи  передатчика  или  приемника  с  антен¬
ной,  а  также  в  местных  распределительных  сетях.  В  на¬
стоящее  время  локальные  линии  связи  широко  использу¬
ются  для  связи  ЭВМ.
 В  каждом  конкретном  случае  используется  наиболее
подходящий  по  совокупности  технических  качеств  и  эко¬
номических  показателей  тип  линии  передачи.

Рассмотрим  принципы  работы  основных  типов  линий
передачи  сигналов,  начиная  с  двухпроводной  линии  и  за¬
канчивая  современной  волоконно-оптической  линией.
 7.1. 	Двухпроводная  линия
 Двухпроводная  линия  начала  применяться  еще  в
19  в.,  но  используется  и  сейчас  для  передачи  телеграфных
и  телефонных  сигналов.  Она  отличается  от  обычного  со¬
единения  с  помощью  двух  проводов  тем,  что  ее  длина  L
может  быть  больше  длины  волны,  распространяющегося
вдоль  нее  электромагнитного  поля.  Основным  требова¬
нием  к  конструкции  линии  является  условие  D  «  X,  где
D  -  расстояние  между  проводами.
 Двухпроводная  линия  может  применяться  для  пере¬
дачи  сигналов  на  волнах  порядка  сотен  и  более  метров,
что  соответствует  частотам  в  диапазоне  практически  от
нуля  до  1  МГц.  Как  уже  говорилось,  двухпроводные  ли¬
нии  используют  для  передачи  телеграфных  и  телефонных
сигналов,  а  также  для  трансляции  местного  проводного
радиовещания.  Они  также  используются  на  антенных  по¬
лях  длинноволновых  и  средневолновых  радиостанций.
 Рис.  7.1.  Простейшая  двухпроводная  линия.
 Основной  недостаток  двухпроводной  линии  состоит
в  том,  что,  как  всякая  открытая  система,  она  допускает

Штыков  В.  В.
 излучение  в  окружающее  пространство  и  прием  из  него
электромагнитных  волн.  Это  приводит  к  потере  мощ¬
ности  сигнала  и  воздействию  внешних  помех  на  пере¬
дачу  сигнала.  Особенно  опасны  места  нарушения  пря¬
молинейности  линии  (изломы  в  местах  крепления  про¬
водов,  изгибы  из-за  провисания  проводов  и  др.).  Излу¬
чение  можно  несколько  уменьшить,  перекрещивая  про¬
вода  (попросту  скручивая  их).  Такая  линия  показана  на
рис.  7.2.  Ее  соседние  участки  излучают  электромагнит¬
ные  волны  в  противофазе  (см.  раздел  5.1).  Такой  кабель
иногда  называю  витой  парой.  Он  используется,  напри¬
мер,  в  локальных  компьютерных  сетях.  Сама  идея  из¬
вестна  с  30-х  гг.  прошлого  века.
 Рис.  7.2.  «Витая  пара».
 Перекрещивание  проводов  в  воздушных  линиях  теле¬
фона  и  телеграфа  применяется  для  устранения  связей
между  каналами  связи.  Еще  сейчас  можно  увидеть  двух¬
проводные  линии  связи,  тянущиеся  вдоль  железнодорож¬
ного  полотна.  Если  внимательно  посмотреть  на  такую
линию,  то  можно  увидеть,  как  на  траверсах  опор  меняют¬
ся  местами  провода.  В  месте  смены  положения  провода
устанавливается  четыре  изолятора  вместо  двух,  так  что
витая  пара  была  известна  задолго  до  появления  локаль¬
ных  сетей.
 ==  146  =
 излучение
 ток
 ток

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 7.2. 	Электрический  кабель
 Электрические  кабели  делятся  на  низкочастотные  и
высокочастотные,  одножильные  и  многожильные  и  т.  д.
Кабели  применяются  для  передачи  сигналов  на  частотах
до  1  ГГц,  что  соответствует  длинам  волн  около  30  см.
Примером  высокочастотного  одножильного  кабеля  может
служить  хорошо  Вам  знакомый  телевизионный  кабель,
соединяющий  телевизионный  приемник  с  антенной  или
ретрансляционным  узлом.  Сейчас  в  городах  для  телеви¬
зионного  вещания  в  подавляющем  числе  случаев  исполь¬
зуются  кабельные  сети  (кабельное  телевидение).  В  таких
сетях  используют  высокочастотный  коаксиальный  кабель
с  малыми  потерями.
 Электрический  кабель,  работающий  на  том  же  принци¬
пе,  что  и  двухпроводная  линия,  свободен  от  указанного
выше  недостатка,  так  как  имеет  замкнутую  геометрию.
В  таком  кабеле  обычно  один  из  проводов  имеет  цилинд¬
рическую  форму  и  окружает  второй  провод,  так  что  поле
направляемой  волны  оказывается  закрытым  внутри  этого
цилиндра.  Центральный  провод  размещается  коаксиаль-
но,  поэтому  другое  название  линии  -  коаксиальный  кабель
(см.  рис.  7.3).  По  некоторым  соображениям,  о  которых  Вы
узнаете  на  старших  курсах,  D  должно  быть  равно  прибли¬
зительно  3d.
 Рис.  7.3.  Коаксиальный  кабель.

Штыков  В.  В.
 Конструктивные  требования  к  кабелю  аналогичны  тре¬
бованиям,  предъявляемым  к  двухпроводной  линии.  Его
поперечный  размер  D  (точнее  длина  средней  окружности)
должен  быть  меньше  X,  в  то  время  как  на  длину  кабеля  L
никаких  ограничений  не  накладывается.
 Применению  кабеля  в  области  более  коротких  волн  пре¬
пятствуют  следующие  обстоятельства.  С  уменьшением
длины  волны  приходится  уменьшать  поперечный  размер
кабеля  и  толщину  центрального  провода.  Это  связано  с  тем,
что  при  D-Х  вдоль  кабеля  кроме  основной  волны  смогут
распространяться  волны,  отражающиеся  от  проводников
(паразитные  волны).  Такие  волны  двигаются  «зигзагом».  В
приемник  приходит  сразу  несколько  сигналов  на  всех  этих
волнах  с  разным  запаздыванием  относительно  друг  друга.
Интерференция  волн  искажает  сигнал.  Пропорциональное
уменьшение  размеров  приводит  к  увеличению  погонного
(на  единицу  длины)  сопротивления  проводников,  и,  следо¬
вательно,  к  увеличению  потерь  мощности  сигнала.  Оказы¬
вается,  трудности  можно  преодолеть,  если  вообще  исклю¬
чить  из  конструкции  центральный  проводник.
 7.3. 	Металлический  волновод
 Металлический  волновод  представляет  собой  полую  ме¬
таллическую  трубу  крутого  или  прямоугольного  сечения
(см.  рис.  7.4  а).  Электромагнитные  волны  могут  распростра¬
няться  по  волноводу,  отражаясь  от  его  стенок.  В  результа¬
те  интерференции  отраженных  под  определенными  углами
волн  образуются  устойчивые  направляемые  волновые  струк¬
туры  с  синусоидальным  или  близким  к  нему  распределени¬
ем  поля  в  поперечном  сечении.  Такие  волновые  структуры
называются  типами  волн  или  модами  (от  англ.  mode).  В  ка-
 =  148  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 беле  эти  моды  оказались  бы  мешающими,  паразитными.  В
волноводе  же  при  отсутствии  центрального  провода  одна  из
этих  мод  волновода  может  быть  использована  для  передачи
сигнала.  Путь  движения  волны  показан  на  рис.7.4  б.  Волна
падает  на  узкую  боковую  стенку  волновода  под  углом  ф  от¬
носительно  нормали  и  зеркально  отражается.
 ч
 Рис.  7.4.  Металлический  волновод,  а-  геометрия,
б  -  траектории  распространения  волн.
 Воспользуемся  принципом  Гюйгенса  -  Френеля  и  по¬
строим  пару  волновых  плоскостей.  На  рис  7.4  б  их  поло¬
жение  показано  штриховыми  линиями.  В  прямоугольном
треугольнике  ABC  катет
 Волновод  симметричен  относительно  продольной  оси.
Следовательно,  колебания  в  точках  В  и  С  также  должны
удовлетворять  каким-то  требованиям  симметрии.  Таких
требований  всего  два:  электромагнитные  поля  в  этих  точ¬
ках  либо  симметричны,  ли(5о  антисимметричны  относи¬
тельно  продольной  оси  волновода.  Следовательно,  в  точ¬
ках  В  и  С  поля  должны  иметь  равные  амплитуды,  но  могут
отличаться  знаком.  Это  означает,  что  на  отрезке  АВ  долж¬
но  укладываться  целое  число  полуволн,  т.  е.

Штыков  В.  В.
 Если  поперечный  размер  волновода  а  задан,  то,  учи¬
тывая,  что  косинус  не  может  быть  больше  1,  приходим
к  выводу,  что  длина  волны  электромагнитного  поля,  рас¬
пространяющегося  в  волноводе,  должна  быть  короче  не¬
которой  величины,  равной
 Эту  длину  волны  называют  критической  длиной  волны.
Существование  критической  длины  волны  и  необходи¬
мость  выполнения  условия
 является  одним  из  важнейших  свойств  волновода.  Целые
значения  числа  т  определяют  тип  волны  или  моду  вол¬
новода.
 Волны  могут  отражаться  и  от  горизонтальных  стенок
волновода,  потому  в  общем  случае  конфигурация  поля
(мода)  в  волноводе  имеет  сложный  вид.  В  специальных
дисциплинах  Вам  более  подробно  расскажут  о  типах  волн
в  металлических  волноводах.
 Одна  из  мод  имеет  максимальное  значение  ^Крит-  Такой  тип
волны  называется  основным  типом  волны,  так  как  он  может
распространяться  в  волноводе  в  отсутствии  других  {высших)
типов  волн.  Чтобы  избежать  вредного  влияния  интерферен¬
ции,  в  волноводных  линиях  передачи  используют  основной
тип  колебаний  (так  называемый  одномодовый  режим).
 Металлические  волноводы  получили  применение  в
качестве  линий  передачи  сантиметровых  и  миллиметро¬
вых  волн.  Центры  полос  одномодовых  режимов  работы
наиболее  распространенных  стандартных  волноводов
соответствуют  X  --  10  см,  3  см  и  8  мм.  Металлические

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 волноводы  на  более  короткие  волны  (6,  4,  3  мм)  выпуска¬
ются  в  ограниченном  количестве.
 При  уменьшении  длины  волны  приходится  уменьшать
поперечные  размеры  волновода.  Это  приводит  к  увеличе¬
нию  потерь  мощности  волны  в  стенках.  Поэтому  для  волн
с  длинами  порядка  миллиметра  и  короче  волноводы  при¬
меняются  лишь  на  очень  коротких  расстояниях.  О  причи¬
нах  увеличения  потерь  Вы  узнаете  при  изучении  специ¬
альных  дисциплин.
 7.4. 	Радиорелейная  линия  связи
 Радиорелейная  линия  связи  во  многом  похожа  на  оптиче¬
ский  телеграф,  конца  18  -  начала  19  вв.  (см.  раздел  1).  Вдоль
линии  связи  в  пределах  прямой  видимости  устанавливают¬
ся  ретрансляционные  станции.  Каждая  такая  станция  имеет
приемную  и  передающую  антенны  высокой  направленно¬
сти,  которые  установлены  на  башне  высотой  до  100  м  (вы¬
сота,  не  подвластная  инженерам  18  в.).  При  такой  высоте
расстояние  прямой  видимости  между  станциями  -  около
50  км.  Ретрансляторы  усиливают  сигнал,  очищают  его  от
помех  и  передают  (ретранслируют)  на  следующую  станцию.
На  рис.  7.5  показан  фрагмент  радиорелейной  линии  связи.
 Рис.  7.5.  Эскиз  радиорелейной  линии.

Штыков  В.  В.
 Основное  конструктивное  требование  накладывается
на  размер  зеркала  антенны.  Чтобы  обеспечить  хорошую
направленность,  необходим  малый  угол  дифракции  излу¬
чения  антенны  ф  .  Для  этого  размер  зеркала  D  должен
быть  достаточно  большим  по  сравнению  с  длиной  волны
(см.  раздел  5.4),  поскольку
 Радиорелейные  линии  используются  в  диапазонах
дециметровых,  сантиметровых  и  миллиметровых  волн,
поэтому  размер  зеркала  оказывается  порядка  одного  или
нескольких  метров.  Радиорелейные  линии  создавались  в
60-х  гг.  прошлого  века,  но  широко  применяются  и  сей¬
час,  несмотря  на  появление  спутниковых  ретрансляци¬
онных  систем.  Мачты  радиорелейных  линий  можно  уви¬
деть  вдоль  магистральных  автотрасс  и  железнодорож¬
ных  линий.
 Дальнейшим  развитием  радиорелейных  линий  связи
являются  спутниковые  системы  связи  и  спутниковое  теле¬
видение.
 7. 	5.  Волоконно-оптическая  линия  связи
 Волоконно-оптическая  линия  связи  (ВОЛС)  содержит
волоконно-оптический  кабель,  главным  элементом  кото¬
рого  является  волоконный  световод.  Волоконный  свето¬
вод  -  это  стеклянное  волокно  из  высококачественного  оп¬
тического  стекла.  В  настоящее  время  широко  применяют¬
ся  волокна  из  кварцевого  стекла,  а  также  прозрачные  для
ИК-излучения  полимерные  волокна.  Надо  отметить,  что
и  стекла  оказались  более  прозрачными  в  инфракрасном
диапазоне.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 На  рис.7.6  показана  траектория  движения  волны  вну¬
три  диэлектрической  пластины.  Если  фпа1  >  фпо,  то  на  гра¬
нице  раздела  возникает  явление  полного  внутреннего  от¬
ражения  (см.  подраздел  5.2)  и  волна  распространяется,  не
покидая  пластину.
 Рис.  7.6.  Волоконно-оптический  волновод.
 С  точки  зрения  электромагнитной  теории  волоконный
световод  представляет  собой  диэлектрический  волновод
оптического  или  инфракрасного  диапазонов  волн.  При¬
мерно  по  тем  же  причинам,  что  и  для  металлического
волновода,  поперечные  размеры  оптического  волокна  со¬
ставляют  единицы  микрометров.  Ясно,  что  при  таких  раз¬
мерах  вряд  ли  удастся  изготовить  волокно,  с  сечением  от¬
личающимся  от  круга.
 Конструктивно  оптическое  волокно  -  это  многослойная
структура,  включающая  сердцевину,  оптическую  оболочку,
технологическую  оболочку,  слой  защитного  лака.  Волокно
помещают  в  защитную  оболочку.  Роль  последней  -  защита
оптической  части  от  механического  и  химического  влияния
внешней  среды.  Эта  оболочка  делается  обычно  из  полиме¬
ра,  в  особых  случаях  используется  также  металлическое
покрытие.  Описанная  конструкция  -  стеклянное  волокно
с  защитной  оболочкой  -  называется  оптическим  модулем,
т.  е.,  по  существу,  это  одноволоконный  оптический  кабель.
Как  и  электрические,  оптические  кабели  могут  быть  одно¬
жильными  (одномодульными)  и  многожильными  (мно¬
гомодульными),  последние  с  дополнительной  жесткой

Штыков  В.  В.
 полимерной  или  металлической  центральной  жилой  и  до-
полнительным  общим  защитным  покрытием.
 Для  передачи  сигнала  по  волоконному  световоду  на  боль¬
шое  расстояние  необходимо  особо  чистое  стекло.  В  1966  г.
ученые  подсчитали,  что  если  поглощение  света  в  стекле  бу¬
дет  таково,  что,  пройдя  расстояние  в  1  км,  мощность  света
уменьшится  до  1%  начальной  величины,  то  такое  волокно
можно  использовать  в  качестве  волоконного  световода  для
передачи  сигнала.  Соответствующий  коэффициент  переда¬
чи  по  мощности  К  =  10~2  км1  или  в  используемых  в  техни¬
ке  логарифмических  единицах  (децибелах)  коэффициент
A=101g£=-20  дБ/км.  В  этом  случае  говорят,  что  при  про¬
хождении  сигнала  имеют  место  потери  мощности  в  20  дБ/
км.  При  таких  потерях  ретрансляторы  можно  ставить  че¬
рез  один  или  несколько  километров,  и  оптический  кабель
уже  сможет  конкурировать  с  электрическим  кабелем.  Од¬
нако  самые  чистые  оптические  стекла  того  времени  могли
дать  потери  лишь  в  несколько  тысяч  децибел  на  километр.
Попытки  очистить  стекло  в  процессе  его  производства  раз¬
личными  известными  методами  позволили  уменьшить  по¬
тери  до  нескольких  сотен  децибел  на  километр.  Основные
потери  мощности  приходились  на  содержащиеся  в  стекле
ионы  металлов,  несмотря  на  их  микроскопическое  количе¬
ство.  Казалось,  что  этот  предел  преодолеть  невозможно.
 Однако  в  1970  г.  специалисты  американской  фирмы
«Corning  Glass»  получили  волокно  с  потерями  20  дБ/км.
Используя  идеи  получения  сверхчистых  материалов,  при¬
меняемые  в  полупроводниковой  технологии,  они  разра¬
ботали  метод  получения  сверхчистого  кварцевого  стекла
из  газовой  фазы  (метод  парофазного  осаждения  стекла),
причем  непосредственно  в  процессе  изготовления  волок¬
на,  точнее,  заготовки  для  оптического  волокна.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Полученная  заготовка  затем  плавится  в  особой  печи,
и  из  нее  вытягивается  оптическое  волокно  нужных  попе¬
речных  размеров,  которое  в  процессе  вытяжки  сразу  по¬
крывается  слоем  защитного  лака,  чтобы  при  затвердении
на  поверхности  стекла  не  образовывались  микротрещи¬
ны,  которые  существенно  ухудшают  механическую  проч¬
ность  и  надежность  оптического  волокна.
 В  дальнейшем  и  за  рубежом,  и  в  нашей  стране  начали
производить  оптические  кварцевые  волокна  с  потерями
порядка  нескольких  и  даже  одного  децибела  на  километр
на  длинах  волн  0,8;  1,3  и  1,5  мкм.  Длины  волн  опреде¬
лялись  спектрами  поглощения  в  стекле  и  наличием  соот¬
ветствующих  квантовых  генераторов.  Рекордное  значение
составило  0,2  дБ/км  на  длине  волны  1,5  мкм,  что  близко
к  теоретическому  пределу  (0,18  дБ/км)  на  данной  длине
волны.  Этот  предел  определяется  уже  не  чистотой  стекла,
а  его  естественной  атомной  структурной,  приводящей  к
рассеянию  света  (рэлеевское  рассеяние,  названное  так  по
имени  известного  английского  физика  Рэлея,  впервые  ис¬
следовавшего  рассеяние  волн  в  веществе).
 Достигнутые  потери  в  0,2  дБ/км  дают  потери  в  20  дБ
при  длине  световода  в  100  км.  Таким  образом,  если  в  маги¬
стральной  волоконно-оптической  линии  и  требуются  ре¬
трансляторы-усилители,  то  их  можно  ставить  через  100  км
или  более.  Это  открыло  путь  широкому  использованию
оптических  линий  передачи.
 Как  видите,  для  грамотного  использования  все¬
го  многообразия  линий  связи  будущий  радиоинженер
должен  овладеть  теорией  электромагнитного  поля,
изучить  теорию  антенн  и  освоить  технику  ультра¬
коротких  волн  и  даже  волн  оптического  диапазона.

Штыков  В.  В.
 8. 	ОСНОВНЫЕ  ЭЛЕМЕНТЫ  КАНАЛА  СВЯЗИ
 Диапазон  использования  радиотехнических  средств
чрезвычайно  широк.  Достаточно  привести  лишь  незначи¬
тельную  часть  терминов,  которые  содержать  слово  «ра¬
дио».  Это  -  радиовещание,  радиотелеграфия,  радиолока¬
ция,  радионавигация,  радиоастрономия,  радиоразведка  и
т.  д.  Нет  никакой  возможности  в  рамках  этой  книги  даже
поверхностно  описать  каждое  из  перечисленных  направ¬
лений.  О  некоторых  из  них  Вам  подробно  расскажут  на
старших  курсах.
 Однако  все  радиосистемы,  в  конце  концов,  могут  быть
сведены  к  некоторой  общей  структурой  схеме,  в  которую
входят  радиоприемник,  радиопередатчик  и  антенна.  Рас¬
смотрим  эти  составные  элементы  канала  связи.
 8.1.  Радиоприемники
 Приемник  является  обязательным  оконечным  устрой¬
ством  канала  связи.  Оно  преобразует  сигналы  естественного
или  искусственного  происхождения  в  сигналы,  пригодные
для  их  дальнейшего  использования.  Если  в  качестве  носи¬
теля  информации  используются  радиоволны,  то  мы  имеем
дело  с  радиоприемником  (радиоприемным  устройством).
Обычно  в  этом  случае  по  традиции  имеют  в  виду  приемные
устройства,  работающие  на  длинах  волн  более  ~  1  мм.  Опти¬
ческие  приемники  выделяются  в  отдельный  класс  устройств,
хотя  они  и  имеет  много  общего  с  радиоприемником.
 Все  многообразие  радиоприемных  устройств  делится
по  следующим  признакам:
 • 	основному  назначению:  радиовещательные  и  профес¬
сиональные;

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 • 	роду  работы:  радиотелеграфные,  радиотелефонные,
телевизионные,  фототелеграфные  и  т.  д.;
 • 	виду  модуляции,  применяемой  в  канале  связи:  ампли¬
тудная  (AM),  частотная  (ЧМ),  фазовая  (ФМ),  однополос¬
ная  (ОМ),  импульсная  (ИМ),  частотная  манипуляция  с  не¬
прерывной  фазой  и  т.  д.;
 • 	диапазону  принимаемых  волн  -  приемник,  включа¬
ющий  все  широковещательные  диапазоны  (ДВ,  СВ,  КВ,
УКВ)  называют  всеволновым;
 • 	способу  построения  приемного  тракта:  детекторные,
прямого  усиления,  прямого  преобразования,  регенератив¬
ные,  супергетеродинные  с  однократным,  двукратным  или
многократным  преобразованием  частоты,  цифровые;
 • 	способу  питания:  с  автономным,  сетевым  или  универ¬
сальным;
 • 	месту  установки:  передвижные,  стационарные,  мо¬
бильные  и  т.  д.
 Датой  рождения  радиоприема  следует  считать  7  мая
1895  г.,  когда  А.  С.  Попов  продемонстрировал  первый  в
мире  радиоприемник  на  заседании  Русского  физико-хи¬
мического  общества.
 В  начале  20  в.  начинают  применяться  электронные
лампы  и  получает  развитие  приемник  прямого  усиления.
 Однако  с  30-х  гг.  прошлого  века  подавляющее  боль¬
шинство  приемников  строится  по  супергетеродинной  схе¬
ме,  изобретенной  Э.  Армстронгом1.
 1 	Эдвин  Говард  Армстронг  (англ.  Edwin  Howard  Armstrong)  (1890-1954)  -
американский  инженер-электрик,  талантливый  изобретатель,  лауреат  Но¬
белевской  премии.  Вошел  в  историю  как  изобретатель  важнейших  типов
радиоприемников  -  регенеративного,  сверхрегенеративного  и  супергете-
родинного.  Он  первым  предложил  использовать  частотную  модуляцию  в
радиосвязи.  Его  иногда  называли  генератором  идей.

Штыков  В.  В.
 В  60-х  гг.  20  в.  появляются  транзисторные  радиопри¬
емники.
 С  1980  г.  распространяются  приемники  на  интеграль¬
ных  микросхемах.
 В  настоящее  время  радиоприемники  развиваются  пу¬
тем  интеграции  узлов  структурной  схемы  и  широкого
применения  цифровой  обработки  сигналов,  принятых  на
фоне  помех.
 Наиболее  важными  показателями  качества  приемника
являются  чувствительность  и  избирательность  (селектив¬
ность).
 Чувствительность  -  это  минимальный  уровень  сигна¬
ла,  который  может  обнаружить  приемник.  О  том,  от  чего
зависит  чувствительность  и  как  ее  повысить,  Вы  узнаете
на  старших  курсах
 Избирательность  -  это  способность  приемника  осла¬
блять  сигналы  других  каналов  связи.  При  изучении  спе¬
циальных  дисциплин  Вы  узнаете,  каким  способом  можно
ее  повысить.
 Любой  радиоприемник  содержит  устройство,  которое
преобразует  высокочастотное  модулированное  колеба¬
ние  в  низкочастотный  сигнал.  Это  устройство  принято
называть  детектором  или  демодулятором.  Простейший
радиоприемник  состоит  только  из  детектора  и  оконечно¬
го  устройства.  Такой  приемник  называют  детекторным
приемником.
 В  первых  опытах  по  радиосвязи  в  конце  19  в.  детекто¬
ром  служил  когерер,  а  оконечным  устройством  -  элект¬
рический  звонок.  Вскоре  после  первых  опытов  было
предложено  использовать  резонансную  цепь  для  настрой¬
ки  приемника  на  радиоволны  определенной  частоты.
 —  158  ==

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Схема  простейшего  детекторного  приемника  показана
на  рис.  8.1.  В  20-х  -  30-х  гг.  прошлого  века  именно  таки¬
ми  приемниками  пользовались  Ваши  прадедушки  и  пра¬
бабушки.  Полупроводниковой  промышленности  тогда  не
было,  поэтому  диоды  изготавливали  кустарным  спосо¬
бом,  иногда  даже  в  домашних  условиях.  Металлическая,
заостренная  на  конце  пружинка  упиралась  в  небольшой
кусочек  поликристаллического  сернистого  цинка.  После
нескольких  попыток  удавалось  найти  чувствительную
точку  такого  точечного  полупроводникового  диода.  От
первых  детекторных  приемников  берет  свое  начало  радио¬
любительское  движение,  из  недр  которого  вышло  большое
число  высококлассных  радиоинженеров  и  ученых1.
 Рис.  8.1.  Схема  детекторного  приемника.
 Г  Теперь  Вы  легко  можете  самостоятельно  построить  такой  приемник.  В
качестве  диода  подойдет  любой  высокочастотный  диод  промышленного
производства  (Д2А,  Д310).  Для  воспроизведения  звука  подойдут  высоко¬
омные  телефоны  (TA-4,  ТОН-2,  TOH-2M,  ТАГ-1,  ТГ-1).  Намотайте  на  ди¬
электрическом  цилиндре  диаметром  «  50-100  мм  и  длиной  10-15  см  около
300  витков  медного  эмалированного  провода  диаметром  0,3-0,5  мм.  Если
не  достанете  переменного  конденсатора  емкость  20-455  пФ,  то  запаситесь
несколькими  постоянными  с  номиналами,  попадающими  в  этот  диапазон.
Номинал  конденсатора,  включенного  параллельно  телефонам,  большого
значения  не  имеет.  Кусок  любого  провода  длиной  метров  10  будут  антен¬
ной  вашего  приемника.  Наиболее  дотошные  могут  попытаться  соединить
приемник  с  входом  звуковой  платы  компьютера.

Штыков  В,  В.
 В  20-х  гг.  прошлого  века  был  налажен  промышлен¬
ный  выпуск  детекторных  приемников.  На  рис.  8.2  по¬
казаны  образцы  отечественных  приемников.  Огромные
просторы  страны  долго  порождали  проблемы  с  элек¬
троснабжением  отдаленных  мест,  поэтому  приемник
«Комсомолец»  можно  было  встретить  вплоть  до  конца
40-х  гг.  20  в.
 Рис.  8.2.  Промышленные  образцы  отечественных
детекторных  приемников.  Модель  1929  г.  (а)
 и  40-х  гг.  (б).
 Детекторный  приемник  не  содержит  источника  пита¬
ния,  поэтому  мощность  звукового  сигнала  не  может  пре¬
восходить  мощности  перехваченных  антенной  радиоволн.
Даже  на  малом  расстоянии  от  радиостанции  эта  мощность
мала.  Изобретенный  в  1906  г.  Ли  де  Форестом1  вакуумный
триод  позволил  создать  усилитель  слабых  электрических
колебаний.  Это  повысило  чувствительность  радиоприем¬
ника  и  увеличило  дальность  радиосвязи.  В  результате  по¬
явилась  схема  приемника  прямого  усиления.
 1  Ли  де  Форест  (англ.  Lee  de  Forest)  (1873-1961)  -  американский  изобре¬
татель,  имеющий  на  своем  счету  180  патентов  на  изобретения.  Он  изобрел
триод  -  электронную  лампу,  которая  принимает  на  входе  относительно  сла¬
бый  электрический  сигнал  и  затем  усиливает  его.  Является  одним  из  отцов
«века  электроники».
 =  160  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приемник  прямого  усиления  -  это  детекторный  при¬
емник,  дополненный  усилителем  высокой  частоты  перед
ним,  и  низкой  -  после  него.  На  рис.  8.3  приведена  струк¬
турная  схема  такого  приемника.
 Антенна
 Рис.  8.3.  Структурная  схема  приемника  прямого
усиления.
 Главное  преимущество  приемника  прямого  усиления  -
простота  конструкции,  в  результате  чего  его  может  со¬
брать  даже  начинающий  радиолюбитель.  В  развитых
странах  продаются  и  ныне  наборы  деталей  для  изготовле¬
ния  приемника  прямого  усиления  на  транзисторах.
 Основной  недостаток  приемника  прямого  усиления  -
малая  избирательность  (селективность).  Поэтому  этот
тип  приемников  удобно  использовать  только  для  приема
сигналов  мощных  радиостанций,  работающих  в  длин¬
новолновом  или  средневолновом  диапазоне.  Из-за  этого
недостатка  приемники  прямого  усиления  не  производят¬
ся  промышленностью  и  в  основном  используются  ныне
только  в  радиолюбительской  практике.
 По  схеме  прямого  усиления  работал  и  один  из  первых
советских  массовых  телевизоров,  знаменитый  КВН-49.
Это  оказалось  возможным  благодаря  тому,  что  он  прини¬
мал  только  3  канала  в  метровом  диапазоне  волн,  а  теле¬
визионный  канал  достаточно  широк  для  достижения  хо¬
рошей  селективности  и  при  использовании  схемы  прямом
усилении.
 =  161  =
 Селективный
усилитель  вы¬
сокой  частоты
 Амплитудный
 детектор
 Усилитель
 низкой
 частоты

Штыков  В,  В.
 Супергетеродинный  приемник  (на  инженерном  слен¬
ге  -  супергетеродин)  -  один  из  типов  радиоприемников,
основанный  на  принципе  преобразования  принимаемого
сигнала  в  сигнал  фиксированной  промежуточной  частоты
с  последующим  ее  усилением.
 Рис.  8.4.  Вторая  модель  супергетеродинного
приемника  Э.  Армстронга  (20-е  г.  20  в.).
 Супергетеродинный  приемник  изобрел  американский
инженер  Э.  Армстронг  в  1918  г.  Из-за  низкого  качества
электронных  ламп,  супергетеродинный  принцип  приема
не  мог  быть  качественно  реализован,  так  они  плохо  рабо¬
тали  как  на  высоких,  так  и  низких  частотах.  В  1929-1930  гг.
с  появлением  экранированных  ламп  и  пентодов  (ламп  с
пятью  электродами)  супергетеродинный  приемник  стано¬
виться  основным  типом  приемника.
 Упрощенная  структурная  схема  супергетеродина  пока¬
зана  на  рис.  8.5.
 Рис.  8.5.  Структурная  схема  супергетеродинного
 приемника.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Радиосигнал  из  антенны  подается  на  вход  усилителя  вы¬
сокой  частоты  (УВЧ)  (в  упрощенном  варианте  он  может  и
отсутствовать),  а  затем  на  вход  смесителя  -  специального
элемента  с  двумя  входами,  осуществляющего  операцию  пре¬
образования  сигнала  по  частоте.  На  второй  вход  смесителя  по¬
дается  сигнал  с  локального  маломощного  генератора  высокой
частоты  -  гетеродина.  Частота  гетеродина  перестраивается
одновременно  с  входным  цепями  смесителя  (и  УВЧ)  обычно
конденсатором  переменной  емкости,  реже  катушкой  перемен¬
ной  индуктивности  (вариометром,  ферровариометром).  Сей¬
час  для  перестройки  используют  конденсаторы,  управляемые
напряжением  (варикапы).  Таким  образом,  на  выходе  смесите¬
ля  образуются  сигналы  с  частотой,  равной  сумме  и  разности
частот  гетеродина  и  принимаемой  радиостанции.  Разностный
сигнал  постоянной  промежуточной  частоты  усиливается
одним  или  несколькими  каскадами  усилителя  промежуточ¬
ной  частоты  (УПЧ),  после  чего  поступает  на  детектор.  Изби¬
рательность  супергетеродиннош  приемника  по  отношению  к
соседнему  каналу  обеспечивается  в  УПЧ.
 В  бытовых  приемниках  длинных,  средних  и  коротких  волн
промежуточная  частота,  как  правило,  равна465  (или  455  кГц),
в  ультракоротковолновых  -  6,5  или  10,7  МГц.  Регламент  ра¬
диосвязи  устанавливает  несколько  значении  промежуточных
частот,  использование  которых  для  других  целей  запрещено.
 Очевидное  преимущество  супергетеродина  -  наличие
малого  количества  элементов  настройки  и  возможность  по¬
лучения  требуемого  усиления  на  промежуточной  частоте.
Перенос  частоты  сигнала  на  более  низкую  частоту  упро¬
щает  задачу  получения  большого  коэффициента  усиления.
 Наиболее  значительным  недостатком  является  наличие
так  называемого  зеркального  канала  приема  -  мешающе¬
го  входного  сигнала,  который  не  может  быть  подавлен

Штыков  В.  В.
 фильтрами  УГГЧ.  Причину  появления  зеркального  канала
поясняет  рис.  8.6.
 Рис.  8.6.  Спектральная  диаграмма,  поясняющая  причину
 появления  зеркального  канала.
 Избирательность  по  зеркальному  каналу  зависит  от  ка¬
чества  входных  цепей.  Для  улучшения  избирательности
надо  увеличивать  число  резонансных  цепей.  Эти  цепи
надо  одновременно  перестраивать  при  смене  частоты  сиг¬
нала.  Увеличение  числа  элементов  настройки  усложняет
приемник  и  повышает  его  стоимость.
 Для  уменьшения  помех  от  зеркального  канала  часто
применяют  метод  двойного  (или  даже  тройного)  преоб¬
разования  частоты.  Подобные  приемники,  несмотря  на
достаточно  высокую  сложность  построения  и  наладки,
стали  фактически  стандартом  в  профессиональной  и  лю¬
бительской  радиосвязи.  Однако  в  бытовой  аппаратуре  они
не  применяются.
 а 	б
 Рис.  8.7.  Ламповые  радиоприемники:  «RCA  Victor  5Т4»  (1936  г.),
США  (а)  и  «Tefag»  (1937  г.),  Германия  (б).
 =  164  ==

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 .
 Рис.  8.8.  Стереорадиола  «Симфония  -  003».  Модель  1971  г.
Рижского  завода  «Радиотехника»  им.  Попова.
 к  шфжщ****  ****
Ян,».#  щШШ»  * 	•  »
 ШШ•  **#:♦•*♦**♦♦э
»**»#***
р:*  »:#  ».#♦#♦»»#»  »  »
»  >»#*«*»»*»  »19»
 *#*  »*  €§
[:**»»»**  »  •  »»|»  9*
 ш'р  t 	*.♦*»#»»*
 ii  •  mil  *  *;
 Рис.  8.9.  Первый  транзисторный  приемник
«Regency  TR-1»  США  (1954  г.)  (а)  и  радиоприемник  «Гауя»
 Рижского  радиозавода  (1961  г.)  (б).
 В  связи  с  прогрессом  полупроводниковой  электроники
в  настоящее  время  проблема  усиления  высоких  частот  по¬
теряла  свою  остроту.  В  некоторых  специальных  приемни¬
ках  теперь  устанавливают  промежуточную  частоту  выше
частоты  сигнала.  В  такой  схеме  зеркальный  канал  прак¬
тически  отсутствует.  Приемники,  построенные  по  такой
схеме,  называют  инфрадлинными.  Они  используются  в
радиосистемах  панорамного  обзора  и  измерительной  ап¬
паратуре.

Штыков  В.  В.
 Создание  современных  радиоприемных  устройств  не¬
возможно  без  использования  положений  теории  информа¬
ции,  теории  электрических  цепей  и  сигналов.  Фундамен¬
тальную  основу  этих  дисциплин  образуют  математика  и
физика.  Более  подробно  о  радиоприемниках  и  радиопри¬
еме  Вам  расскажут  в  специальных  дисциплинах  на  стар¬
ших  курсах.
 8. 	2.  Радиопередатчики
 Передатчик  переносит  информацию  на  новый,  по
каким-то  причинам  более  удобный  носитель  информации.
В  этом  смысле  микрофон  в  телефонной  связи  можно  счи¬
тать  передатчиком,  поскольку  он  преобразует  звуковой
сигнал  в  электрический.  Однако  здесь  более  уместно  го¬
ворить  о  преобразователе  сигнала.  За  термином  передат¬
чик  все  же  скрыто  устройство,  генерирующее  некоторое
колебание,  информация  на  которое  переносится  посредст¬
вом  его  модуляции.
 Если  носителем  информации  в  канале  связи  являются
радиоволны,  то  такое  устройство  принято  называть  радио¬
передатчиком.  Хотя  теперь  за  верхнюю  границу  радиоволн
и  принимают  длину  волны  0,2  мкм  (середина  ультрафио¬
летового  диапазона),  однако  традиционно  к  радиопередат¬
чикам  относят  устройства,  функционирующие  на  волнах
длиннее  ~  1  мм.  Из-за  существенных  различий  в  физиче¬
ских  принципах  работы  оптические  передатчики  выделя¬
ются  в  особый  класс  устройств.  Поскольку  в  большинстве
каналов  связи  используются  традиционные  радиопередат¬
чики,  рассмотрим  их  структуру  более  подробно.
 =  166  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Функционально  радиопередатчик  состоит  из  источника
колебаний  и  модулятора.
 Первые  радиопередатчики  искрового  принципа  дей¬
ствия  были  очень  просты  по  конструкции  -  излучате¬
лем  радиоволн  служил  искровой  разряд,  а  модулятором
являлся  телеграфный  ключ1.  С  помощью  такого  радио¬
передатчика  информация  передавалась  в  кодированной
дискретной  форме  -  например,  азбукой  Морзе  или  иным
условным  сводом  сигналов.  Недостатками  такого  радио¬
передатчика  была  относительно  высокая  мощность,  тре¬
буемая  для  эффективного  излучения  радиоволн  искровым
разрядом,  а  также  очень  широкий  радиочастотный  диа¬
пазон  излучаемых  им  волн.  В  результате  одновременная
работа  нескольких  близко  расположенных  искровых  пере¬
датчиков  была  практически  невозможной  из-за  интерфе¬
ренции  их  сигналов.
 Изобретение  в  1913  г.  А.  Мейснером2  электронного  ге¬
нератора3  и  дальнейшее  развитие  электронных  вакуумных
ламп  позволило  усовершенствовать  устройство  радиопе¬
редатчика  и  устранить  эти  недостатки.
 1 	В  автомобиле  с  бензиновым  двигателем  находится  такой  передатчик.
Прерыватель  замыкает  цепь  первичной  обмотки  катушки  зажигания,  и  ис¬
кра  проскакивает  в  зазоре  свечи.  Взяв  такую  катушку,  Вы  можете  повто¬
рить  опыты  Герца.  Или  установить  связь  с  соседом  по  подъезду.
 2 	Александр  Мейсснер  (нем.  Alexander  MeiCner)  (1883-1958)  -  австрийский
физик.  Как  инженер  занимался  разработкой  антенн,  электронных  усилите¬
лей,  усовершенствованием  детектора.
 3 	Первенство  создания  генератора  незатухающих  колебаний  принадлежит
Э.  Армстронгу  (1912  г.).  Его  приоритет  оспаривался  Ли  де  Форестом  и  не¬
мецким  ученым  А.  Мейснером.  Л.  Форест  проиграл  процессы  в  1921  и
1923  гг.,  но  в  1930  г.,  в  результате  ошибки  судьи,  13-ый  судебный  процесс
Л.  Форест  выиграл.  Научное  сообщество  не  признало  решение  суда.  Его
современники  перестали  принимать  его  всерьез  как  изобретателя,  доверять
ему  как  коллеге.

Штыков  В.  В.
 Рис.8.10  Ламповый  передатчик  А.  Мейснера  (а)  и  его
 принципиальная  схема  (б).
 С  момента  появления  первого  лампового  передатчика
его  структурная  схема  в  общих  чертах  остается  неизмен¬
ной.  Дальнейшие  изобретения  в  области  связи  и  радио¬
техники  -  (транзисторы,  кварцевые  резонаторы  и  т.  п.)
сопровождались  только  количественными  изменениями
параметров  радиопередатчиков  -  уменьшением  размеров
и  потребляемой  мощности,  повышением  стабильности  и
КПД  и  т.  д.
 Современный  радиопередатчик  состоит  из  следующих
конструктивных  частей:
 • 	задающего  генератора  фиксированной  или  перестра¬
иваемой  частоты;
 • 	модулирующего  устройства  (модулятора),  изменяю¬
щего  параметры  излучаемой  волны  (амплитуду,  частоту,
фазу  или  несколько  параметров  одновременно)  в  соответ¬
ствии  с  сигналом,  который  требуется  передать;
 • 	оконечного  усилительного  каскада,  который  увеличи¬
вает  мощность  модулированного  сигнала  за  счет  внешне¬
го  источника  энергии;
 •устройства  согласования  с  антенной,  задачей  которого
является  согласование  излучаемого  сигнала  с  параметрами
 =  168  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 антенны  во  избежание  неэффективного  излучения  радио¬
волн  или  их  отражения  обратно  в  усилительный  каскад.
 Иногда  разделить  согласующую  цепь  и  собственно  ан¬
тенну  трудно  и  тогда  ее  также  включают  в  состав  передат¬
чика.  Структурная  схема  передатчика  показана  на  рис.  8.11.
 Рис.  8.11.  Структурная  схема  радиопередатчика.
 Рис.  8.12.  Радиопередатчик  телевизионного
 вещания  (СССР).
 Задающий  генератор  в  общем  случае  -  сложное  инженер¬
ное  устройство.  Первичные  колебания  возникают  в  автоге¬
нераторе  -  усилителе  с  положительной  обратной  связью.
 В  простых  передатчиках  некоторые  блоки  могут  от¬
сутствовать.  Так  амплитудную  модуляцию  можно  полу¬
чить  в  усилителе  мощности,  а  частотную  -  в  задающем
генераторе.  Простейший  передатчик  содержит  только
 =  169  —

Штыков  В.  В.
 автогенератор,  параметры  колебаний  которого  модули¬
руются  непосредственным  воздействием  сигнала  на  его
цепи.  За  простоту  такого  передатчика  приходится  распла¬
чиваться  ухудшением  параметров  его  колебаний.
 Наиболее  важными  параметрами  передатчика  являются
уровень  выходной  мощности  и  стабильность  частоты.
 Первым  рекордсменом  по  уровню  мощности  среди  радио¬
вещательных  станций  стала  вступившая  в  строй  в  1933  г.
под  Москвой  радиостанция  имени  Коминтерна  мощно¬
стью  500  кВт,  разработанная  группой  специалистов  под
руководством  A.  JI.  Минца1.
 Стабильность  частоты  -  характеристика  автогенерато¬
ра,  показывающая  отклонение  частоты  генератора  от  пер¬
воначального  или  номинального  ее  значения.
 Стабильность  частоты  определяется  отношением  Af/f
где  А/-  величина  ухода  частоты,/-  первоначальное  (но¬
минальное)  значение  частоты.  Это  соотношение  могут  на¬
зывать  как  относительной  нестабильностью  частоты,  так
и  относительной  стабильностью  частоты.
 Различают  кратковременную  нестабильность  (опреде¬
ляемую  отклонением  частоты  за  отрезок  время  меньше
1  секунды)  и  долговременную.  На  практике  пользуются  по¬
нятиями  минутной,  часовой,  суточной,  месячной  и  годовой
нестабильности.
 Уже  в  30-х  гг.  прошлого  века  стало  ясно,  что  для  бо¬
лее  рационального  использования  доступного  для  ра¬
диосвязи  интервала  частот  необходимо  установить  ре¬
гламент  на  их  использование.  Каждой  радиостанции
 1  Александр  Львович  Минц  (1895-1974)  -  видный  советский  ученый,  один
из  создателей  синхрофазотрона  в  городе  Дубне.  Член-корр.  АН  СССР
(1946  г.),  академик  АН  СССР  (1958  г.),  член  бюро  Отделения  общей  физики
и  астрономии  АН  СССР  (1963  г.)..  Построил  несколько  уникальных  радио¬
станций.  Создал  научные  школы  в  области  радиостроения  и  ускорителей
элементарных  частиц.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 предоставлялся  радиоканал  на  определенной  частоте.  Эта
частота  должна  была  воспроизводиться  с  заданной  точ¬
ность  и  не  выходить  за  установленные  рамки  в  процессе
работы.  В  дальнейшем  в  специальных  системах  связи  воз¬
никла  необходимость  беспоискового  вхождения  абонен¬
тов  в  связь.  Поэтому  по  мере  развития  радиосредств  тре¬
бования  к  стабильности  частоты  постоянно  возрастали.
 Высокой  стабильности  частоты  удалось  достичь  в  автоге¬
нераторах  (Дf/f  ~  10'6)  с  пьезоэлектрическим  резонатором.
Механические  резонаторы,  выполненные  из  монокристал¬
ла  кварца,  обладают  высокой  стабильностью  собственных
механических  колебаний.  Связь  механического  резонатора
с  электрической  цепью  обеспечивается  пьезоэлектриче¬
ским  эффектом.  Первоначально  кварцевые  резонаторы  были
очень  дорогими,  так  как  для  их  изготовления  использовали
природный  монокристаллический  кварц  (горный  хрусталь).
Во  второй  половине  20  в.  было  освоено  выращивание  моно-
кристаллического  кварца  (с  размерами  до  ~30х30х10  см3)
в  промышленных  масштабах.  Теперь  автогенераторы  с
кварцевым  резонатором  можно  обнаружить  в  электронных
часах,  персональных  компьютерах,  микропроцессорах  про¬
мышленного  оборудования  и  бытовой  техники.
 Рис.  8.13.  Промышленный  образец  оте¬
чественного  квантового  стандарта  часто¬
ты.  Его  можно  использовать  в  качестве
высокостабильных  часов.  Такие  часы
ошибутся  на  секунду  приблизительно  че¬
рез  3  миллиона  лет.
 Наивысшей  стабильностью  частоты  (Af/f  =  10-11—10‘13)
обладают  квантовые  стандарты  частоты.  Это  позволя¬
ет  использовать  их  в  качестве  эталонов  времени  в  систе-

Штыков  В.  В.
 мах  прецизионных  измерений.  В  создании  таких  эталонов
значительную  роль  сыграли  радиоинженеры.  В  настоящее
время  квантовые  стандарты  входят  в  состав  систем  нави¬
гации,  измерительной  аппаратуры.
 Радиопередатчик  очень  часто  используется  вместе  с  ра¬
диоприемником  и  питающим  устройством,  этот  комплекс
называется  радиостанцией.  Самостоятельно  радиопере¬
датчики  используются  в  тех  областях,  где  не  нужен  при¬
ем  информации  в  месте  ее  передачи  -  сигналы  точного
времени,  разнообразные  навигационные  радиомаяки  для
определения  местоположения  объектов,  многопозицион¬
ная  радиолокация,  радиовещание  и  т.  д.  и  т.  п.
 Радиопередатчик  -  это  сложное  инженерно-техническое
сооружение.  Его  главным  элементом  является  автогенера¬
тор  -  автономная  система,  способная  совершать  незатуха¬
ющие  колебания.  Для  описания  ее  поведения  используются
нелинейные  дифференциальные  уравнения.  Для  грамотно¬
го  проектирования  радиопередающих  устройств  радиоин¬
женер  должен  владеть  теорией  колебаний,  а  в  некоторых
случаях  может  потребоваться  и  квантовая  механика.
 Передатчик  и  приемник  связаны  между  собой  линией
связи.  Если  в  роли  линии  связи  выступает  свободное  про¬
странство,  то  связь  с  ним  обеспечивает  антенны  на  выхо¬
де  радиопередатчика  и  входе  радиоприемника.
 8.3. 	Антенны  и  антенные  комплексы
 Антенна  (от  лат.  antenna  -  мачта,  рея)  в  традиционном
понимании  -  это  устройство,  осуществляющее  излучение
волн,  поступающих  к  ней  от  передатчика,  или  устройство,
осуществляющее  преобразование  падающего  излучения
и  передачу  его  к  приемнику.  В  более  широком  смысле  ан¬
тенной  можно  назвать  любой  преобразователь  волнового
поля  одного  типа  (например,  моду  линии  передачи)  в  поле
 =  172  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 другого  типа  (например,  моду,  излученную  в  окружающее
пространство).  Приемные  и  передающие  антенны  по  прин¬
ципу  действия  идентичны,  ибо  в  любых  линейных  систе¬
мах  (кроме  гиротропных)  коэффициенты  преобразования
полей  взаимны.  Однако  различия  предъявляемых  к  ним
эксплуатационных  требований  (предельные  мощности,  по¬
лоса  рабочих  частот,  шумы  и  т.  п.)  могут  приводить  к  суще¬
ственному  техническому  отличию  приемных  и  передаю¬
щих  антенн.  Чаще  всего  приходится  иметь  дело  с  радиоан¬
теннами,  т.  е.  преобразователями  электромагнитных  полей
с  длиной  волны  от  1  мм  до  нескольких  километров.
 Естественные  и  искусственные  акустические  и  гидро¬
акустические  преобразователи  волновых  полей  (например,
органы  излучения  и  приема  звука  у  насекомых,  животных,
человека)  -  это,  по  существу,  древнейшие  антенны.  Опти¬
ческие  преобразователи  волновых  поле  во  многом  стиму¬
лировали  создание  ряда  типов  радиоантенн  -  линзовых,
зеркальных,  перископических  и  т.  п.,  а  акустические  -  ру¬
порных  антенн.  Эти  преобразователи  также  имеют  право
называться  антеннами,  однако,  в  силу  исторически  сложив¬
шихся  традиций,  в  большинстве  своем  так  не  называются.
С  появление  квантовых  генераторов  элементы  теории  ра¬
диоантенн  стали  проникать  и  в  оптический  диапазон.
 Само  латинское  слово  «antenna»  в  начале  20  в.  было
использовано  радиоинженерами  для  обозначения  преоб¬
разователей  электромагнитных  полей  диапазона  длинных
волн,  образованных  из  укрепленных  на  мачтах  проводов.
 Появление  радиоантенн  относится  к  концу  19  в.  В
1888  г.  Г.  Герц,  используя  симметричную  дипольную  ан¬
тенну  (вибратор  Герца,  рис.  8.14,  а),  получил  электро¬
магнитные  волны  метрового  диапазона.  В  1895-1896  гг.
 А. 	С.  Попов  создал  антенны,  использовавшиеся  для  прие¬
ма  электромагнитных  волн.  Антенна  Попова,  в  отличие  от

Штыков  В,  В.
 симметричного  вибратора  Герца,  была  несимметричной,
вторым  проводником  служила  Земля  (рис.  8.14,  б).  В  па¬
тенте  Г.  Маркони  использовалась  несимметричная  антен¬
на,  и  в  искровом  передатчике,  и  в  приемнике.
 Рис.  8.14.  Антенна  Г.  Герца  (а)  и  А.  С.  Попова  (б).
 Первоначально  функции  передатчика  (приемника),  ли¬
нии  передачи  и  собственно  антенны  были  совмещены  в
одном  узле,  но  в  дальнейшем  антенны  выделились  в  само¬
стоятельные  устройства.
 Рис.  8.15.  Т-образная  антенна  длинных  волн:
 1  -  снижение  (излучатель);  2  -  горизонтальная  часть;
 3  -  изоляторы;  4  -  система  заземления;
 5  -  клеммы,  присоединяемые  к  передатчику.
 До  середины  20-х  гг.  прошлого  века  антенны  создава¬
лись  в  основном  для  диапазонов  ДВ  и  СВ  (длина  волны
от  200  м  до  20  км).  Эти  антенны  являются  развитием  и
модификацией  несимметричной  заземленной  антенны
Попова.  На  рис.  8.15  показана  антенна  длинноволнового

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 диапазона.  В  конце  20-х  -  начале  30-х  гг.  20  в.  появляются
антенны  для  диапазона  коротких  волн,  используемые  для
дальней  связи.
 Развитием  идеи  Герца  является  антенна,  получившая
название  диполь  Надененко1.  Вид  такой  антенны  показан
на  рис.  8.16.
 Проволочные  и  вибраторные  антенны  и  их  совокупно¬
сти  (антенные  «поля»)  используются,  на  длинных,  сред¬
них  и  коротких  волнах.
 Развитие  в  40-х-50-х  гг.  20  в.  теории  и  техники  УКВ,
связанное  с  потребностями  радиовещания,  телевидения,
радиолокации,  а  затем  радиоастрономии  и  космической
связи,  привело  к  созданию  общей  теории  антенн.  Это  по¬
зволило  создать  множество  новых  типов  антенн,  в  том
числе  щелевых  антенн,  диэлектрических  антенн,  антен¬
ных  решеток  и  зеркальных  антенн,  антенн  переменного
профиля,  а  также  сложных  антенных  комплексов.
 Рис.  8.16.  Диполь  Надененко:  1  -  диполь;  2  -  симметричная
линия  питания;  3  -  изоляторы;  4  -  мачта  с  секционированными
оттяжками;  5  -  поверхность  земли.
 На  рис.  8.17  показана  антенна,  состоящая  из  несколь¬
ких  вибраторов  и  отражателя,  Такую  антенну  называют
фазированной  антенной  решеткой  (ФАР).  Структура  поля
 1  Сергей  Иванович  Надененко  (1899-1968)  -  крупный  советский  ученый,
талантливый  радиоинженер,  научные  труды  и  изобретения  которого  нашли
широкое  применение,  как  в  нашей  стране,  так  и  за  рубежом.  С  1932  г.  вел  пе¬
дагогическую  работу  в  Институте  инженеров  связи!  возглавия  кафедру  ан¬
тенн  и  распространения  радиоволн  МЭИС  (теперешнее  название  МТУСИ).

Штыков  В,  В.
 ФАР  зависит  от  взаимного  расположения  ее  элементов,
общей  конфигурации  системы,  фазовых  и  амплитудных
соотношений  между  токами  в  излучателях  и  в  пассивных
элементах  и  т.  д.  Управляя  токами  в  элементах,  можно  из¬
менять  характеристики  подобной  антенной  системы,  на¬
пример,  изменять  направление  излучения.
 При  приеме  сигналов  с  помощью  ФАР  ее  используют
для  обработки  сигналов  (цифровой,  аналоговой,  простран¬
ственно-временной,  методами  когерентной  и  некогерент¬
ной  оптики  и  т.  д.).  Для  этого  сигнал,  принятый  каждым
элементом,  обрабатывает  отдельно  так,  чтобы  извлечь  мак¬
симум  информации  из  всего  антенного  комплекса  в  целом.
 Рис.  8.17.  Синфазная  антенна  коротких  волн:  1  -  излучающий
элемент  в  виде  диполя  Надененко;  2  -  рефлектор;  3  -  изоляторы;
 4  -  линия  питания  (снижение),  идущая  к  передатчику.  Стрелка  по¬
казывает  направление  максимума  излучения.
 При  конструировании  антенн  сантиметрового  и  мил¬
лиметрового  диапазонов  широко  используются  мето¬
ды,  хорошо  известные  в  оптике.  Излучение  формиру¬
ется  в  результате  сложения  не  только  полей  от  активных
излучателей,  но  и  полей,  сформированных  различными
пассивными  структурами  -  зеркалами,  линзами,  стержня¬
ми,  щелями  и  отверстиями  в  металлических  поверхностях
и  т.  д.  На  рис.  8.18  показаны  эскизы  однозеркальной  пара¬
болической  антенны  и  антенны  с  диэлектрической  линзой.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Конструктивное  выполнение  антенн  чрезвычайно  раз¬
нообразно.  Например,  на  летательных  аппаратах  требует¬
ся,  чтобы  антенны  не  выступали  над  его  поверхностью.
При  конструировании  космических  антенн  должны  учи¬
тывать  невесомость  и  глубокий  вакуум,  к  тому  же  такие
антенны  должны  автоматически  развертываться.  Ряд  ан¬
тенн  устанавливается  под  радиопрозрачными  укрытиями,
антенны  бывают  полноповоротными  или  неподвижными,
стационарными  или  перевозимыми  и  т.  д.
 Рис.  8.18.  Антенны  сантиметрового  и  миллиметрового  диа¬
пазона:
 а  -  параболическая  антенна  с  вынесенным  облучателем:  1  -
плоский  фронт  волны,  отраженной  от  зеркала;  2  -  зеркало  в
виде  участка  параболоида  вращения;  3  -  питающий  волновод;
4  -  сферический  фронт  волны,  падающей  на  зеркало;  5  -  облу¬
чатель;  F  -  фокус  параболоида  вращения;
б  -  линзовая  антенна:  1  -  фронт  волны,  падающей  на  линзу;
 2  -  облучатель;  3  -  линза;  4  -  фронт  волны,  прошедшей,  через
линзу;  F  -  фокус  линзы.  Стрелками  показан  ход  лучей.
 Наибольшее  впечатление  производят  антенны  радиоте¬
лескопов.  Размеры  этих  сооружений  меняются  от  десят¬
ков  метров  до  сотен  или  даже  тысячи  метров.  На  рис.  8.19

Штыков  В.  В,
 показана  антенна  Серпуховского  крестообразного  радио¬
телескопа,  которая  имеет  длину  1  км.
 Рис.  8.19.  Параболическая  антенна  длиной  1  км  Серпуховского
крестообразного  радиотелескопа  Физического  института  РАН.
 На  рис.  8.20  показана  антенная  система  радиотелеско¬
па  в  Нью-Мексико  (США).  Еще  более  уникальные  соо¬
ружения  представлены  в  разделе  9.
 Рис.  8.20.  Антенная  система  радиотелескопа-интерферометра,
расположенного  в  Нью-Мексико,  США.
 Как  видите,  антенны  и  антенные  системы  могут  быть
очень  сложными  инженерно-техническими  сооружения¬
ми.  Поэтому  при  их  создании  приходится  в  совокупности

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 решать  как  проблемы  излучения  электромагнитных  волн,
так  и  чисто  технические  проблемы  выбора  подходящих
материалов,  разработке  механических  конструкций,  вы¬
бора  места  сооружения,  методов  сооружения  и  т.  п.
 Применение  ЭВМ  для  обработки  сигнала,  принятого  не¬
сколькими  антеннами,  позволяет  получать  информацию,
эквивалентную  той,  которая  доступна  при  использовании
сплошной  антенны,  значительно  превосходящей  по  пло¬
щади  отдельные  антенны.  При  цифровой  обработке  мож¬
но  осуществлять  сканирование  пространства  узким  лучом
в  пределах  достаточно  широкого  конуса.  Перспективными
являются  глобальные  наземные  и  космические  антенны,
объединенные  через  искусственный  спутник  Земли  (ИСЗ)
в  единую  систему.  Чувствительность  и  разрешение  таких
систем  позволяют  исследовать  отдаленные  объекты  Все¬
ленной  (см.  рис.  8.20).
 Разработка  систем,  проектирование  аппаратуры  и
организация  ее  производства  являются  венцом  творче¬
ства  радиоинженера.  Для  того  чтобы  достичь  вершин
инженерного  искусства,  Вы  должны  развивать  свои
творческие  способности,  умение  ставить  и  решать  тех¬
нические  проблемы  с  использованием  результатов  фун¬
даментальных  научных  исследований  и  достижений  ин¬
женерной  практики.
 Поскольку  любое  техническое  сооружение  должно
быть  экономически  целесообразным,  инженер  должен
иметь  достаточный  объем  экономических  знаний.

Штыков  В.  В.
 9.  РАДИОЭЛЕКТРОНИКА  ВОКРУГ  НАС
 Начальный  период  развития  радиотехники  был  связан  с
созданием  простейших  передающих  и  приемных  радиостан¬
ций.  Однако  за  свою  более  чем  вековую  историю  она  про¬
никла  практически  во  все  сферы  человеческой  деятельности.
 Радиоволны  различных  диапазонов  (см.  раздел  6)  ис¬
пользуются  для  передачи  информации  -  в  радиосвязи,
радиовещании  и  телевидении,  в  радиолокации  и  радиона¬
вигации,  при  контроле  и  управлении  машинами,  механиз¬
мами  и  технологическими  процессами,  в  разнообразных
научных  исследованиях  и  т.  д.
 Теперь  стали  доступными  на  любых  расстояниях:  ра¬
диосвязь  при  помощи  обычного  и  быстродействующего
буквопечатающего  телеграфирования,  радиотелефонная
связь  и  передача  изображений,  чертежей,  рисунков,  газет¬
ных  матриц.
 Развитие  космических  исследований  потребовало  обе¬
спечения  надежной  радиосвязи  с  ИСЗ  и  автоматическими
космическими  аппаратами,  направленными  к  планетам
или  находящимися  на  их  поверхности,  передачи  научной
информации  и  изображений  на  Землю  и  передачи  команд
для  управления  этими  аппаратами.  Общеизвестно  значение
радиоэлектроники,  в  обеспечении  космических  полетов  че¬
ловека.  С  другой  стороны,  ИСЗ  сами  входят  в  состав  линий
связи  в  качестве  ретрансляционных  станций  для  осущест¬
вления  надежной  связи  между  удаленными  пунктами,  для
передачи  телевизионных  программ,  сигналов  точного  вре¬
мени  и  т.  п.
 Методы  радиотехники  лежат  в  основе  действия  многих
систем  автоматического  управления,  автоматического  ре¬
гулирования  и  обработки  информации.  Сейчас  сложный
 =  180  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 радиотехнический  комплекс  по  своей  архитектуре  пред¬
ставляют  специализированную  ЭВМ.
 Радиоэлектроника  широко  применяется  в  промышленно¬
сти  и  других  сферах  человеческой  деятельности.  Высокоча¬
стотный  нагрев  используется  для  плавки  особо  чистых  метал¬
лов  в  условиях  вакуума  и  в  атмосфере  инертных  газов,  а  также
с  успехом  применяется  для  закалки  поверхностей  стальных
деталей,  для  сушки  древесины,  керамики  и  зерна,  для  консер¬
вирования  и  приготовления  пищи,  в  медицинских  целях  и  т.  д.
 В  результате  развития  радиотехники  возникли  электро¬
акустика,  изучающая  и  реализующая  практические  процес¬
сы  преобразования  звука  в  электрические  колебания  и  об¬
ратно,  различные  системы  звукозаписи  и  воспроизведения
(магнитная  и  оптическая  запись  звука,  включая  элементы
памяти  ЭВМ),  а  также  системы,  использующие  ультра¬
звук  в  технике  (гидроакустическая  локация,  ультразвуковая
связь  под  водой,  обработка  материалов,  очистка  изделий),
медицине  и  т.  п..  Аппаратура,  применяемая  в  ультразвуко¬
вой  технике,  является,  по  существу,  радиоаппаратурой  (ге¬
нераторы,  преобразователи,  усилители  и  т.  п.).
 Развитие  радиотехники  потребовало  создания  мощной
радиопромышленности,  которая  выпускает  радиопри¬
емники  и  телевизоры  массового  применения,  связные,
радиовещательные  и  телевизионные  станции,  аппаратуру
магистральных  линий  связи,  промышленное  и  научное
радиооборудование,  радиодетали  и  т.  п.
 На  старших  курсах  Вы  не  только  получите  сведения  о
различных  областях  применения  достижение  радиоэлект¬
роники,  но  приобретете  навыки  применения  достижений
радиоэлектронной  аппаратуры  и  радиосистем.  В  рамках
этой  книги  ограничимся  кратким  описанием  лишь  неко¬
торых  из  них.

Штыков  В.  В.
 9.1. 	Радиовещание
 Радиовещание  (англ.  Broadcasting  -  распространение
звуковых  и  визуальных  сигналов  среди  большого  числа
получателей)  -  технология  передачи  звуковой  информа¬
ции  в  эфире,  проводных  сетях  или  в  сетях  с  пакетной  ком¬
мутацией  (в  компьютерных  сетях  -  интернет-радио).
 Разновидность  радиовещания  -  спутниковое  радиове¬
щание.  Это  радиовещание  с  использованием  искусствен¬
ных  спутников  Земли.
 Как  правило,  звук  в  радиовещании  модулирует  колеба¬
ние  несущей  частоты  радиостанции  одним  из  способов
модуляции:  AM  или  ЧМ  (см.  подраздел  4.3).  Для  высо¬
кокачественного,  как  правило  стереофонического,  радио¬
вещания  в  диапазоне  частот  65,9-108  МГц  используется
ЧМ,  в  других  диапазонах  с  более  длинными  волнами  (ДВ,
СВ,  КВ)  используется  AM  и  цифровое  радиовещание  в
формате  DRM.
 Датой  рождения  радиовещания  можно  считать  24  де¬
кабря  1906  г.  В  этот  день  Реджинальд  Обри  Фессенден
(англ.  Reginald  Aubrey  Fessenden)  (1866-1932)  провел
передачу  короткой  радиопрограммы,  которая  включала
песню  «О,  Holy  Night»  («О,  Святая  ночь»  -  композитора
Гуно)  в  собственном  исполнении  на  скрипке,  а  его  жена
прочитала  перед  микрофоном  отрывок  из  Библии.  Вторая
короткая  передача  состоялась  31  декабря,  в  канун  Нового
года.  Основной  аудиторией  этих  передач  было  неизвест¬
ное  количество  судовых  радиооператоров  вдоль  атланти¬
ческого  побережья.  Хотя  теперь  эти  две  радиопередачи
рассматриваются  как  важная  веха  в  истории  радио,  в  то
время  им  не  придали  особого  значения  и  вскоре  о  них  за¬
были.  Это  новшество  не  было  по  достоинству  оценено
 =  182  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 бизнесом.  Надо  ли  говорить  о  недальновидности  бизнес¬
менов  -  ведь  Р.  О.  Фессенден  на  полтора  десятка  лет  опе¬
редил  свое  время.  Работы  по  массовому  радиовещанию
надолго  были  прекращены1.
 Рис.  9.1.  Общий  вид  помещения  радиостанции
 Р.  О.  Фессендена.
 После  1920  г.  широко  распространившееся  радиове¬
щание  стало  использовать  генераторы  на  электронных
лампах,  но  в  их  основе  по-прежнему  лежал  принцип  ге¬
нерация  непрерывной  волны  с  амплитудной  модуляцией,
изобретенный  и  запатентованный  Р.  О.  Фессенденом  в  на¬
чале  20  в.  (патент  США  №  706  747).  В  1921  г.  Институт
Радиоинженеров  наградил  Р.  О.  Фессендена  Медалью  По¬
чета,  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  волной»,  и  отдала  дань  уважения  ему
как  «Человеку,  чьи  труды  оказали  большую  пользу».
 1  Заблуждались  не  только  люди  бизнеса.  Г.  Маркони  очень  долго  был  убеж¬
денным  сторонником  радиотелеграфа  и  противился  переходу  на  передачу
речи.

Штыков  В.  В.
 В  первые  десятилетия  развития  радиовещания  для  обо¬
значения  характеристики  несущих  колебаний  использова¬
ли  длину  волны  электромагнитного  излучения,  соответст¬
венно,  шкалы  радиоприемников  были  проградуированы
в  метрах.  В  настоящее  время  несущие  колебания  обозна¬
чают  частотой,  и  шкалы  радиоприемников  градуируют  в
кГц,  МГц  и  ГГц.  Частота  является  главной  характеристи¬
кой  радиовещательной  станции.
 Радиопередачи  ведутся  из  радиостудии,  которая,  как
правило,  не  имеет  прямого  отношения  к  радиостанции.
Радиостудия  -  это  специально  оборудованное  помещение,
имеющее  строго  заданные  акустические  параметры,  осна¬
щенное  звукозаписывающей  и  передающей  аппаратурой
и  предназначенное  для  звукозаписи  на  магнитную  ленту
и  воспроизведения  радиопередач,  а  также  для  ведения
прямых  трансляций.  Существуют  малые,  так  называемые
«речевые»  радиостудии,  предназначенные  для  записи  и
передачи  дикторских  программ,  концертные  студии,  сту¬
дии  для  записи  и  трансляции  музыкальных,  литературно¬
драматических  радиопередач.
 На  территории  России  услуги  вещания  предоставляет
«Российская  телевизионная  и  радиовещательная  сеть»
(РТРС)  -  российская  государственная  компания,  оператор
теле-  и  радиопередающей  сети  страны.  В  сети  вещания
РТРС  действуют  11  998  передающих  устройств,  в  том
числе  9  362  телевизионных  передатчика  (86  %  от  общего
числа)  и  2  636  радиопередатчиков  (95  %  от  общего  числа),
свыше  8  ООО  антенно-мачтовых  сооружений,  в  том  числе
Останкинская  и  Шуховская  телебашни  в  Москве.  В  РТРС
трудится  более  20  тыс.  человек.  Предприятие  внесено  в
перечень  стратегических  предприятий.
 =  184  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 9.2. 	Телевидение  и  телевизионное  вещание
 Телевидение  -  это  область  науки,  техники  и  культуры,
связанная  с  передачей  зрительной  информации  (подвиж¬
ных  изображений)  на  расстояние  радиоэлектронными
средствами,  а  также  сам  способ  такой  передачи.  Наряду  с
радиовещанием  телевидение  является  одним  из  наиболее
массовых  средств  распространения  информации  (поли¬
тической,  культурной,  научно-познавательной,  учебной).
Это  одно  из  основных  средств  связи,  используемое  в  на¬
учных,  организационных,  технических  и  других  приклад¬
ных  целях  (например,  в  системах  управления  и  контроля  в
промышленности  и  на  транспорте,  в  космических  и  ядер-
ных  исследованиях,  в  военном  деле  и  т.  д.).
 Конечным  звеном  телевизионной  передачи  служит  чело¬
веческий  глаз,  поэтому  телевизионные  системы  строятся  с
учетом  особенностей  зрения.  Реальный  мир  воспринимает¬
ся  человеком  визуально  в  цветах,  предметы  -  рельефными,
расположенными  в  объеме  некоторого  пространства,  а  со¬
бытия  -  в  динамике,  движении.  Следовательно,  идеальная
телевизионная  система  должна  обеспечивать  возможность
воспроизводить  эти  свойства  материального  мира.  В  со¬
временном  телевидении  задачи  передачи  движения  и  цвета
успешно  решены  (и  технически,  и  практически).
 Первые  опыты  передачи  неподвижного  изображе¬
ния  были  сделаны  еще  в  эру  электрического  телеграфа.
В  1856  г.  итальянский  физик  Джованни  Казелли  (итал.
Giovanni  Caselli)  (1815-1891)  построил  и  продемонстри¬
ровал  прототип  электромеханической  системы  для  пере¬
дачи  на  расстояние  изображений.  Это  устройство  он  на¬
звал  «Pantelegraph»  как  производное  от  слов  «pantograph»
(пантограф)  -  основной  инструмент  копирования,  и

Штыков  В.  В.
 «telegraph»  -  способ  передачи  на  расстояние.  Главная  за¬
слуга  Д.  Казелли  состоит  в  изобретении  эффективной  си¬
стемы  синхронизации  и  электрохимических  процессов.
 Отправитель  сообщения  записывал  его  на  оловянном
листе  чернилами,  не  проводящими  ток.  Далее  лист  кре¬
пился  к  выгнутой  металлической  пластине  и  сканировал¬
ся  маятниковым  пером  (разрешение  -  три  строки  на  1  мм).
На  приемной  стороне  изображение  воспроизводилось
специальными  чернилами,  которые  вступали  в  химиче¬
скую  реакцию  с  бумагой,  пропитанной  железо-цианистым
калием.  Для  обеспечения  синхронной  передачи  и  воспро¬
изведения  изображения  маятники  управлялись  высоко¬
точными  часовыми  механизмами1.  Основной  принцип
преобразования  двухмерного  изображения  в  одномерный
электрический  сигнал  не  изменился  до  наших  дней.
 Рис.  9.2.  Изображение,  переданное  аппаратурой
 Д.  Казелли.
 1 	Поскольку  изображение  на  приемном  аппарате  выглядело  одинаково  с
исходным,  вскоре  появился  термин  факсимиле  (лат  fac  simile  -  одинаково).
 =  186  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Изобретение  Д.  Казелли  получило  широкое  распростра¬
нение  не  только  во  Франции,  но  во  всем  мире.  Оно  было
запатентовано  в  1861  г.  (Европейский  патент  №  2532)  и
США  в  1863  г.  (патент  США  №  37,  563).
 Однако  для  передачи  движущихся  изображений  требо¬
вался  более  быстрый  способ  преобразования  изображе¬
ния  в  электрический  сигнал.
 Принципиальная  основа  для  реализации  скоростной  пе¬
редачи  стала  возможной  благодаря  открытию  внутреннего
и  внешнего  фотоэффекта,  которые  можно  было  исполь¬
зовать  для  преобразования  света  в  электрический  ток.  В
1907  г.  русский  инженер  Борис  Львович  Розинг  (1869-1933)
разработал  систему  «катодной  телескопии»  (при  которой
для  воспроизведения  изображений  использовалась  элек¬
троннолучевая  трубка)  и  осуществил  в  1911  г.  первую  в
мире  телевизионную  передачу  (в  лабораторных  условиях)
по  такой  системе.  Однако,  чтобы  довести  телевидение  до
стадии  практического  применения,  необходимо  было  ре¬
шить  еще  множество  сложных  вопросов.
 Принцип  последовательной  передачи  изображения
(поочередно  -  элемент  за  элементом)  был  заново  предло¬
жен  в  1878  г.  португальским  ученым  Андриано  де  Пайва
(порт.  Adriano  de  Paiva)  (1847-1907).  Возможность  такой
передачи  основывается  на  свойстве  человеческого  зре¬
ния  воспринимать  пульсирующий  свет  как  непрерывный,
если  частота  пульсаций  превышает  критическую,  которая
зависит  от  яркости  источника  и  составляет  несколько  де¬
сятков  пульсаций  в  секунду.  Процесс  последовательного
преобразования  элементов  изображения  в  электрические
сигналы  при  передаче  и  обратный  процесс  при  приеме  но¬
сят  название  развертки  изображения.  Эти  процессы  ана¬
лиза  и  синтеза  изображения  должны  совершаться  синх¬
 =  187  =

Штыков  В.  В.
 ронно  (одинаково  по  частоте)  и  синфазно  (одинаково  по
фазе).
 Закон  развертки  определяется  назначением  телевизион¬
ной  системы.  Так,  например,  в  современной  телевизионной
вещательной  системе  принята  линейно-строчная  разверт¬
ка,  при  которой  образующийся  кадр  изображения  имеет
горизонтально-строчную  структуру.  Для  поддержания
синхронизации  разверток  в  конце  каждой  строки  и  кадра
передаются  синхронизирующие  импульсы.  Тем  самым
телевизионная  станция  управляет  развертками  всех  теле¬
визоров  в  зоне  своего  действия.
 Рис.  9.3.  Структурная  схема  системы  телевизионного
вещания.  Показан  электронный  вариант.
 Одно  из  первых  устройств  для  передачи  элементов
изображения,  основанное  на  применении  вращающегося
диска  с  отверстиями,  предложил  немецкий  инженер  Пауль
Готлиб  Нипков  (нем.  Paul  Julius  Gottlieb  Nipkow)  (1860-
1940).  В  1884  г.  он  получил  патент  на  оптико-механиче-
ское  устройство  («электронный  телескоп»)  для  разложе¬
ния  изображения  на  элементы  при  передаче  и  приеме  те¬
левизионных  сигналов,  названное  диском  Нипкова,  кото¬
рый  применялся  в  ранних,  еще  несовершенных  электро¬
механических  системах  телевидения.'
 Первые  опыты  по  передаче  изображения  с  помощью
механической  системы  провел  2  октября  1925  г.  шот-
 =  188  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 ландский  инженер  Джон  Байрд  (англ.  John  Logie  Baird)
(1888-1946).  Публичная  демонстрация  состоялась  26  ян¬
варя  1926  г.  Подвижное  изображение  было  передано  из
его  лаборатории  со  скоростью  12,5  кадров  в  секунду.
 Рис.  9.4.  Отечественный  электромеханический
телевизионный  приемник  Б-2  (1934  г.)  Ленинградского  завода
имени  Козицкого.  Слева  блок  развертки  Б-2,
справа  -  полный  комплект  на  основе
радиоприемника  ‘  ’  ЭЧС-2  ’  ’.
 С  1929  г.  по  1937  г.  компания  ВВС  вела  регулярное  те¬
левизионное  вещание.  К  1931  г.  в  США  проводили  теле¬
вещание  уже  около  25  радиостанций.  Во  многих  странах
был  начат  промышленный  выпуск  телевизионных  при¬
емников.  Первые  серийные  электромеханические  теле¬
визионные  приемники  были  выпушены  в  СССР  в  1934  г.
Однако  регулярные  телепередачи  механического  теле¬
видения  из  Москвы  были  начаты  уже  1  октября  1931  г.
Эти  передачи  вначале  предназначались  для  радиолюби¬
телей,  которые  самостоятельно  собирали  телевизионные
 =  189  =

Штыков  В.  В.
 приемники1.  Их  отзывы  был  учтены  при  переходе  на  се¬
рийное  производство  механических  телевизоров.  Мало¬
строчные  телепередачи  неподвижных  изображений  ста¬
ли  регулярными  в  Ленинграде,  Одессе,  Киеве,  Харькове,
Нижнем  Новгороде,  Смоленске,  Томске.  В  1932  г.  осу¬
ществлена  первая  передача  движущегося  изображения
(телекино),  в  1934  г.  -  со  звуковым  сопровождением.
 Первые  шаги  по  созданию  электронного  телевидения
были  сделаны  в  конце  20-х  гг.  20  в.  Практическое  осво¬
ение  электронных  систем  телевидения  связано  с  имена¬
ми  В.  К.  Зворыкина  и  Ф.  Фарнсуорта  (США),  К.  Свин-
тона  (Великобритания),  В.  П.  Грабовского,  С.  И.  Катаева,
 A. 	П.  Константинова,  Б.  Л.  Розинга,  П.  В.  Тимофеева,  П.
 B. 	Шмакова  (СССР),  а  также  многих  других  изобрета¬
телей.
 Рис.  9.5.  Формирование  телевизионного  кадра  при  черезстрочной
развертке.  В  современном  телевизионном  стандарте  в  секунду  пере¬
дается  50  (60)  полукадров  или  25  (30)  полных  кадров.
 1  Завод  имени  Козицкого  наладил  выпуск  комплектов  деталей  для  сборки
телевизоров  Б-2.
 =  190  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Принцип  формирования  телевизионного  кадра  показан
на  рис.  9.5.  Чем  выше  число  строк,  тем  качественнее,  чет¬
че  изображение  и  тем  больше  информации  на  экране.  В  то
же  время,  чем  выше  число  строк,  тем  шире  должна  быть
используемая  полоса  частот  (соответственно,  тем  меньше
можно  создать  телеканалов).  Считается,  что  обычному
кинокадру  на  35  мм  пленке  соответствовало  бы  телевизи¬
онное  изображение  с  900  строками.  В  реальных  системах
такое  качество  не  достигается.
 Экспериментальные  передачи  электронного  телеви¬
дения  осуществлены  в  1938  г.  телецентрами  Москвы  и
Ленинграда.  В  1938  г.  по  Ленинградскому  телевидению
были  показаны  первый  телеспектакль  и  первая  тематиче¬
ская  передача  (о  20-летии  ВЛКСМ).
 Регулярное  электронное  телевещание  в  Москве  и  Ле¬
нинграде  началось  в  1939  г.  В  Москве  10  марта  1939  г.  был
впервые  показан  по  телевидению  кинофильм,  снятый  по
заказу  телевидения  киностудией  «Союзкинохроника».
 По  телевидению  стали  показывать  концерты,  театраль¬
ные  спектакли  и  телеспектакли.  В  1940  г.  поступили  в
продажу  электронные  телевизоры  17ТН-1/3.  Московский
телецентр  15  декабря  1945  г.  первым  в  Европе  возобно¬
вил  после  Второй  Мировой  Войны  регулярное  вещание
(2  раза  в  неделю);  в  1947  г.  начал  работать  Ленинград¬
ский  телецентр.  С  конца  40-х  гг.  20  в.  налажено  массо¬
вое  производство  телевизоров  «Москвич  Т-1»,  «Ленин¬
град  Т-2»,  «КВН-49».  С  конца  1948  года  введено  в  экс¬
плуатацию  внестудийное  вещание;  в  1949  г.  проведена
первая  прямая  трансляция  футбольного  матча.  В  1954  г.
на  Центральной  студии  телевидения  созданы  редакции
(отделы)  пропаганды,  промышленности,  сельского  хо¬
зяйства,  науки,  спорта.

Штыков  В.  В.
 К  концу  20  в.  в  телевещании  использовалось  несколько
стандартов.  Европейские  стандарты  основаны  на  разрабо¬
танном  в  СССР  в  1944  г.  стандарте  с  разложением  изо¬
бражения  на  625  строк  (из  которых  реально  показывается
примерно  575).  В  американском  стандарте  525  строк  (из
которых  показывается  примерно  480  -  отсюда  стандарт
VGA).  Во  Франции  существовала  система,  имевшая  819
строк,  которая  уже  прекратила  свое  существовании.  Ми¬
ровые  телевизионные  стандарты  описаны  в  приложении.
 Рис.  9.6.  Телевизионная  студия  50-х  гг.
 20  в.  (СССР).
 Рис.  9.7.  Первые  отечественные  электронные  телевизионные
приемники:  а  -  17ТН-1/3  (1939  г),  б  -  КВН-49  (1949  г.).

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Принципы  цветного  телевидения  основаны  на  методах,
разработанных  еще  в  средние  века  для  цветной  печати  (см.
подраздел  1.3).  В  июле  1928  г.  Д.  Байрд  продемонстриро¬
вал  передачу  цветного  изображения  электромеханической
телевизионной  системой.  В  1938-1950  гг.  в  США  радиове¬
щательной  компанией  CBS  (Columbia  Broadcasting  System)
была  разработана  последовательная  система  цветного
телевидения  электронного  типа;  с  1951  г.  по  1953  г.  она
использовалась  в  США  в  качестве  стандартной  системы
телевизионного  вещания.  Аналогичная  система  была  раз¬
работана  в  СССР  в  1948-1953  гг.  (в  1954-1956  гг.  в  Москве
по  этой  системе  проводилось  опытное  вещание).
 Основными  недостатками  последовательной  систе¬
мы  цветного  телевидения  являются  необходимость  ис¬
пользования  трех  телевизионных  каналов  и  ее  несовме¬
стимость  со  стандартным  черно-белым  телевещанием.
Проблемы  удалось  решить  с  использование  принципов
уплотнения  информации.  Создание  совместимой  систе¬
мы  цветного  телевидения  стало  возможным  благодаря
тому,  что  были  приняты  во  внимание  особенности  зре¬
ния  человека.
 Цветное  телевизионное  вещание  было  начато  в  США  в
1953  г.  по  системе  NTSC  (англ.  National  Television  Standards
Committee  -  Национальный  комитет  по  телевизионным
стандартам).  В  1958  г.  в  СССР  была  создана  собственная
система  (самая  лучшая  по  качеству  изображения),  совме¬
стимая  с  системой  черно-белого  телевидения,  которая
использовалась  с  1959  г.  для  опытного  телевизионного
вещания.  Однако  позднее  было  принято  правительствен¬
ное  решение  о  разработке  советско-французской  системы
«SECAM  —  III».  Она  была  введена  в  эксплуатацию  одно¬
временно  в  СССР  и  Франции  в  октябре  1967  г.  С  1967  г.

Штыков  В.  В.
 началось  цветное  телевизионное  вещание  в  ФРГ,  Велико¬
британии,  Нидерландах  и  других  странах  Западной  Евро¬
пы,  а  также  в  Австралии  по  системе  PAL  (Phase-Alternating
by  Line  -  построчное  изменение  фазы),  разработанной  в
1962-1966  гг.  в  ФРГ.  Эти  три  системы  цветного  телевиде¬
ния  в  различных  модификациях  существуют  по  сей  день.
Современные  телевизионные  приемники  способны  прини¬
мать  изображение,  переданное  любой  системой.
 Цифровое  телевидение  (Digital  Television  -  DTV)  -
модель  передачи  сигнала  изображения  и  звука,  использую¬
щая  цифровую  форму  сигнала  и  сжатие  данных.  Основой
современного  цифрового  телевидения  является  стандарт
сжатия  MPEG  (Motion  Picture  Experts  Group  -  Экспертная
группа  по  вопросам  движущегося  изображения).
 Основное  преимущество  цифрового  телевидения  за¬
ключается  в  улучшенном  качестве  изображения  и  звука.
Кроме  того,  цифровое  телевидение  дает  широкие  воз¬
можности  для  дополнительных  услуг.  На  одном  частот¬
ном  канале,  на  котором  раньше  передавалась  одна  теле¬
визионная  программа,  теперь  можно  передавать  сразу
несколько.
 В  настоящее  время  используются  три  базовых  стандар¬
та  цифрового  телевидения:  европейский  (DVB  -  Digital
Video  Broadcasting),  американский  (ATSC  -  Advanced
Television  Systems  Committee)  и  японский  (ISDB  -
Integrated  Services  Digital  Broadcasting).  Каждый  из  стан¬
дартов  имеет  несколько  модификаций.
 В  России  разработана  программа  перехода  на  цифровое
телевидение.
 Более  подробно  о  современных  телевизионных  систе¬
мах  Вам  расскажут  в  специальных  дисциплинах  на  стар¬
ших  курсах.
 =  194  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 9.3. 	Радиолокация
 Радиолокация  основана  на  приеме  радиоволн,  отражен¬
ных  от  объекта  (цели).  Она  возникла  в  30-х  гг.  прошлого
века.  Ее  методы  позволяют  определять  местоположение
удаленных  предметов,  их  скорость  и,  в  некоторых  случа¬
ях,  опознавать  отражающий  объект.  Успешно  развивает¬
ся  радиолокация  планет.  Радиолокация  является  сегодня
важным  разделом  современной  радиоэлектроники.
 Радиолокация  осуществляется  при  помощи  радио¬
волн  диапазона  УКВ  (от  метровых  до  миллиметровых).
Метровые  волны  применяются,  главным  образом,  для  из¬
мерения  больших  расстояний,  миллиметровые  -  для  точ¬
ного  определения  малых  расстояний  и  обнаружения  не¬
больших  объектов  (в  радиовысотомерах,  в  устройствах
стыковки  космических  кораблей  и  т.  п.),  а  в  последнее
время  и  для  получения  радиоизображения  объектов.  Со¬
вместно  с  системами  автоматики  радиолокаторы  исполь¬
зуются  для  управления  движением  различных  объектов.
 Первоначально  использовали  непрерывное  излучение,
а  положение  объекта  определяли  по  изменению  интен¬
сивности  сигнала  приемника  из-за  интерференции  радио¬
волн.  Этот  метод  был  предложен  в  1922  г.  американскими
инженерами  Альбертом  Тейлором  (англ.  Albert  Hoyt  Tay¬
lor)  (1879-1961)  и  Jleo  Янгом  (англ.  Leo  С.  Young  )  (1891—
1981).  Идея  станет  ясной,  если  Вы  вернетесь  к  рис.  5.9.
 На  начальном  этапе  развития  радиолокации  разработ¬
чики  всего  мира  использовали  в  радиолокационных  стан¬
циях  (РЛС)  непрерывное  излучение.  На  рис.  9.8  показан
прототип,  созданный  Ленинградским  электрофизическим
институтом  (ЛЭФИ),  и  образец  такой  РЛС.

Штыков  В,  В.
 Рис.9.8.  Прототип  и  образец  Б-2  зенитной  РЛС.
 Однако  в  РЛС  непрерывного  излучения  возникало  ряд
проблем,  решение  которых  требовало  высокого  инженер¬
ного  мастерства,  усложняло  аппаратуру.  Некоторые  из  этих
проблем  не  могли  быть  решены  в  те  годы.  В  результате
технические  характеристики  РЛС  не  удовлетворяли  заказ¬
чиков.  Поэтому  уже  в  середине  30-х  гг.  прошлого  века  на¬
метился  переход  на  импульсный  режим  работы  РЛС.  Ко¬
нечно,  и  здесь  возникали  технические  трудности,  однако  их
удалось  преодолеть  в  допустимые  сроки.  В  конце  концов,

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 PJ1C  стали  строить  почти  исключительно  с  использованием
импульсного  режима.  За  РЛС  непрерывного  действия  оста¬
лось  обнаружение  целей  на  малых  высотах,  так  как  наблю¬
дать  за  самолетом  с  помощью  импульсных  установок  в  те
годы  было  невозможно  из-за  засветки  электронно-лучевой
трубки  отражениями  от  местных  предметов.
 Структурная  схема  простейшей  импульсной  радиолока¬
ционной  станции  показана  на  рис.  9.9.  Передатчик  РЛС  из¬
лучает  короткие  радиоимпульсы,  которые  достигают  объек¬
та,  отражаются  от  него  и  принимаются  радиоприемником.
Скорость  распространения  радиоволн  известна  с  высокой
точностью.  Это  позволяет  вычислить  дальность  D  (м)
по  известной  задержке  принятого  сигнала  Т  (мкс).
 Рис.  9.9.  Структурная  схема  простейшей
радиолокационной  станции  для  определения
расстояния  до  объекта.
 Первоначально  передача  и  прием  велись  на  разные  ан¬
тенны.  На  рис.  9.10  и  9.11  показаны  образцы  отечествен¬
ных,  импульсных  зенитных  РЛС.  Однако  вскоре  перешли
на  использование  единственной  антенны.
 197

Штыков  В,  В.
 Рис.  9.10.  РЛС  «Редут»  для  обнаружения  самолетов  принята
на  вооружение  РККА  в  1940  г.  На  рисунке  справа  -  передающая
 часть,  а  слева  -  приемная.
 Рис.  9.11.  Зенитная  РЛС  «Рубин»  (1940  г.).  Разработки  были
 прерваны  войной.
 Если  дополнить  расчет  дальности  значениями  углов
ориентации  антенны,  то  можно  полностью  определить
положение  объекта  в  пространстве.  На  рис.  9.12  показана
одна  из  первых  РЛС,  в  которой  реализован  такой  алгоритм
обработки  сигналов.
 =  198  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  9.12.  РЛС  поиска  и  наведения  самолетов.
 Интенсивность  отраженного  радиосигнала  зависит  от
свойств  отражающей  поверхности.  Это  позволяет  строить
растровое  изображение  примерно  так,  как  это  делается  в
телевидении  (см.  рис.  9.13).  Цодобным  образом  в  1983  г.
под  руководством  В.  А.  Котельникова  была  проведена  ра¬
диолокационная  съемка  поверхности  Венеры.
 Рис.  9.13.  Радиолокационное  изображение  горной
 прибрежной  местности.
 Радиолокация  стимулировала  быстрое  развитие  всех
элементов,  необходимых  для  генерации,  излучения  и
 =  199  =

Штыков  В.  В.
 приема  метровых  и  более  коротких  волн.  Возникли  остро¬
направленные  антенны,  в  том  числе  многоэлементные,
снабженные  специальными  отражателями  или  представ¬
ляющие  собой  параболоиды,  достигающие  в  диаметре  не¬
скольких  десятков  метров  (см.  подраздел.  8.3).  Для  радио¬
локационных  станций  были  разработаны  специальные
радиолампы,  а  также  электронные  приборы,  основанные
на  новых  принципах:  магнетроны,  клистроны,  лампы  бе¬
гущей  волны  и  лампы  обратной  волны.  Об  этих  приборах
Вы  узнаете  при  изучении  специальных  дисциплин.
 Создание  РЛС,  следящих  за  объектом,  потребовало  соз¬
дания  новых  электромеханических  узлов,  а  также  систем
автоматического  управления  ими.  Именно  для  целей  ра¬
диолокации  создавались  первые  ЭВМ.
 Рис.  9.14.  Современная  РЛС  дальнего  обнаружения  на
основе  ФАР  (см.  подраздел  8.3).
 Потребности  радиолокации  стимулировали  развитие
квантовой  электроники  и  криогенной  электроники.  Поя¬
вились  более  совершенные  электроннолучевые  приборы,
в  том  числе  снабженные  многоцветными  экранами,  что
способствовало  появлению  цветного  телевидения.
 =  200  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Роль  радиолокации  в  научно-техническом  и  промыш¬
ленном  развитии  мира  трудно  переоценить.
 Радиолокация,  возникнув  в  недрах  военной  промыш¬
ленности,  теперь  выполняет  самые  разнообразные  зада¬
чи,  не  только  военного,  но  и  сугубо  мирного  значения,
позволяя,  например,  автоматически  управлять  движени¬
ем  самолетов  в  воздухе  и  кораблей  в  бескрайних  просто¬
рах  океана,  обнаруживать  полезные  ископаемые  в  недрах
земли  и  рыбу  в  глубинах  морей,  регулировать  движение
автотранспорта  на  дорогах  и  межпланетных  кораблей  на
космических  трассах.
 9.  4.  Радионавигация
 Радионавигация  -  это  совокупность  операций  по  обе¬
спечению  вождения  движущихся  объектов  (летательных
аппаратов,  судов  и  др.),  а  также  по  наведению  управляе¬
мых  объектов  с  помощью  радиотехнических  средств.  Как
научно-техническая  дисциплина  -  рассматривает  принци¬
пы  построения  радиотехнических  средств  и  разрабатыва¬
ет  методы  их  использования  для  обеспечения  движения
объектов  по  определенной  траектории  (маршруту)  и  вы¬
вода  их  в  заданный  район  в  заданное  время.
 При  решении  основной  задачи  навигации  -  опреде¬
ления  местоположения  объектов  и  навигационных  эле¬
ментов  их  движения  -  в  радионавигации  используют  как
специальные  радиотехнические  средства,  так  и  средства,
применяемые  в  других  областях  техники,  например,  в  ра¬
диолокации,  радиовещании.
 Действие  радионавигационных  средств  основано
на  использовании  распространения  радиоволн  над  по¬
верхностью  Земли  по  кратчайшему  (ортодромическому)
расстоянию  между  пунктами  излучения  и  приема,  а  также
постоянстве  скорости  распространения.
 =  201  =

Штыков  В.  В.
 Радионавигация  прошла  длинный  путь  развития  от
первых  наблюдений  А.  С.  Попова  и  опытов  И.  И.  Ренгар-
тена  до  создания  необходимых  средств  морской,  воздуш¬
ной  и  космической  навигации,  картографии  и  геодези¬
ческой  съемки.  Радионавигационные  методы  позволяют
определять  положение  и  скорость  объектов  наблюдения
с  наивысшей  точностью  (погрешность  в  ряде  случаев  не
превышает  миллионной  или  даже  стомиллионной  доли
измеряемой  величины).
 Различают  пассивные  методы  радионавигации,  когда
на  подвижном  объекте  имеются  лишь  устройства,  прини¬
мающие  сигналы  опорных  наземных  радиостанций,  и  ак¬
тивные,  использующие  радиолокацию.  В  практику  вошли
преимущественно  пассивные  и  комбинированные  радио¬
навигационные  системы.  Однако,  например,  посадка  кос¬
мических  аппаратов  на  Луну  и  планеты  Солнечной  систе¬
мы  обеспечивается  автономными  активными  системами,
получающими  с  Земли  лишь  исходные  команды.
 Простейшим  устройством  навигации  является  радиоком¬
пас.  Первоначально  направление  определялось  вручную,
затем  появился  автоматический  радиокомпас,  самолетный
радиопеленгатор  для  автоматической  пеленгации  наземных
передающих  радиостанций.  Он  представляет  собой  радио¬
приемник  с  двумя  антеннами  (направленной  -  рамочной  и
ненаправленной  -  штыревой)  и  индикаторное  устройство.
Автоматическая  следящая  система  поворачивает  рамку  в  по¬
ложение  минимума  сигнала,  совпадающее  с  направлением  на
пеленгуемую  радиостанцию.  Угол  поворота  рамки  посред¬
ством  электрической  дистанционной  передачи  сообщается
стрелочному  индикатору,  Для  функционирования  радиоком¬
пасов  строились  радиомаяки  -  передающие  радиостанции,
установленные  в  известном  месте  на  земной  поверхности
 =  202  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 или  на  движущемся  объекте  (например,  самолете-заправщи-
ке)  и  излучающие  специальные  радиосигналы,  параметры
которых  связаны  с  направлением  излучения.
 В  30-40-х  гг.  20  в.  радиокомпасами  были  оснаще¬
ны  практически  все  самолеты.  В  фильме  «Воздушный
извозчик»1,  который  смотрели  Ваши  бабушки  и  праба¬
бушки,  самолет  возвращается  домой  по  сигналу  радио¬
станции,  транслирующей  из  театра  оперную  арию.
 В  40-60-х  гг.  20  в.  создаются  фазовые  и  импульсно-фа-
зовые  системы  радионавигации  (РНС)  (см.  подраздел  4.1).
Принцип  определения  местоположения  в  таких  системах
основан  на  измерении  разности  расстояний  от  радиостан¬
ций  с  известными  координатами.  Кривые,  соответству¬
ющие  равным  разностям  от  точек  фокуса,  в  математике
известны  как  гиперболы.  Поэтому  РНС  такого  типа  на¬
зывают  также  гиперболическими.  На  рис  9.15  показана
геометрия  разностно-дальномерной  навигационной  си¬
стемы.  В  фокусах  системы  гипербол  расположены  две
радиостанции  А  и  В.
 Рис.  9.15.  Геометрия  разностно-дальномерной  РНС.
Показаны  четыре  точки  равной  задержки,
три  из  которых  ложные.
 1  Художественный  фильм  режиссера  Герберта  Раппопорта,  снятый  в  эваку¬
ации,  в  Алма-Ата  в  1943  г.

Штыков  В.  В.
 Если  определить  знак  разности,  то  одна  пара  точек  (2  и  3
на  рис.  9.15)  исключается.  Для  окончательного  устранения  не¬
однозначности  определения  координат  в  навигационных  си¬
стемах  используют  как  минимум  три  станции  (см.  рис.9.16).
 Рис.  9.16.  Определение  местоположения  с  помощью
разностно-дальномерной  РНС.
 В  РНС,  разбросанных  на  огромной  территории,  исполь¬
зуются  сверхмощные  передатчики  от  нескольких  сотен  до
нескольких  тысяч  киловатт  и  огромные  антенны  от  250
до  450  метров.  Измеряя  разность  фаз  трех  радиостанций
(взаимное  запаздывание  сигналов)  с  точно  известными
координатами,  можно  определить  местоположение  с  точ¬
ностью  до  нескольких  сотен  метров.
 Работа  РНС  требует  синхронизации  всех  передатчиков.
Для  этого  одна  из  станции  (ведущая  -А  на  рис.  9.16)  осна¬
щается  квантовым  стандартом  частоты  с  относительной
стабильностью  частоты  порядка  1012(см.  подраздел  8.2).
 В  настоящее  время  РНС  «LORAN-С»  (LOng  RAng
Navigation,  США)  и  «ЧАЙКА»  (СССР)  выступают  как
компоненты  интегрированного  радионавигационного
 =  204  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 поля.  Совместное  использование  систем  «ЧАЙКА»  и
«LORAN-С»  открывает  новые  перспективы  в  направле¬
нии  улучшения  качества  навигационно-временного  обе¬
спечения  не  только  в  Европе  и  на  Дальнем  Востоке,  но  и  в
других  регионах  мира,  где  работают  или  могут  быть  уста¬
новлены  новые  цепи  передающих  станций  «ЧАЙКА»  -
«LORAN-С».
 Запуск  первого  искусственного  спутника  Земли  в  1957  г.
открыл  новую  страницу  в  развитии  методов  навигации.
Навигационные  системы  постепенно  из  региональных
превратились  в  глобальные.
 9.17.  Спутник  и  схема  орбит  системы  GPS.
 В  70-х  гг.  вышли  на  орбиту  спутники  международной
системы  КОСПАС  -  САРСАТ  (англ.  Cospas-Sarsat)  -  кос¬
мической  системы  обнаружения  терпящих  бедствие.  Ава¬
рийный  буй  пеленгуется  спутниками  и  по  каналам  связи
информация  передается  в  центры  поисково-спасательных
служб  района  бедствия.
 В  конце  70-х  гг.  20  в.  в  США  и  СССР  развернулись  ра¬
боты  по  созданию  спутниковых  навигационных  систем.  По
проекту  24  спутника,  вращаясь  на  3-х  взаимно  перпенди¬
кулярных  орбитах  в  20  ООО  км  от  Земли,  должны  обеспе-
 =  205  =

Штыков  В.  В,
 чивать  навигацию  в  любой  точки  Земли,  в  любое  время  су¬
ток  (ГЛОНАСС  -  ГЛОбальная  НАвигационная  Спутниковая
Система-  СССР  и  GPS  -  Global  Positioning  System-  США)1.
Передатчики  излучают  сигналы  в  диапазоне  единиц  ГГц,  что
позволяет  проектировать  миниатюрные,  а,  следовательно,
недорогие  приборы,  обеспечивающих  точность  определения
координат  в  единицы  метров  и  даже  доли  метра.  Для  обеспе¬
чения  такой  точности  на  спутниках  этих  систем  размещают¬
ся  высокостабильные  квантовые  стандарты  частоты  и  време¬
ни  (см.  подраздел  8.2),  которые  корректируются  с  Земли  по
сигналам  государственного  эталона  частоты  и  времени.
 В  настоящее  время  в  мире  существует  четыре  проекта
глобальных  радионавигационных  спутниковых  систем.
Один  действующий  -  американский  GPS  (24  спутника
запущены  в  1989-1994  гг.),  один  -  восстанавливаемый  -
российский  ГЛОНАСС  (24  спутника,  запущены  в  1982—
1995  гг.)  и  два  развертываемых  —  европейский  Galileo  (30
спутников)  и  китайский  Compass  (66  спутников).
 Отечественная  система  ГЛОНАСС  была  принята  в  экс¬
плуатацию  в  1993  г.  с  орбитальной  группировкой  ограни¬
ченного  состава,  а  в  1995  г.  в  космическом  сегменте  уже
было  24  спутника.  К  сожалению,  за  прошедшие  годы  наша
навигационная  система  сильно  обветшала.
 Только  в  августе  2001  г.  Правительством  РФ  была  при¬
нята  Федеральная  целевая  программа  «Глобальная  на¬
вигационная  система»,  которая  определила  основные
направления  работ  в  2002-2007  гг.  и  2007-2011  гг.  .  Пла¬
нировалось  в  2009  г.  вернуться  к  состоянию  1995  г.  Подо¬
шел  срок  завершения  первого  этапа  программы,  а  в  ре¬
 1  Принцип  действия  спутниковой  РНС  не  отличается  от  принципа  дей¬
ствия  наземной.  Различие  только  в  том,  что  в  любой  точке  Земли  в  любой
момент  времени  можно  наблюдать,  как  минимум,  три  навигационных
спутника,  которые  образуют  систему,  подобную  показанной  на  рис.  9.16.
 =  206  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 зультате  -  лишь  попытки  поддержать  усеченный  состав
спутниковой  системы  путем  ежегодного  вывода  на  орби¬
ты  одной  ракетой-носителем  трех  навигационных  спут¬
ников.  К  тому  же  ситуация  усугубляется  конкуренцией  на
рынке  предоставления  навигационных  услуг.
 Однако  ни  одна  из  существующих  систем  не  является
универсальным  навигационным  средством.  Каждая  из
систем  GPS/«D10HACC»  или  LORAN-C/«4AilKA»  об¬
ладает  определенными  преимуществами  и  недостатками.
Отметим  лишь,  что  по  сравнению  со  спутниковыми  РНС
импульсно-фазовые  значительно  экономичнее.  Расчет  за¬
трат  на  одного  потребителя  в  год  показывает,  что  для  РНС
GPS  и  LORAN-C  они  отличаются  более  чем  на  порядок.
Это  означает,  что  РНС  будут  и  в  дальнейшем  совершен¬
ствоваться,  и,  следовательно,  что  перед  радиоинженерами
будут  поставлены  новые  проблемы,  требующие  решения.
 9.  5.  Радиометеорология
 Радиометеорология  -  наука,  в  которой  изучается,  с  од¬
ной  стороны,  влияние  метеорологических  условий  в  тро¬
посфере  и  стратосфере  на  распространение  радиоволн
(главным  образом,  УКВ),  с  другой  -  метеорологические
явления  в  тропосфере  и  стратосфере  по  характеристикам
принимаемых  радиосигналов,  в  том  числе  собственного
излучения  атмосферы  как  теплового,  так  и  обусловленно¬
го  электрическим  разрядами.
 Излучения  атмосферы,  вызываемые  грозовыми  и  ти¬
хими  электрическими  разрядами,  занимают  широкую
полосу  частот  от  сверхдлинных  до  ультракоротких  волн.
Они  создаются  не  только  разрядами  при  грозе,  но  и  в
конвективных  облаках,  пыльных  и  снежных  бурях,  об¬

Штыков  В.  В.
 ластях  высокой  запыленности  и  др.  Наблюдения  за  ними
позволяют  определять  глобальное  распределение  грозо¬
вой  активности,  а  также  местоположение  интенсивных
атмосферных  фронтов.
 В  20-х  -  начале  30-х  гг.  20  в.  установлено  преобла¬
дающее  влияние  метеорологических  процессов  на  рас¬
пространение  УКВ  (см.  подраздел  6.3).  Распространение
волн  этого  диапазона  в  атмосфере  сопровождается  их
преломлением,  поглощением,  отражением  и  рассеяни¬
ем  (см.  раздел  5).  Интенсивность  этих  явлений  зависит
от  значения  показателя  преломления  п  воздуха,  являю¬
щегося  функцией  давления,  температуры  и  влажности,
а  также  наличием  и  свойствами  капель  дождя,  тумана,
облаков  и  других  примесей.  Поэтому  радиосигналы  мо¬
гут  содержать  информацию  о  распределении  плотности,
температуры  и  влажности  воздуха,  поле  скоростей  ветра
и  его  турбулентности,  содержании  воды  в  облаках,  ин¬
тенсивности  осадков  и  др.
 При  распространении  радиоволны  ослабляются  из-за
поглощения  и  рассеянья  молекулами  кислорода  02  и  во¬
дяного  пара,  гидрометеорами,  частицами  аэрозоля  и  дру¬
гими  неоднородностями.  Дождь  и  снег  рассеивают  радио¬
волны  (см.  подраздел  6.3).  Интенсивность  рассеяния  зави¬
сит  от  относительного  размера  частиц  (см.  подраздел  5.4).
 Область  радиометеорологии,  занимающаяся  изучени¬
ем  сезонных  изменений  п,  его  вертикального  профиля,
поглощения  атмосферными  газами  и  ослабления  обла¬
ками  и  осадками  в  различных  климатических  районах,
называется  радиоклиматологией.  Метеорологические
условия,  определяющие  аномалии  в  распространении
радиоволн,  могут  быть  предсказаны  на  основе  синопти¬
ческого  анализа.
 =  208  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Рис.  9.18.  Изображение  поля  осадков  средней  интенсивности  на
индикаторе  обзора  метеорологического  радиолокатора  (длина
волны  3,2  см).  Расстояние  между  масштабными  окружностями  20  км.
 Первый  в  мире  метеорологический  спутник  Земли
был  запушен  в  СССР  26  марта  1969  г.  На  метеорологи¬
ческих  спутниках  применяют  сканирующие  радиометры
(измерители  естественного  теплового  излучения)  санти¬
метрового  и  миллиметрового  диапазонов  для  получения
изображений  облаков  и  осадков.  Для  мониторинга  погоды
необходимо  иметь  постоянно  не  менее  трех  спутников.
Сейчас  такие  спутники  запускаются  многими  странами.
Без  радиоэлектронной  аппаратуры  и  систем  наземного  на¬
блюдения  это  невозможно.
 В  сентябре  2009  г.  Россия,  наконец,  возобновила  ме-
.  теонаблюдения  с  собственного  спутника.  Более  10  лет
мы  пользовались  данными  с  американских  и  китайских
аппаратов.
 =  209  =

Штыков  В.  В.
 Рис.  9.19.  Метеорологический  спутник  «Метеор»  (СССР)
и  снимок  обстановки  в  Индийском  океане.
 9.  6.  Радиоастрономия
 Радиоастрономия  -  раздел  астрономии,  в  котором  не¬
бесные  тела  изучаются  по  приходящему  от  них  радио¬
излучению.  Ее  возникновение  связано  с  исследованиями
атмосферных  радиопомех.  В  1932  г.  американский  радио¬
инженер  Карл  Янский  (англ.  Karl  Jansky)  (1905-1950),
изучая  на  полигоне  фирмы  «Белл»  атмосферные  радиопо¬
мехи  в  метровом  диапазоне  волн  (14  м),  обнаружил  посто¬
янный  радиошум  неизвестного  происхождения,  источник
которого  отождествил  в  апреле  1933  г.  с  Млечным  Путем.
В  июле  1935  г.  он  представил  статью,  в  которой  указывал,
что  «звездный  шум»  имеет  наибольшую  интенсивность,
когда  антенна  направлена  на  центральную  часть  Млечно¬
го  Пути.  Эта  работа  не  получила  отклика  ни  среди  астро¬
номов,  ни  среди  радиоинженеров,  ив  1938  г.  К.  Янский
прекратил  дальнейшие  исследования  в  этой  области.
 Пионерские  радиоастрономические  работы  К.  Янско¬
го  были  продолжены  в  начале  1940-х  гг.  20  в.  Г.  Ребером,
 =  210  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Дж.  С.  Хеем,  Дж.  Саутуортом  и  др.  Радиоастрономия
окончательно  оформилась,  как  одна  из  важнейших  отрас¬
лей  астрономии  лишь  после  окончания  Второй  мировой
войны.  Именем  Янского  названа  единица  спектральной
плотности  потока  излучения,  применяемая  в  радиоастро¬
номии.  Его  имя  нанесено  на  карту  Луны.
 Все  тела  во  Вселенной  в  той  или  иной  степени  нагреты.
Частички,  из  которых  они  состоят,  находятся  в  постоянном
тепловом  движении.  С  этим  связано  электромагнитное  излу¬
чение  небесных  тел,  в  том  числе  и  радиоизлучение.  Излуче¬
ние  такого  вида  называется  тепловым  радиоизлучением.  Но
это  не  единственный  вид  радиоизлучения,  с  которым  при¬
ходится  иметь  дело  радиоастрономам.  В  космических  объек¬
тах  часто  происходят  процессы,  связанные  с  массовым  вы¬
бросом  заряженных  частиц,  резкими,  взрывными  изменени¬
ями  сильных  электромагнитных  полей.  Эти  явления  также
сопровождаются  излучением  в  радиодиапазоне.  Радиоизлу¬
чение,  вызываемое  заряженными  частицами,  движущимися
в  магнитных  полях  со  скоростями,  близкими  к  скорости  све¬
та,  называется  синхротронным  или  нетепловым.
 Радиоастрономия  располагает  средствами  наблюдения
небесных  объектов  на  расстояниях,  недоступных  оптиче¬
скими  телескопам.  Радиотелескопы  сделали  возможным
открытие  пульсаров,  подробное  исследование  невидимо¬
го  ядра  нашей  Галактики,  квазаров,  солнечной  короны,
поверхности  Солнца  и  др.
 Радиотелескопы  -  это  уникальные  инженерно-техниче¬
ские  сооружения,  поэтому  они  хорошо  известны  специали¬
стам.  Крупнейшей  радиообсерваторией  США  является  На¬
циональная  радиоастрономическая  обсерватория  в  Грин-
Бэнк  (шт.  Западная  Вирджиния)  с  антенной  в  виде  парабо¬
лического  сегмента  площадью  110x100  м2.

Штыков  В.  В.
 В  1960-1965  гг.  два  радиотелескопа  с  полноповоротными
параболическими  антеннами  диаметром  64  м  были  созданы
в  СССР.  Они  были  разработаны  под  руководством  академика
Алексея  Федоровича  Богомолова1  (1913-2009)  в  ОКБ  МЭИ2.
Эти  радиотелескопы  расположены  на  Медвежьих  озерах  под
Москвой  и  вблизи  г.  Калязин  (см.  рис.  9.20).
 В  настоящее  время  крупнейшая  полноповоротная  па¬
раболическая  антенна  диаметром  100  м  находится  близ
Бонна  (Германия).  Она  работает  на  волнах  сантиметрово¬
го  диапазона.  Подобные  антенны  диаметром  70-90  м  име¬
ются  в  США,  Англии,  Австралии.
 Рис.  9.20.  Радиотелескоп  ОКБ  МЭИ  на  Медвежьих
озерах  с  полноповоротной  антенной  диметром  64  м.
 1 	А.  Ф.  Богомолов  внес  большой  вклад  в  развитие  космических  исследова¬
ний.  С  1945  г.  по  1975  г.  работал  в  МЭИ,  а  с  1955  г.  по  1975  г.  возглавлял  ка¬
федру  радиоприборов  РТФ  МЭИ.  С  1954  г.  по  1988  г.  руководил  ОКБ  МЭИ,
в  котором  были  разработаны  системы  космической  телеметрии.
 2 	В  1947  г.  распоряжением  Совета  Министров  СССР  в  Московском  энерге¬
тическом  институте  был  создан  Сектор  специальных  работ,  преобразован¬
ный  в  Особое  конструкторское  бюро  МЭИ,  затем  ФГУП  ОКБ  МЭИ.  Сотруд¬
ники  ОКБ  МЭИ  решили  ряд  приоритетных  государственных  задач,  создав
впервые  в  СССР,  а  в  ряде  случаев,  и  впервые  в  мире,  технические  средства  и
системы,  позволившие  нашей  стране  стать  космической  державой,  развер¬
нуть  широкомасштабное  телевизионное  вещание,  проводить  исследования
ближнего  и  дальнего  космоса,  укрепить  обороноспособность.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Создать  более  крупную  подвижную  антенну  не  удается
из-за  проблем  деформации  под  действием  собственного
веса.  Поэтому  крупнейшая  в  мире  305-метровая  антенна
радиотелескопа  в  Аресибо  неподвижно  лежит  в  земляной
чаше,  имеющей  в  центре  глубину  137  м  (см.  рис.  9.21).
 Рис.  9.21.  Обсерватория  Аресибо  на  о.  Пуэрто-Рико
 оснащена  крупнейшим  в  мире  радиотелескопом
 диаметром  305  м.
 Стремясь  повысить  разрешающую  способность
радиотелескопов,  создают  антенны  сложной  формы:  на¬
пример,  в  виде  параболического  цилиндра,  вытянутого
вдоль  поверхности  Земли  и  имеющего  высокое  разреше¬
ние  в  горизонтальном  направлении,  и  низкое  -  в  верти¬
кальном  (см  рис.  8.19);  или  в  виде  кольца,  представляю¬
щего  как  бы  обод  параболической  антенны  без  ее  средней
части,  как  у  радиотелескопа  РАТАН-600  (см.  рис.  9.22)
специальной  астрофизической  обсерватории  АН  России
диаметром  600  м.

Штыков  В.  В.
 Рис.  9.22.  Радиотелескоп  Академии  наук  РАТАН-600.
 Диаметр  антенной  системы  около  600  м  (ст.  Зеленчукская,
Северный  Кавказ).  Кольцевой  отражатель  -  это  895  отдельных
 зеркал,  площадью  23  м2.
 Еще  более  сложными  являются  многоапертурные  ра¬
диотелескопы  -  «антенные  решетки»,  -  состоящие  из  не¬
скольких  антенн,  направленных  на  один  объект  и  сумми¬
рующих  принятые  сигналы  (см.  рис.  8.20).
 Радиоастрономия  изучает  не  только  естественные  ис¬
точники  космического  излучения,  но  проводит  радиоло¬
кационные  исследования  космических  тел.  Специалисты
Англии,  СССР  и  США  почти  одновременно  в  1961  г.  пред¬
приняли  локацию  Венеры  для  измерения  расстояния  до
нее,  а  повторив  эксперимент  в  1964  г.,  довели  точность
измерения  до  нескольких  километров.  С  помощью  совре¬
менных  радаров  проводят  также  локацию  Солнца,  Мерку¬
рия,  Марса,  Юпитера  и  его  спутников,  Сатурна,  его  колец
и  спутника  Титана,  астероидов  и  ядер  комет.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Вслед  за  радиолокацией  началось  активное  исследо¬
вание  небесных  тел  с  помощью  космических  зондов.  Но
и  локация  осталась  очень  полезным  методом  в  астроно¬
мии.  К  радиолокации  добавилась  лазерная  локация  Луны
с  использованием  доставленных  на  ее  поверхность  от¬
ражателей  оптических  импульсов.  Этот  метод  позволяет
регулярно  измерять  расстояние  между  Землей  и  Луной  с
точностью  до  1  см,  что  очень  важно  для  изучения  сложно¬
го  относительного  движения  этих  двух  небесных  тел.
 Каждое  радиоастрономическое  исследование  -  это
сложный,  дорогостоящий  и  длительный  эксперимент.  Для
его  проведения  должна  быть  создана  уникальная  аппара¬
тура,  которая  должна  быть  отлажена  и  настроена.  Резуль¬
тат  такого  эксперимента  добывается  огромным  коллек¬
тивом  специалистов  разных  направлений.  Немалую  роль
отводят  и  радиоинженерам.
 9.  7.  Радиоспектроскопия
 Радиоспектроскопия  -  это  совокупность  методов  ис¬
следования  строения  вещества,  а  также  физических  и  хи¬
мических  процессов  в  нем,  основанных  на  резонансном
поглощении  электромагнитных  колебаний  в  диапазоне
частот  от  сотен  килогерц  до  сотен  гигагерц.
 Радиоспектроскопия  изучает  вещество  в  твердом,  газо¬
образном  и  жидком  состояниях.  Радиоспектроскопия  от¬
личается  от  оптической  и  инфракрасной  спектроскопии
малыми  энергиями  поглощаемых  квантов.  Это  позволяет
изучать  тонкие  взаимодействия  в  веществе.  Кроме  того,
разрешающая  способность  аппаратуры,  применяемой  в
радиоспектроскопии,  настолько  высока,  что  удается  из¬
учить  взаимодействия,  замаскированные  обычно  побоч¬
ными  явлениями.

Штыков  В.  В.
 В  диапазоне  сантиметровых  и  миллиметровых  волн
радиоспектроскопия  исследует  поглощение  энергии,  обу¬
словленное  либо  вращательным  движением  молекул,  либо
тонкой  структурой  энергетических  уровней.  Резонансное
поглощение  обычно  наблюдается  в  диапазоне  частот  10-
100  ГГц.  Измерение  частот  вращательных  спектров  моле¬
кул  позволяет  с  большой  степенью  точности  определить
структуру  молекул  и  изучить  природу  химической  связи.
Вращательный  спектр  поглощения  молекулы  зависит  от
ее  конфигурации.  Вращательный  спектр  любой  молекулы
может  быть  рассчитан,  если  известны  ее  моменты  инер¬
ции,  которые  зависят  от  конфигурации  и  размеров  молеку¬
лы.  Сравнение  теоретически  рассчитанных  вращательных
спектров  молекул  с  экспериментально  наблюдаемыми  по¬
зволяет  определить  конфигурацию  молекулы,  длины  свя¬
зей  и  углы  между  ними.  Эти  данные  можно  использовать
для  синтеза  новых  материалов,  например,  лекарственных
препаратов.
 Для  исследования  вращательных  спектров  молекул
волны  от  генератора  СВЧ  пропускают  через  волноводную
ячейку,  заполненную  исследуемым  газом,  откуда  они  по¬
падают  на  детектор,  сигнал  которого  подается  на  реги¬
стрирующий  прибор.  Сигнал  детектора  пропорционален
мощности,  поглощенной  в  волноводе.  Плавно  изменяя
частоту  генератора,  определяют  резонансную  частоту  и
интенсивность  поглощения.  Для  повышения  чувстви¬
тельности  радиоспектроскопов  интенсивность  линии  мо¬
дулируют  с  помощью  электрического  или  магнитного  по¬
лей.  Модуляция  происходит  за  счет  расщепления  линий  в
электрическом  (эффект  Штарка)  или  магнитном  (эффект
Зеемана)  полях.  Радиоспектроскопы  -  это  сложные  ра¬
диоэлектронные  устройства,  часто  сопряженные  с  ЭВМ.
 =  216  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Исследования  поглощения  электромагнитного  поля  в  мо¬
лекулах  аммиака  привели  в  1954  г.  к  созданию  советскими
физиками  Николаем  Геннадиевичем  Басовым  (1922-2001)
и  Александром  Михайловичем  Прохоровым  (1916-2002)
первого  квантового  генератора  на  молекулах  аммиака  -
предвестника  появления  лазеров.
 Рис.  9.23.  Волноводные  поглощающие  ячейки
радиоспектроскопов:  а.  -  волноводная  ячейка  (см.  подраздел  7.3),
свернутая  в  спираль;  б  -  плавный  переход  и  вакуумное  окно  ячей¬
ки;  в  -  ячейка  с  диэлектрическим  волноводом  (см.  подраздел  7.5).
 Поглощение  электромагнитного  поля  в  веществе  может
быть  связано  не  только  с  электрическими  взаимодействи¬
ями,  но  и  с  магнитными.  Такое  поглощение  наблюдается,
как  правило,  в  присутствии  постоянного  магнитного  поля.
Оно  связано  с  взаимодействием  переменного  магнитного
поля  радиоволны  с  магнитным  моментом  атома,  иона  или
молекулы.  Поглощение  носит  резонансный  характер  и  на¬
зывается  магнитным  резонансом.  В  зависимости  от  при¬
роды  магнитного  момента  различают:
 ядерный  магнитный  резонанс  (ЯМР)  -  резонансное
поглощение  радиоволн,  обусловленное  переходами  меж-
ду  уровнями  энергии,  возникающими  при  взаимодей¬
 ==  217  =

Штыков  В.  В.
 ствии  магнитных  моментов  ядер  с  внешним  магнитным
полем;
 электронный  парамагнитный  резонанс  (ЭПР)  —  резо¬
нансное  поглощение  радиоволн,  обусловлено  переходами
между  уровнями,  возникающими  при  взаимодействии  с
внешним  магнитным  полем  магнитных  моментов  неспа¬
ренных  электронов  атомов,  ионов  и  свободных  радикалов,
а  также  магнитных  моментов  носителей  тока  в  металлах  и
полупроводниках;
 ферромагнитный  резонанс  (ФР),  ферромагнитный  ре¬
зонанс  и  антиферромагнитный  резонанс  (АФР)  —  резо¬
нансное  поглощение  радиоволн  в  магнитоупорядоченных
средах,  связанное  с  коллективным  движением  магнитных
моментов  электронов.
 Частота  ЯМР  в  постоянном  поле  порядка  1  Тл  находит¬
ся  в  интервале  частот  1-50  МГц.  Линии  ЯМР  расщепля¬
ются  и  смещаются  по  частоте  (так  называемый  химиче¬
ский  сдвиг)  из-за  взаимодействия  ядер  друг  с  другом  и  с
электронными  оболочками  атомов  и  молекул.
 Исследования  релаксационных  процессов,  ширины
и  тонкой  структуры  линий  ЯМР  дали  много  сведений  о
структуре  жидкостей  и  твердых  тел.  ЯМР  высокого  разре¬
шения  представляет  собой  стандартный  метод  определе¬
ния  строения  органических  молекул.  Тесная  связь  формы
сигналов  с  внутренним  движением  в  веществе  позволя¬
ет  использовать  ЯМР  для  исследования  заторможенных
вращений  в  молекулах  и  кристаллах.  ЯМР  используется
также  для  изучения  механизма  и  кинетики  химических
реакций.  На  ЯМР  основаны  приборы  для  прецизионного
измерения  и  стабилизации  магнитного  поля.
 Несколько  измененный  магниторезонансный  радио¬
спектроскоп  нашел  применения  в  ЯМР-томографе.  Это
 =  218  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 аппарат  позволяет  произвести  объемную  реконструкцию
внутренней  структуры  объекта  с  помощью  ЭВМ.  Методы
ЯМР  широко  используются  не  только  в  медицинской  прак¬
тике,  но  и  в  медицинской  науке.  Ядра  специально  введен¬
ной  примеси  используются  для  слежения  за  продвижени¬
ем  малых  доз  вещества  (например,  лекарств)  в  организме.
Деятельность  организма  изменяет  характеристики  ЯМР.
Это  используется,  например,  при  изучении  деятельности
мозга.  Все  эти  работы  не  обходятся  без  участия  радиоин¬
женеров.
 Частота  ЭПР  при  поле  порядка  1  Тл  попадает  в  диа¬
пазон  10-100  ГГц.  Линии  ЭПР  расширяются  и  расще¬
пляются  из-за  взаимодействия  электронов  с  внутренни¬
ми  полями  в  кристаллах,  с  электронным  окружением  в
свободных  радикалах  и  с  электронами  проводимости  в
металлах  и  полупроводниках.  Это  изменяет  параметры
ЭПР.  Дополнительное  расщепление  спектральной  линии
ЭПР  может  происходить  из-за  взаимодействия  электро¬
нов  с  ядрами,  обладающими  магнитными  моментами.
 Для  уверенного  наблюдения  ЭПР,  как  правило,  требу¬
ется  охлаждение  до  низких  температур  (от  77  К  -  жидкий
азот,  до  4  К  -  жидкий  гелий).  Поэтому  спектроскоп  ЭПР
-  довольно  громоздкое  сооружение.  Низкая  температура
позволяет  использовать  в  магнитах  сверхпроводники.
 Именно  исследования  ЭПР  в  1956  г.  привели  к  соз¬
данию  квантового  парамагнитного  усилителя.  Такие
усилители  применяются  в  сверхчувствительных  при¬
емниках  радиотелескопов.  Принцип  парамагнитного
усилителя  на  монокристалле  рубина  послужил  основой
для  создания  в  1960  г.  первого  оптического  квантового
генератора.
 =  219  =

Штыков  В.  В.
 Рис.9.24.  Измерительная  ячейка  радиоспектроскопа
ЭПРиЦР.
 Диапазон  резонансных  частот  ФР  обычно  лежит  в  об¬
ласти  10-300  ГГц.  Спектр  определяется  взаимодействи¬
ем  электронов  с  внешним  магнитным  полем  и  зависит  от
кристаллической  структуры  вещества.  Поскольку  среда
является  магнитоупорядоченной,  ФР  легко  наблюдается
при  комнатной  температуре.  Изучение  ФР  привело  к  соз¬
данию  на  его  основе  многих  устройств  сантиметрового
и  миллиметрового  диапазона:  вентилей  и  циркуляторов,
генераторов,  усилителей,  параметрических  преобразова¬
телей  частоты  и  ограничителей  мощности.
 Несколько  отдельно  от  описанных  выше  резонансных
явлений  находится  циклотронный  резонанс  (ЦР),  который
наблюдается  в  металлах  и  полупроводниках,  помещенных
в  постоянное  магнитное  поле.  Это  явление  допускает  клас¬
сическое  описание.  Резонанс  связан  с  особенностями  дви¬
жения  зарядов  в  магнитном  поле.  Спектр  ЦР  в  металлах
 =  220  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 определяется  динамическими  свойствами  электронов
проводимости,  а  в  полупроводниках  -  зонной  структурой,
концентрацией,  подвижностью  и  эффективной  массой
электронов  и  дырок.
 Циклотронный  резонанс  широко  применяется  в  физике
твердого  тела  при  изучении  свойств  электронов  (так  назы¬
ваемой  эффективной  массы).  При  помощи  ЦР  можно  опре¬
делить  знак  заряда  носителей,  изучить  процессы  их  стол¬
кновений  с  атомами.  Возможно  применение  ЦР  в  технике
сантиметровых  и  миллиметровых  волн  для  генерации,  уси¬
ления  и  регистрации  электромагнитных  колебаний.
 9.  8.  Мобильная  связь
 Мобильная  связь  в  широком  смысле  этого  термина  по¬
явилась  сразу  же  с  момента  открытия  радио.  Вначале  это
была  телеграфная  связь  с  морскими  судами.  Вскоре  по¬
явилась  и  радиотелефонная  связь.
 В  1921  г.  подвижной  телефонной  радиосвязью  в  США
воспользовалась  полиция  Детройта.  Это  была  система
односторонней  диспетчерской  связи  в  диапазоне  2  МГц
для  передачи  информации  от  центрального  передатчика
к  приемникам,  установленным  на  автомашинах.  В  1933  г.
полиция  Нью-Йорка  начала  использовать  систему  дву¬
сторонней  подвижной  телефонной  радиосвязи  также  в
диапазоне  2  МГц.  Широко  использовалась  двухсторонняя
радиосвязь  в  авиации,  на  железнодорожном  транспорте.
 Однако  долго  такой  связью  обеспечивались  только
специальные  подразделения.  Она  была  симплексной,
т.  е.  говорить  приходилось  по  очереди,  используя  знако¬
мое  всем  слово  «прием».  Это  было  мало  похоже  на  всем
привычный  телефон  с  автоматическим  набором  номера
абонента.
 =  221  =

Штыков  В.  В.
 Первый  общественный  подвижный  радиотелефон  по¬
явился  в  1946  г.  (Сент-Луис,  США;  фирма  «Bell  Telephone
Laboratories»),  в  нем  использовался  диапазон  150  МГц.  В
1955  г.  начала  работать  И-канальная  система  в  диапазоне
150  МГц,  Обе  эти  системы  были  симплексными.  Автома¬
тические  дуплексные  системы  появились  только  в  1964  г.
 В  конце  50-х  гг.  20  в.  в  СССР  начинается  разработка  си¬
стемы  автомобильного  радиотелефона  «Алтай»,  введенной
в  опытную  эксплуатацию  в  1963  г.  Это  была  первая  в  мире
система  полностью  автоматической  мобильной  связи.  Ана¬
логичная  система  в  США,  IMTS  (Improved  Mobile  Tele¬
phone  Service)  была  запущена  в  опытной  зоне  на  год  позже.
 Система  «Алтай»  первоначально  работала  на  частоте
150  МГц.  В  1970  г.  система  «Алтай»  работала  в  30  горо¬
дах  СССР,  и  для  нее  был  выделен  диапазон  330  МГц.  Это
была  полноценная  радиосистема  телефонной  связи.  В  ней
использовалась  система  ретрансляторов.  Такой  вид  под¬
вижной  связи  называют  тражинговыми  системами’.
 Рис.  9.26.  Промышленные  образцы  отечественной  аппаратуры  под¬
вижной  телефонной  связи.  Слева  радиотелефон  «Алтай»  (начало
60-х  г.  20  в.),  слева  -  «Алтай-ЗМ»  (конец  70-х  г.  20  в.).
 1  Система  «Алтай»  и  сейчас  исправно  работает  в  бескрайних  просторах
Сибири.  Внешний  вид  современной  аппаратуры  мало  отличается  от  сото¬
вого  телефона.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Таким  образом,  к  1970  г.  подвижная  телефонная  ра¬
диосвязь  получила  достаточно  широкое  распростране¬
ние.  Однако  потребности  быстро  росли,  а  ограниченное
число  каналов  в  жестко  определенных  полосах  частот
препятствовало  дальнейшему  расширению  сети.  По¬
этому,  несмотря  на  имеющиеся  технические  возмож¬
ности,  внедрение  радиотелефона  во  всех  странах  шло
крайне  медленно.
 Выход  состоял  в  использовании  системы  сотовой  свя¬
зи.  Это  позволило  резко  увеличить  емкость  сети  за  счет
повторного  использования  частот  в  системе  с  ячеистой
структурой.  Эта  идея  была  высказана  еще  в  конце  40-х  гг.
прошлого  века.  Однако  только  через  30  лет  техника  до¬
стигла  уровня  развития,  позволявшего  реализовать  такую
систему  в  полном  объеме.
 Сети  на  первом  гражданском  стандарте  сотовой  связи
NMT-450  (англ.  Nordic  Mobile  Telephony  -  мобильная
телефония  северных  стран)  появились  в  1981  г.  в  Швеции,
Норвегии  и  Финляндии1.
 Ключевая  особенность  сотовой  сети  заключается
в  том,  что  общая  зона  покрытия  делится  на  ячейки
(соты),  определяющиеся  зонами  покрытия  отдельных
базовых  станций  (БС).  Соты  частично  перекрывают¬
ся  и  вместе  образуют  сеть.  На  идеальной  (ровной  и
без  застройки)  поверхности  зона  покрытия  одной  БС
представляет  собой  круг.  Из  геометрии  известно,  что
шестиугольники  плотно  покрывают  плоскость.  Поэто¬
му  сеть  имеет  вид  сот  с  шестиугольными  ячейками.
Английское  слово  «cellular»  (ячейка)  не  учитывает  ре¬
альную  форму  сот.
 1  Однако  несколькими  месяцами  раньше  она  была  введена  в  строй  в  Сау¬
довской  Аравии.
 =  223  =

Штыков  В.  В.
 Рис.  9.26.  Антенна  базовой  станции  сотовой  системы  связи.
 Базовые  станции  обычно  располагают  на  крышах  зданий
и  вышках.  Будучи  включенным,  сотовый  телефон  находит
сигнал  БС.  После  этого  телефон  посылает  станции  свой
уникальный  идентификационный  код.  Телефон  и  станция
поддерживают  постоянный  радиоконтакт,  периодически
обмениваясь  пакетами.  Если  телефон  выходит  из  поля  дей¬
ствия  базовой  станции,  он  налаживает  связь  с  другой  БС.
 Много  лет  ушло  на  разработку  единого  стандарта  пе¬
редачи  информации.  Связь  телефона  со  станцией  может
идти  по  аналоговому  протоколу  (например,  AMPS  -
Advanced  Mobile  Phone  Service)1  или  по  цифровому  (на¬
пример,  GSM  -  Groupe  Special  Mobile).  Переход  на  циф¬
ровую  систему  существенно  расширил  возможности  мо¬
бильной  связи.
 t
 Сотовые  сети  разных  операторов  соединены  друг  с
другом,  а  также  со  стационарной  телефонной  сетью.  Это
позволяет  абонентам  одного  оператора  делать  звонки  або¬
нентам  другого  оператора,  с  мобильных  телефонов  на
стационарные  и  со  стационарных  на  мобильные.
 1  Стандарт  AMPS  введен  в  США.  Морально  устарел,  и  в  1990  г.  в  США  был
разработан  стандарт  D-AMPS.  В  Европе  и  Азии  не  распространен.
 =  224  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Дальнейшее  развитие  сотовой  подвижной  связи  осу¬
ществляется  в  рамках  создания  проектов  систем  следую¬
щего  (третьего)  поколения.  Они  будут  отличаться  унифи¬
цированной  системой  радиодоступа,  объединяющей  суще¬
ствующие  сотовые  и  “бесшнуровые”  системы  с  информа¬
ционными  службами  21  в.  Они  будут  иметь  архитектуру
единой  сети.  В  Европе  такая  концепция,  получившая  на¬
звание  UMTS  (Universal  Mobile  Telephone  System  -  уни¬
версальная  система  подвижной  связи),  предусматривает
объединение  функциональных  возможностей  существу¬
ющих  цифровых  систем  связи  в  единую  систему  третьего
поколения  FPLMTS  (Future  Public  Land  Mobile  Telephone
System)  с  предоставлением  абонентам  стандартизирован¬
ных  услуг  подвижной  связи.  Работы  по  созданию  между¬
народной  системы  подвижной  связи  общего  пользования
FPLMTS  ведутся  Международным  союзом  электросвязи.
Для  нее  определен  диапазон  частот  1-3  ГГц,  в  котором  бу¬
дут  выделены  полосы  шириной  60  МГц  для  стационарных
станций  и  170  МГц  -  для  подвижных  станций.  Начало  ис¬
пытаний  наземных  компонентов  системы  было  в  2000  г.,  а
ввод  спутниковой  подсистемы  FPLMTS  в  полосах  частот
1980-2010  МГц  и  2170-2200  МГц  -  в  2010  г.
 Разработка  систем,  проектирование  аппарату¬
ры  и  организация  ее  производства  являются  венцом
творчества  радиоинженера.  Для  того  чтобы  достичь
вершин  инженерного  искусства,  Вы  должны  развивать
свои  творческие  способности,  умение  ставить  и  решать
технические  проблемы  с  использованием  результатов
фундаментальных  научных  исследований  и  достиже¬
ний  инженерной  практики.
 =  225  =

Штыков  В.  В.
 Поскольку  любое  техническое  сооружение  должно
быть  экономически  целесообразным,  инженер  должен
иметь  достаточный  объем  экономических  знаний.
 Любую  серьезную  инженерно-техническую  задачу  ре¬
шает  коллектив  исполнителей.  Инженер  должен  уметь
организовать  работу  тех  людей,  которые  находятся  в
его  непосредственном  подчинении.  Это  означает,  что  за
время  учебы  Вы  должны  овладеть  азами  науки  управ¬
ления  коллективом  (тем,  что  теперь  называют  модным
словом  -  менеджмент).
 =  226  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 Итак,  мы  с  Вами  добрались  до  последней  страницы
книги.  Что  же  в  конце  сказать  Вам  -  будущим  радиоинже¬
нерам?  Пожалуй,  следующее.
 История  радиотехники  и  радиоэлектроники  представ¬
ляет  собой  образцовый  пример  того  способа  формиро¬
вания  инженерно-технической  теории,  когда  исходным
пунктом  развития  как  новой  техники  и  отрасли  промыш¬
ленности,  так  и  фундаментальной  теории  и  научно-техни-
ческой  дисциплины,  явилось  единство  фундаментальной
физической  теории  и  физического  эксперимента.
 Зародившись  в  конце  19  в.  в  недрах  физики,  радиотех¬
ника  восприняла  многие  разделы  математики,  воспользо¬
валась  достижениями  технологий  20  в.  В  результате  она
сформировалась  как  научно-техническое  направление,
включающее  в  себя  большое  разнообразие  фундаменталь¬
ных  теоретических  положений,  методов  описания  и  ана¬
лиза  разнообразных  явлений,  способов  и  приемов  практи¬
ческой  деятельности.
 После  окончания  института  Вы  можете  сосредото¬
читься  на  разработке  конкретных  электронных  схем  или
заняться  разработкой  радиосистем.  Если  Вам  нравится
возится  с  ПК,  то  сможете  заняться  разработкой  сигналь¬
ных  процессоров  и  их  программированием.  Если  у  Вас
склонность  к  математике,  то  в  радиотехнике  большое  чис¬
ло  математических  задач  -  от  решения  дифференциаль¬
ных  и  интегральных  уравнений  до  математической  ста¬
тистики  и  криптографии.  Ну,  а  если  нравится  физика,  то
можно  заняться  поиском  новых  физических  принципов,
которые  можно  использовать  для  создания  устройств  об¬
работки  сигналов.  Для  тех,  кто  наделен  организаторским

Штыков  В.  В.
 талантом,  найдется  работа  на  строительстве  уникальных
радиотехнических  сооружений  (см.  рис.  8.19,  9.14,  9.21,
9.22).
 Прекрасной  иллюстрацией  к  сказанному  выше  являют¬
ся  слова,  принадлежащие  академику  В.  А.  Котельникову,
одному  из  основателей  радиотехнического  факультета
МЭИ:
 «Началась  радиотехника  с  телеграфа,  затем  появи¬
лись  радиовещание,  телевидение,  телеметрия,  радиона¬
вигация,  радиолокация,  радиоастрономия,  использование
радиотехники  в  медицине,  в  приборостроении,  в  атомной
технике,  в  информационных  сетях  и  многое  другое.
 Процесс  развития  радиотехнической  науки  и  ее  прило¬
жений  продолжается».
 Как  видите,  перед  Вами  простирается  обширное  поле
деятельности.  Если  Вы  будете  упорно  трудиться  и  про¬
явите  настойчивость,  то  Вас  ждет  богатый  урожай.
 Однако  не  затягивайте  с  посевной  кампанией.
 Начинайте  сейчас  же!

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение  1.  Хронология  событий
 Около  200  тыс.  лет  назад  -  обособление  эволюционной
линии  современных  людей  и  начало  всемирной  истории,
под  которой  условились  понимать  историю  человечества
от  появления  первого  человека-разумного  (лат.  Homo  sa¬
piens)  до  настоящего  времени.  Начало  ускоренного  разви¬
тия  речи  и  сознания.
 Около  4  ООО  лет  назад  -  создание  древними  финикийца¬
ми  буквенно-звукового  алфавита,  который  послужил  об¬
разцом  для  алфавитов  многих  других  народов.
 Около  1440  -  ювелир  Иоганн  Гутенберг  изготовил  свой
первый  печатный  станок.
 1464  -  во  Франции  Людовик  XI  учредил  службу  коро¬
левских  курьеров.  По  всем  его  владениям  раскинута  была
сеть  станций  для  перемены  лошадей.  Так  родилась  со¬
временная  централизованная  почта.  Первоначально  почта
предназначалась  исключительно  для  надобностей  прави¬
тельства.
 1653  -  появление  первых  почтовых  ящиков  во  Фран¬
ции,  которые  для  удобства  отправителей  местной  корре¬
спонденции  установили  в  парижских  кварталах.
 1665  -  начало  регулярного  почтового  сообщения  в
России.
 1791  -  французский  инженер-механик  К.  Чапп  и  его
брат  И.  Чапп  изобрели  семафорный  телеграф  и  построили
первую  линию  между  Парижем  и  Лионом.
 1820  -  датский  физик  Ганс  Христиан  Эрстед  (Hans
Christian  Oersted)  (1777-1851)  обнаружил  связь  между
электричеством  и  магнетизмом,

Штыков  В.  В.
 1831 	-  английский  физик  М.  Фарадей  открыл  электро¬
магнитную  индукцию  -  явление,  которое  легло  в  основу
уравнений  Максвелла.
 1832 	-  спустя  106  лет  в  архиве  было  найдено  письмо
М.  Фарадея:  «Новые  воззрения,  подлежащие  в  настоящее
время  хранению  в  запечатанном  конверте  в  архивах  Коро¬
левского  общества».  В  письме  содержался  совершенно  опре¬
деленный  вывод,  что  на  распространение  электрического  и
магнитного  взаимодействия  требуется  время.  Ученый  ука¬
зал,  что  хотел  бы  проверить  свои  идеи  экспериментально,  но
ввиду  занятости  решил  передать  письмо  на  хранение,  чтобы
закрепить  за  собой  открытие  фиксированной  датой.
 1832  -  П.  JI.  Шиллинг  создает  первый  в  мире  пригод¬
ный  для  практического  использования  электрический  те¬
леграф.
 1837  -  С.  Морзе  запатентовал  электромеханический
телеграфный  аппарат  и  создал  телеграфную  азбуку.
 1851  -  на  Специальной  Конференции  Европейских  на¬
ций  код  Морзе  принят  в  качестве  единого  телеграфного
кода.  Известный  как  «Международный  код  Морзе»  или
«Континентальный  код»,  в  отличие  от  «оригинального»,
использует  черточки  одной  длины.
 1855  -  Д.  Хьюз  запатентовал  буквопечатающий  теле¬
граф,  получивший  широкое  распространение.  В  устрой¬
стве  использовалась  клавиатура,  каждая  клавиша  которой
обеспечивала  печать  соответствующего  символа  на  уда¬
ленном  печатном  аппарате.
 1866—американец  Махлон  Лумис  (англ.  Mahlon  Loomis)
(1826-1886)  использовал  радиоволны  для  передачи  сигна¬
лов  между  двумя  холмами  в  штате  Западная  Вирджиния
на  расстояние  14  миль  (22,5  км)  с  использованием  антенн,
подвешенных  к  воздушным  змеям.
 =  230  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1872,  30  июля  -  М.  Лумис  получил  первый  в  мире  па¬
тент  на  беспроводную  связь  (патент  США  №129  971).  В
1873  он  основал  фирму  «Loomis  Aerial  Telegraph  Со.»  Не¬
достаток  средств  не  позволил  М.  Лумису  продолжить  экс¬
перименты.
 1873  -  Д.  Максвелл  опубликовал  двухтомный  «Трактат
 об 	электричестве  и  магнетизме»,  в  котором  изложил  соз¬
данную  им  теорию  электромагнитного  поля.
 1876  -  А.  Бэлл  патентует  телефон.
 1879  -  Д.  Хьюз  при  работе  с  индукционной  катушкой
обнаружил  эффект  электромагнитных  волн.  Однако  позд¬
нее  коллеги  убедили  его,  что  речь  идет  лишь  об  индукции.
 1881  -  британский  физик  Шелфорд  Бидвелл  (англ.
Shelford  Bidwell)  (1848-1909)  изобрел  прибор  для  пере¬
дачи  изображений  -  «сканирующий  фототелеграф».
 1887  -  немецкий  физик  Г.  Герц  доказал  существование
электромагнитных  волн.  Герц  с  помощью  устройства,  ко¬
торое  он  назвал  вибратором,  осуществил  успешные  опы¬
ты  по  передаче  и  приему  электромагнитных  волн  на  рас¬
стояние  без  проводов.
 1890 	-  французским  физиком  и  инженером  Э.  Бранли
изобретен  прибор  для  регистрации  электромагнитных
волн,  названный  им  радиокондуктор  (позднее  -  когерер).
В  своих  опытах  Э.  Бранли  использует  антенны  в  виде  от¬
резков  проволоки.
 1891 	-  Н.  Тесла  в  ходе  лекций  публично  описал  прин¬
ципы  передачи  электромагнитных  волн  на  большие  рас¬
стояния.
 1893 	-  Н.Тесла  патентует  радиопередатчик  и  изобрета¬
ет  мачтовую  антенну.  В  1895  г.  он  патентует  приемник.
 1894 	-  Г.  Маркони  под  влиянием  идей  профессор  Аугу-
сто  Риги  (итал.  Augusto  Righi)  (1850-1920)  -  итальянского
 =  231  =

Штыков  В.  В.
 физика,  начинает  эксперименты  по  радиотелеграфии
(первоначально  -  с  помощью  вибратора  Герца  и  когерера
Бранли).  Однако  нет  никаких  письменных  свидетельств
того  времени,  которые  могли  бы  подтвердить  опыты
Г.  Маркони,  проведенные  в  1894  г.
 1894,14  августа  -  первая  публичная  демонстрация  опы¬
тов  по  беспроводной  телеграфии  О  Лоджем  на  лекции  в
Музее  естественной  истории  Оксфордского  университета.
 1895,7 	мая  -  на  заседании  Русского  физико-химического
общества  в  Санкт-Петербурге  А.  С.  Попов  демонстрирует
опыты  с  «прибором  для  обнаружения  и  регистрирования
электрических  колебаний»  -  первый  радиоприемник,  ис¬
пользуя  в  качестве  источника  электромагнитного  излуче¬
ния  вибратор  Герца,  а  в  качестве  регистрирующего  устрой¬
ства  усовершенствованную  схему  когерера  О.  Лоджа.
 1895, 	сентябрь  -  по  некоторым  утверждениям  А.  С.  По¬
пов  присоединил  к  своему  приемнику  телеграфный  ап¬
парат  и  получил  запись  радиосигналов  принимаемых  от
грозовых  разрядов.
 1896,24  марта  -  А.  С.  Попов  на  заседании  Русского  фи¬
зико-химического  общества,  используя  вибратор  Герца  и
приемник  собственной  конструкции,  передает  на  расстоя¬
ние  250  м  радиограмму:  «Генрих  Герц».
 1896, 	2  июня  -  Г.  Маркони  подает  заявку  на  патент  Ве¬
ликобритании.
 1896,2  сентября  -  Г.  Маркони  демонстрирует  свое  изо¬
бретение  на  равнине  Солсбери,  передав  радиограммы  на
расстоянии  3  км.
 1897 	-  О.  Лодж  изобрел  и  запатентовал  (16  августа
1898)  принцип  настройки  колебательной  системы  на  ре¬
зонансную  частоту  с  помощью  изменения  индуктивности
и  емкости  (патент  впоследствии  приобретен  Г.  Маркони).

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1897  -  французский  предприниматель  Эжен  Дюкрете
(фр.  Eugene  Ducretet)  (1844-1915)  строит  эксперименталь¬
ный  приемник  беспроволочной  телеграфии  по  чертежам,
предоставленным  ему  А.  С.  Поповым.
 1897 	-  изучая  результаты  опытов  на  Балтике  по  прекра¬
щению  связи  между  кораблями  «Европа»  и  «Африка»  в
моменты  прохождения  между  ними  крейсера  «Лейтенант
Ильин»,  А.  С.  Попов  пришел  к  заключению  о  возможно¬
сти  с  помощью  радиоволн  обнаруживать  металлические
массы,  т.  е.  к  идее  современной  радиолокации.  Во  вре¬
мя  приведения  этих  опытов  он  также  предложил  способ
определения  направления  на  работающий  передатчик  -
принцип  современной  радионавигации.
 1897,  2  июля  -  Г.  Маркони  получил  патент  Великобри¬
тании  №12039  на  усовершенствование  передачи  импуль¬
сов,  сигналов  и  аппаратуры  беспроводного  телеграфа.
 1897,6  июля  -  Г.  Маркони  передает  фразу  «Viva  l’ltalia»
из-за  линии  горизонта  на  расстояние  18  км.
 1897, 	ноябрь  -  Г.  Маркони  начинает  строительство  пер¬
вой  стационарной  радиостанции  на  о.  Уайт.
 1898, 	январь  -  Г.  Маркони  передает  сообщения  журна¬
листов  из  Уэльса.  Это  было  первое  практическое  приме¬
нение  радио.
 1898, 	май  -  Г.  Маркони  впервые  применяет  на  практике
систему  частотной  настройки  передатчика  и  приемника.
 1898 	-  Г.  Маркони  открывает  первый  в  Великобрита¬
нии  «завод  беспроволочного  телеграфа».
 1898  -  Э.  Дюкретэ  приступает  в  Париже  к  мелкосерий¬
ному  выпуску  приемников  системы  А.  С.  Попова.
 1898 	-  присуждение  А.  С.  Попову  премии  Русского  Тех¬
нического  Общества  «за  изобретение  приемника  электро¬
 =  233  =

Штыков  В.  В.
 магнитных  колебаний  и  приборов  для  телеграфирования
без  проводов»
 1899 	-  немецкий  физик  Карл  Фердинанд  Браун  (нем.
Karl  Ferdinand  Braun)  (1850-1918)  предложил  разделить
антенну  и  искровой  разрядник.  При  этом  разрядник  по¬
мещался  в  колебательном  контуре,  а  антенна  связывалась
с  этим  контуром  индуктивно.  Схема  К.  Брауна  позволя¬
ла  излучать  в  пространство  существенно  большую  часть
энергии  электрической  искры.
 1899, 	май  -  помощники  А.  С.  Попова  П.  Н.  Рыбкин  и
Д.  С.  Троицкий  обнаружили  детекторный  эффект  коге¬
рера.  Это  позволило  А.  С.  Попову  модернизировать  свой
приемник  для  приема  сигналов  на  головные  телефоны
оператором  и  запатентовать  изобретение  как  «телефон¬
ный  приемник  депеш».
 1900 	-  радиосвязь  впервые  в  России  была  успешно
использована  в  морской  спасательной  операции.  По  ин¬
струкциям  А.  С.  Попова  была  построена  радиостанция
на  острове  Гогланд,  возле  которого  находился  севший
на  мель  броненосец  береговой  обороны  «Генерал-адми¬
рал  Апраксин».  Радиотелеграфные  сообщения  на  радио¬
станцию  острова  Гогланд  приходили  с  находящейся  в
25  милях  передающей  станции  Российской  Военно-мор¬
ской  базы  в  Котке.
 1900, 	26  апреля  -  Г.  Маркони  получает  патент  Ве¬
ликобритании  №  7777  на  систему  настройки  частоты
(«Oscillating  Sintonic  Circuit  with  Inductance  and  Capacity»).
 1900  -  Работы  А.  С.  Попова  отмечены  Большой  золотой
медалью  и  Дипломом  на  международной  электротехниче¬
ской  выставке  в  Париже.
 1900 	-  радиостанции  начинают  использовать  довольно
активно  -  в  первую  очередь  для  связи  между  морскими
 =  234  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 кораблями  и  берегом.  Военные  и  гражданские  судна  ос¬
нащались  радиостанциями.  Основными  производителями
таких  станций  стали  британская  фирма  «Marconi»,  фран¬
цузская  «Ducretet»,  американская  «De  Forest»,  а  также  не¬
мецкие  компании,  которые  в  1903  г.  создали  общую  фир¬
му  для  выпуска  радиотехники  -  «Telefunken».
 1901, 	12  декабря  -  Г.  Маркони  провел  первый  сеанс
трансатлантической  радиосвязи  между  Англией  и  Нью¬
фаундлендом  на  расстояние  3  200  км.
 1901 	-  профессор  физики  Президентского  колледжа
 Калькутты  Ягадишь  Чандра  Бозе  (англ.  Sir  Jagadish  Chan¬
dra  Bose,  бенг. 	га 	^ 	Jogodish 	Chondro 	Boshu)
 (1858-1937)  продемонстрировал  точечный  кристалличес¬
кий  детектор  электромагнитных  волн.  В  том  же  году  он
запатентовал  в  США  точечный  полупроводниковый  де¬
тектор  радиосигналов.
 1902 	-  английский  математик  Оливер  Хевисайд  (англ.
Oliver  Heaviside)  (1850-1925)  и  американский  инже¬
нер-электрик  Артур  Эдвин  Кеннелли  (англ.  Arthur  Edwin
Kennelly)  (1861-1939)  независимо  друг  от  друга  предска¬
зали  существование  на  высоте  примерно  100  миль  (185  км)
слоя  ионизированных  газов  (ионосферы),  отражающего
радиоволны.  Этот  слой  позволяет  увеличивать  дальность
распространения  радиоволн  на  расстояния,  превышающие
прямую  видимость.
 1904  -  английский  ученый  Джон  Амброс  Флеминг
(англ.  John  Ambrose  Fleming)  (1849-1945)  изобрел  вакуум¬
ный  диод  (двухэлектродную  лампу)  и  применил  его  в  ка¬
честве  детектора  в  радиотелеграфных  приемниках.
 1904 	-  немецкий  ученый-изобретатель  Кристиан
Хюльсмейер  (нем.  Christian  Htilsmeyer)  (1881-1957)  в
своей  авторской  заявке  (патент  №165546  от  30  апреля
 =  235  =

Штыков  В.  В.
 1904  г.)  четко  сформулировал  идею  обнаружения  корабля
по  отраженным  от  него  радиоволнам  и  привел  подробное
описание  устройства  для  ее  реализации.  Позднее,  в  том
же  1904  г.,  им  был  получен  и  второй  патент  (№169154)
на  усовершенствование  своего  устройства  для  радио¬
локации.
 1905 	-  Г.  Маркони  берет  патент  на  направленную  пере¬
дачу  сигналов.
 1906 	-  американский  изобретатель  Ли  де  Форест  соз¬
дал  -  трехэлектродную  вакуумную  лампу  -  триод  (аудион
Фореста),  которую  можно  было  использовать  не  только  в
качестве  детектора,  но  и  усилителя  слабых  электрических
колебаний.  15  января  1907  г.  он  получил  патент  США  на
«Устройство  для  усиления  слабых  электрических  токов»
(«Device  for  Amplifying  Feeble  Electric  Currents»).
 1906  -  канадский  и  американский  изобретатели  Реджи¬
нальд  Обри  Фессенден  (англ.  Reginald  Aubrey  Fessenden)
(1866-1932)  и  Ли  де  Форест  впервые  используют  ампли¬
тудную  модуляцию  для  передачи  человеческой  речи.
 1906 	-  генерал  войск  связи  США  Генри  Данвуди  (англ.
Henry  Harrison  Chase  Dunwoody)  (1842-1933)  запатенто¬
вал  кристаллический  детектор  на  основе  карборунда  (па¬
тент  США  837,616).
 1906,  24  декабря  -  Р.  Фессенден  осуществил  первую
широковещательную  передачу  голоса  и  музыки.
 1907 	-  Эдуард  Белин  (фр.  Edouard  Belin)  (1876-1963)  -
французский  инженер,  осуществил  первую  передачу  фото¬
изображений  между  Парижем,  Лионом  и  Бордо.
 1907  -  русский  инженер  Борис  Львович  Розинг  (1869—
1933)  теоретически  обосновал,  а  затем  практически  по¬
казал  возможность  получения  изображения  посредством
 =  236  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 электронно-лучевой  трубки,  разработанной  ранее  немец¬
ким  физиком  К.  Брауном.
 1909 	-  присуждение  Г.  Маркони  и  К.  Ф.  Брауну  Нобе¬
левской  премии  по  физике  «в  знак  признания  их  заслуг  в
развитии  беспроволочной  телеграфии».
 1910 	-  концерт  итальянского  тенора  Энрике  Кару¬
зо  транслировался  по  радио  из  нью-йоркского  театра
«Metropolitan  Opera  House».  В  то  время  только  некоторые
приемники  имели  возможность  принимать  голосовые  пе¬
редачи:  на  кораблях  в  Нью-йоркской  гавани,  в  некоторых
крупных  гостиницах  на  «Times  Square»  и  в  радиолабора¬
тории  Фореста.
 1911 	-  русский  физик  Николай  Дмитриевич  Папалекси
(1880-1947)  заложил  основы  теории  преобразовательных
схем  в  электронике.  Он  сыграл  значительную  роль  в  раз¬
работке  приемно-усилительных  и  генераторных  ламп.
 1911 	-  американский  физик  Вильман  Давид  Кулидж
(англ.  William  David  Coolidge)  (1873-1975)  предложил
применять  в  ламповой  промышленности  вольфрамовую
проволоку,  покрытую  окисью  тория.  Это  существенно
улучшило  характеристики  радиоламп.
 1912 	-  российский  ученый  Валентин  Петрович  Волог¬
дин  (1881-1953)  построил  первый  российский  высокоча¬
стотный  генератор  мощностью  2  кВт  со  скоростью  враще¬
ния  2  ООО  об/мин.
 1912 	-  Э.  Армстронг,  будучи  еще  студентом  коллед¬
жа,  предложил  регенеративную  схему  с  обратной  связью.
Это  был  высокочувствительный  приемник  и  первый  не¬
механический  генератор  чистых  непрерывных  синусои¬
дальных  колебаний.  Регенеративная  схема  Э.  Армстронга
была  быстро  принята  промышленностью.

Штыков  В.  В.
 1913 	-  австрийский  инженер  А.  Мейсснер  построил
первый  ламповый  радиопередатчик.
 1914 	-г  русский  инженер  И.  И.  Ренгартен  проводит  ра¬
боты  по  макетированию  радиопеленгатора.
 1914-16  -  Н.  Д.  Папалекси  руководит  разработкой  пер¬
вых  образцов  отечественных  радиоламп.
 1914 	-  американский  изобретатель  Джон  Хейс  Хам¬
монд  (англ.  John  Hays  Hammond,  Jr.)  (1888-1965)  разрабо¬
тал  систему  дистанционного  управления  по  радио.
 1915 	-  американский  физик  Ирвин  Лэнгмюр  (англ.
Irving  Langmuir)  (1881-1957)  сконструировал  двухэлек¬
тродную  лампу  -  кенотрон,  применяемую  в  качестве  вы¬
прямителя  в  источниках  питания.  В  том  же  году  И.  Ланг-
мюр,  повысив  вакуум  в  триоде,  значительно  увеличил  его
коэффициент  усиления.
 1915 	-  между  Нью-Йорком  и  Сан-Франциско  была
установлена  трансконтинентальная  телефонная  связь  с
применением  регенеративных  ретрансляторов.  В  том  же
году  с  их  помощью  был  успешно  осуществлен  экспери¬
мент  по  передаче  сигналов  из  США  во  Францию.
 1916 	-  при  активном  участии  Михаила  Александровича
Бонч-Бруевича  (1888-1940)  в  России  было  налажено  соб¬
ственное  производство  электронных  ламп.
 1918  -  американский  инженер  Э.  Армстронг  изобрел
супергетеродинный  приемник.  Из-за  низкого  качества
электронных  ламп,  супергетеродинный  принцип  приема
не  мог  быть  качественно  реализован.
 1918  -  создана  Нижегородская  радиолаборатория  -
первый  российский  научно-исследовательский  центр  в
области  радиотехники.  Первым  директором  HPJI  был
В.  М.  Лещинский,  ведущими  учеными  и  организаторами  -
 =  238  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 М.  А.  Бонч-Бруевич,  В.  К.  Лебединский,  П.  А.  Остряков,
В.  В.  Татаринов,  В.  П.  Вологдин,  А.  Ф.  Шорин.
 1920 	-  впервые  в  мире  в  Нижегородской  радиола¬
боратории  были  изготовлены  лампы,  предложенные
М.  А.  Бонч-Бруевичем.  Нигде  в  мире  не  было  в  то  вре¬
мя  ламп  такой  мощности.  Их  конструкция  явилась  клас¬
сическим  прототипом  для  всего  последующего  развития
техники  генераторных  ламп  и  до  настоящего  времени  со¬
ставляет  основу  этой  техники.
 1921 	-  американский  физик  Альберт  Уоллес  Халл  (англ.
Albert  Wallace  Hull)  (1880-1966)  опубликовал  результаты
исследования  вакуумного  диода,  помещенного  в  магнит¬
ное  поле.  Он  назвал  это  устройство  магнетроном.  Эти  экс¬
перименты  сыграли  важную  роль  в  развитии  радиолока¬
ции.
 1921 	-  создание  в  Москве  Государственного  экспери¬
ментального  электротехнического  института  (в  настоя¬
щее  время  -  Всероссийский  электротехнический  инсти¬
тут  (ВЭИ)),  в  котором  проводились  исследования  также  в
области  радиотехники  и  электросвязи.
 1922 	-  начало  радиовещания  в  СССР,  Англии,  Фран¬
ции.
 1922  -  установление  двусторонней  радиолюбительской
связи  между  Францией  и  Америкой.
 1922  -  советский  инженер  Олег  Владимирович  Лосев
(1903-1942)  открыл  свойство  точечного  полупроводни¬
кового  диода  генерировать  колебания  и  создал  детектор-
усилитель,  названный  впоследствии  кристадином.  Изо¬
бретение  стало  основой  современных  полупроводнико¬
вых  приборов.
 1922 	-  Альберт  Тейлор  и  Лео  Янг  в  США  сообщили  об
обнаружении  интерференции  прямого  сигнала  от  радио¬

Штыков  В.  В.
 станции  с  сигналом,  переданным  на  корабль,  и  предложи¬
ли  использовать  несколько  разнесенных  в  пространстве
приемников  и  передатчиков  для  локации  цели.
 1923 	-  М.  А.  Бонч-Бруевич  довел  мощность  генератор¬
ных  ламп  с  водяным  охлаждением  до  80  кВт.  Отечествен¬
ная  наука  и  техника  и  по  сей  день  не  уступает  первенства
в  мире  по  производству  мощных  ламп.
 1924 	-  X.  Найквист  формулирует  теорему  о  скорости
передачи  дискретного  сигнала  по  непрерывному  каналу
связи.
 1924  -  британский  физик  из  Кембриджского  уни¬
верситета  Эдвард  Виктор  Эпплтон  (англ.  Edward  Victor
Appleton)  (1892-1965)  провел  на  декаметровых  волнах
измерения  высоты  одного  из  слоев  ионосферы,  фиксируя
отраженные  радиосигналы.
 1924 	-  постановление  СНК  СССР  “О  частных  прием¬
ных  радиостанциях”,  открывшее  простор  для  радиолюби¬
тельского  движения,  до  этого  развивавшегося  стихийно.
 1925 	-  американские  ученые  Грегори  Брейт  (англ.
Gregory  Breit)  (1899-1981)  и  Мерли  Энтони  Тув  (Merle
Antony  Tuve)  (1901-1982)  опубликовали  результаты  ра¬
бот  по  определению  высоты  ионосферы  измерением
времени  запаздывания  импульсного  сигнала,  отражен¬
ного  от  слоя,  относительно  сигнала,  пришедшего  вдоль
поверхности  Земли;
 1925  -  шотландскому  инженеру  Джону  Бэрду  (англ.
John  Logie  Baird)  (1888-1946)  удалось  впервые  добиться
передачи  распознаваемых  человеческих  лиц.  Несколько
позже  им  же  была  разработана  и  первая  телевизионная
система,  способная  передавать  движущиеся  изображения.
 1925 	-  создание  в  СССР  (из-за  нехватки  радиоприемни¬
ков)  трансляционных  узлов,  от  которых  радиовещатель¬
 =  240  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 ные  программы  передавались  по  проводам  в  квартиры
слушателей.
 1926 	-  русский  изобретатель  Лев  Сергеевич  Термен
(1896-1993)  создает  установку  оптико-механического
телевидения  с  проекцией  изображения  на  экран  пло¬
щадью  1  кв.  м.
 1928  -  первые  опытные  передачи  черно-белого  и  цвет¬
ного  механического  телевидения  с  последовательной  пе¬
редачей  цветов  на  малом  экране  (Д.  Бэрд).
 1930, 	июнь  -  американский  инженер  Лоренс  Э.  Хай¬
ленд  (англ.  Lawrence  A.  Hyland)  (1897-1989),  проводя  экс¬
перименты  по  определению  направления  с  помощью  де-
каметровых  волн,  обнаружил,  что  когда  над  передающей
антенной  пролетает  самолет,  поле  радиосигнала  сильно
искажается.  В  результате  этих  наблюдений  он  предложил
использовать  декаметровые  волны  для  предупреждения  о
приближении  вражеских  самолетов.
 1931  -  в  СССР  начаты  работы  в  области  электронного
телевидения  (А.  П.  Константинов,  С.  И.  Катаев).
 1931, 	1  октября  -  в  СССР  началось  телевизионное  ве¬
щание  (30  строк,  1200  элементов,  12,5  кадров  в  секунду)
через  радиостанцию  на  волне  379  м  и  через  опытный  пе¬
редатчик  на  волне  720  м.
 1933  -  В.  А.  Котельников,  будучи  аспирантом,  первым
сформулировал  и  доказал  теорему,  в  которой  речь  идет  о
передаче  непрерывного  сигнала  с  помощью  его  отсчетов.
Это  было  сделано  в  наиболее  общей  постановке.
 1933 	-  начала  работу  радиостанция  имени  Коминтер¬
на  мощностью  500  кВт,  опередившая  по  мощности  на
 1—2  года  американскую  и  европейскую  радиопромыш¬
ленность.  Это  замечательное  сооружение  было  выполне¬

Штыков  В.  В.
 но  по  системе  высокочастотных  блоков,  предложенной
А.  Л.  Минцем  и  осуществленной  под  его  руководством.
 1933  -  русский  эмигрант  Владимир  Козьмич  Зворыкин
(1889-1982)  продемонстрировал  в  США  иконоскоп  -  пе¬
редающую  электронную  трубку.
 1933-34  -  создание  электронной  системы  телевиде¬
ния  в  СССР  (П.  В.  Шмаков,  П.  В.  Тимофеев,  Г.  В.  Брауде1,
Б.  В.  Круссер,  Н.  М.  Романов  и  др.).
 1933  -  советский  военный  инженер  Михаил  Михайло¬
вич  Лобанов  (1901-1984)  начинает  работы  по  радиолока¬
ционному  обнаружению  самолетов.
 1933 	-  разработаны  первые  советские  радиолокацион¬
ные  станции  непрерывного  излучения  (Б.  К.  Шембель  и
независимо  Ю.  К.  Коровин).
 1934,  3  января  -  в  СССР  проведены  первые  успешные
испытания  по  обнаружению  самолета.  Эту  дату  следует
считать  началом  отечественной  радиолокации.
 1934 	-  в  СССР  в  конце  года  начались  регулярные  теле¬
визионные  передачи.
 1935 	-  в  СССР  Ленинградский  завод  им.  Козицкого  выпу¬
стил  первую  партию  телевизионных  приемников  марки  «Б-2».
 1935 	-  независимо  друг  от  друга,  работы  по  импульсной
радиолокации  проводят:  Павел  Кондратьевич  Ощепков
(1908-1991)2,  Роберт  Ватсон-Ватт  (Sir  Robert  Alexander
Watson-Watt)  (1892-1973)  в  Великобритании  и  Альберт
Тайлор  (англ.  Albert  Hoyt  Taylor)  (1879-1961),  Лео  Янг
(англ.  Leo  С.  Young)  (1891-1981),  Вильям  Блэр  (aHra.Wil-
liam  Richards  Blair)  (1874-1962)  в  США.  Изготовленная
П.  К.  Ощепковым  аппаратура  получила  отраженный  сиг¬
нал  от  самолета  на  расстоянии  до  15  км.
 1 	Г.  В.  Брауде  работал  в  40-х  -  50-х  гг.  в  МЭИ  на  РТФ.
 2 	П.  К.  Ощепков  окончил  в  1931  г.  МЭИ.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1935  -  радиолокация  получила  первое  коммерче¬
ское  применение:  во  Франции  фирма  «Societe  Francaise
Radioelectrique»  установила  на  лайнере  «Нормандия»  так
называемый  «Детектор  препятствий».
 1935 	-  Э.  X.  Армстронг  предлагает  частотную  моду¬
ляцию.
 1936 	-  в  порту  Гавра  был  установлен  так  называемый
«Радиопрожектор»  для  обнаружения  судов,  входящих  в
гавань  и  покидающих  ее.
 1937 	-  в  Лениградском  ФТИ  под  руководством  Юрия
Борисовича  Кобзарева1  (1905-1992)  был  разработан  им¬
пульсный  метод  радиолокации.
 1938 	-  появилась  первая  серийная  РЛС  (РУС-1).  Эти
РЛС  были  применены  во  время  финской  военной  кампа¬
нии  1939-1940  гг.
 1938  -  начало  вещания  Московским  телевизионным
центром.
 1938 	-  организация  радиотехнического  факультета
МЭИ.
 1939 	-  на  одном  из  заседаний  Президиума  Академии
наук  СССР  И.  С.  Брук  делает  доклад  о  механическом
интеграторе,  позволяющем  решать  дифференциальные
уравнения  до  шестого  порядка.
 1939 	-  в  Москве  введен  в  эксплуатацию  трансляцион¬
ный  узел  кабельного  телевидения.
 1940 	-  английские  физики  Джон  Рендолл  (анга.  John
Randall)  (1905-1984)  и  Генри  Бут  (англ.  Henry  Albert
Howard  Boot)  (1917-1983)  успешно  получили  устой¬
чивую  генерацию  в  многорезонаторном  магнетроне  и
 1 	Ю.  Б.  Кобзарев  -  один  из  основоположников  отечественной  радиолокаци¬
онной  техники,  руководитель  ряда  важнейших  научных  работ,  оказавших
решающее  влияние  на  развитие  радиофизики.  С  1943  г.  по  1955  г.  руково¬
дил  кафедрой  радиотехнических  приборов  РТФ  МЭИ.
 =  243  =

Штыков  В,  В.
 добились  увеличения  мощности  на  два  порядка.  Это  дости¬
жение  привело  к  стремительному  развитию  радиолокации.
 1940 	-  под  руководством  выдающегося  советского  уче¬
ного,  академика  Николая  Дмитриевича  Девяткова1  (1907—
 2001) 	создан  отражательный  клистрон.
 1940 	-  начато  серийное  производство  первой  импульс¬
ной  радиолокационной  станции  дальнего  обнаружения
самолетов  РУС-2  («Редут»).
 1941 	-  организация  первой  в  СССР  вычислительной  ла¬
боратории,  прообраза  будущих  вычислительных  центров
(И.Я.  Акушский).
 1942-43  -  под  Куйбышевым  (ныне  Самара)  по  проекту
 A. 	JI.  Минца  построена  сверхмощная  (1,2  МВт)  радиове¬
щательная  станция.
 1943,  4  июля  -  вышло  Постановление  Государствен¬
ного  Комитета  Обороны  (ГКО)  об  учреждении  при  нем
Совета  по  радиолокации.  Практическое  руководство  по¬
вседневной  деятельностью  Совета  осуществлял  Аксель
Иванович  Берг2  (1893-1979).
 В  1944  -  советские  специалисты  разработали  проект
телевизионного  стандарта  с  разложением  изображения
на  625  строк  -  на  100  строк  больше  самого  высокого  в  те
годы  американского  стандарта.
 1945 	-  в  СССР  декретом  И.  В.  Сталина  установлен
ежегодный  праздник  «День  радио»  (7  мая)  с  формули-
 1Н.  Д,  Девятков  —  выдающийся  советский  ученый,  академик  РАН  (с  1968  г.),
профессор  МФТИ.  Основные  труды  -  в  области  разработки  газоразрядных
и  сверхвысокочастотных  приборов.  Автор  более  250  научных  трудов  и  изо¬
бретений.
 2 	А.  И.  Берг  -  один  из  крупнейших  ученых-радиоспециалистов.  Он  один  из
первых  создал  инженерные  методы  расчета  основных  радиотехнических
систем.  Инициатор  создания  конструкторского  бюро  кибернетики  на  ка¬
федре  автоматики  МЭИ.
 =  244  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 ровной  «За  выдающуюся  роль  Радио  в  победе  в  Великой
Отечественной  войне»,  учреждены  Золотая  медаль  им.
 А. 	С.  Попова,  значок  «Почетный  радист».
 1946 	-  в  США  закончены  работы  по  созданию  первой
большой  универсальной  ЭВМ.
 1947 	-  В.  А.  Котельников  впервые  сформулировал  за¬
дачу  оптимального  статистического  синтеза  приемных
устройств  и  проанализировал  с  новых  позиций  различные
системы  связи,  установив  потенциальные  ограничения  на
возможные  виды  модуляции.
 1947 	-  советский  ученый  Н.  И.  Кабанов  открыл  явле¬
ния  дальнего  рассеянного  отражения  от  Земли  декаметро-
вых  волн  (с  их  возвратом  после  отражения  от  ионосферы
к  источнику  излучения).  На  этом  открытии  базируется  за-
горизонтная  радиолокация.
 1948-49  -  публикация  результатов  работ  К.  Шеннона,
которые  легли  в  основу  современной  теории  информации.
 1948 	-  С.  А.  Лебедев  независимо  от  Д.  Неймана  обо¬
сновал  принципы  построения  ЭВМ  с  хранимой  в  памяти
программой.
 1948  -  регистрация  первого  в  СССР  свидетельства  об
изобретении  цифровой  ЭВМ  (И.  С.  Брук,  Б.  И.  Рамеев.)
 1948  -  Дж  Бардин,  У.  Браттайн,  У.  Шокли  создали  пер¬
вый  точечный  транзистор.
 1948 	-  начало  в  СССР  телевизионного  вещания  в  стан¬
дарте  625  строк  25  кадров  в  секунду.  Эти  параметры  впо¬
следствии  были  приняты  большинством  стран  с  частотой
электрической  сети  50  Гц,  и  стали  основой  хорошо  ивест-
ных  систем  PAL  и  SECAM.
 1949 	-  выпуск  в  СССР  массового  телевизора  КВН-49
(производство  продолжалось  до  1960  г.).
 =  245  =

Штыков  В.  В.
 1950 	-  первый  пробный  пуск  в  СССР  макета  малой
электронной  счетной  машины  МЭСМ  (С.  А.  Лебедев).
 1951 	—  Дж  Мочли  и  Дж.  Эккерт  закончили  работы  по
созданию  первого  коммерчески  доступного  компью¬
тера.
 1951 	-  запуск  в  регулярную  эксплуатацию  первой  в
СССР  и  континентальной  Европе  ЭВМ  (С.  А.  Лебедев).
 1952 	-  завершение  отладки  и  запуск  в  эксплуатацию
первой  в  Российской  федерации  ЭВМ  М-1  (И.  С.  Брук,
 Н. 	Я.  Матюхин1).
 1952 	-  разработка  первого  внестудийного  суперортико-
на.  История  создания  суперортиконов  неразрывно  связана
с  именем  Г.  В.  Брауде,  который  изобрел  в  1938  г.  главный
узел  этого  прибора  -  двустороннюю  полупроводниковую
мишень.
 1953 	-  создание  под  руководством  С.  А.  Лебедева  са¬
мых  производительных  в  Европе  электронных  вычисли¬
тельных  машин  БЭСМ.
 1953,  декабрь  -  первые  опыты  по  цветному  телевизи¬
онному  вещанию  с  применением  системы  NTSC  (National
Television  Standards  Committee).
 1954 	-  советские  физики  Николай  Геннадиевич  Басов
(1922-2001)  и  Александр  Михайлович  Прохоров  (1916—
 2002) 	создали  первый  квантовый  генератор  на  молекулах
аммиака.
 1954  -  начался  серийный  промышленный  выпуск
аппаратуры  для  контроля  траектории  полета  ракет  и
радиотелеметрической  системы  «Трал».  По  существу,  это
была  первая  в  мире  космическая  радиотелеметрическая
 1 	Николай  Яковлевич  Матюхин  (1927-1984)  -  выдающийся  ученый  в  об¬
ласти  вычислительной  техники  и  конструктор  специализированных  ЭВМ
для  систем  противовоздушной  обороны.  Член-корреспондент  АН  СССР.
С  отличием  окончил  в  1950  г.  РТФ  МЭИ.
 =  246  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 система.  Она  была  создана  в  ОКБ  МЭИ  под  руководством
академика  Алексея  Федоровича  Богомолова1  (1913-2009).
 1956 	-  С.  А.  Лебедев  выдвигает  идеи  многопроцессор¬
ной  ЭВМ.
 1957 	-  в  СССР  введена  в  строй  радиоаппаратура  служ¬
бы  единого  времени  для  синхронизации  измерительных
и  управляющих  средств,  использовавшихся  при  запуске
первого  спутника  Земли  (точность  синхронизации  шкал
времени  3-5  мс).
 1957  -  коллектив,  руководимый  М.  А.  Карцевым2,  на¬
чал  разработку  электронной  управляющей  машины  М-4.
Эта  работа  была  начата  по  заданию  Радиотехнического
института  АН  СССР  (дир-р  акад.  А.  Л.  Минц).  Испыта¬
ния  на  действующем  макете  технического  комплекса  РЛС
были  проведены  в  1962  г.
 1957, 	4  октября  -  в  19:28  по  Гринвичу  с  космодрома
Байконур  осуществлен  пуск  ракеты,  которая  вывела  на
околоземную  орбиту  первый  искусственный  спутник
Земли.  Этот  запуск  был  бы  не  возможен  без  достижений
радиоэлектроники.
 1958, 	12  сентября  -  инженер  компании  «Texas
Instruments»  Джэк  Килби  (англ.  Jack  St,  Clair  Kilby)  (1923—
2005)  представил  первый  рабочий  образец  интегральной
схемы  (микросхемы).  В  2000  г.  удостоен  Нобелевской
премии.
 1 	А.  Ф.  Богомолов  внес  большой  вклад  в  развитие  космических  исследова¬
ний.  С  1945  г.  по  1975  г  работал  в  МЭИ,  а  с  1955  г.  по  1975  г  возглавлял  ка¬
федру  радиоприбором  РТФ  МЭИ.  С  1954  г  по  1988  г.  руководил  ОКБ  МЭИ,
в  котором  были  разработаны  системы  космической  телеметрии.
 2 	Михаил  Александрович  Карцев  (1923-1983)  -  один  из  самых  ярких  раз¬
работчиков  вычислительных  машин,  комплексов  и  систем.  Окончил  РТФ
МЭИ.
 ==  247  =

Штыков  В.  В.
 1959  -  японский  физик  Лео  Эсаки  (англ.  написание  Leo
Esaki)  (род.  1925),  создал  туннельный  диод.
 1959, 	октябрь  -  советские  ученые  и  инженеры  впервые
в  мире  осуществили  съемку  и  передачу  на  Землю  изобра¬
жения  обратной  стороны  Луны.
 1959  -  в  СССР  под  руководством  С.  А.  Лебедева  созда¬
ны  опытные  образцы  ЭВМ  М-40,  М-50  для  систем  ПРО.
 1959  -  получены  первые  эхо-сигналы  от  солнечной  ко¬
роны  (США).
 1959  -  в  СССР  была  введена  в  эксплуатацию  пер¬
вая  ламповая  специализированная  стационарная  ЭВМ
СПЕКТР-4,  предназначенная  для  наведения  истребите-
лей-перехватчиков.
 1959  -  Басов  Н.  Г  выдвинул  идею  применения  полупро¬
водников  для  квантовых  генераторов  оптического  диапа¬
зона  и  развил  методы  создания  различных  типов  полупро¬
водниковых  лазеров.
 1959 	-  в  СССР  под  руководством  В.  М.  Глушкова  на¬
чата  разработка  первых  машин  для  инженерных  расчетов
«Проминь»  и  «МИР»  -  предвестников  будущих  персо¬
нальных  ЭВМ.
 1960 	-  американский  физик  Теодор  Майман  (англ.
Theodore  Harold  Maiman)  (1927-2007)  -  создал  первый
импульсный  лазер  на  рубине.
 1960-65  -  были  сооружены  разработанные  в  ОКБ
МЭИ  антенны  с  диаметром  зеркала  32  метра,  а  затем  с
диаметром  64  м  для  обеспечения  связи  с  межпланетными
исследовательскими  аппаратами.
 1961 	-  американские  физики  Али  Джаван  (перс.  £<Jl£
£j'u,  англ.  АН  Javan)  (род.  в  1926  г.)  и  Вильям  Бенетт  (англ.
William  R.  Bennett)  (1930-2008)  демонстрируют  первый
лазер  непрерывного  излучения  на  смеси  гелия  и  неона.
 =  248  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1961  -  получены  эхо-сигналы  от  Венеры  (Великобрита¬
ния,  СССР  и  США).
 1961  -  разработка  В.  М.  Глушковым  теории  цифровых
автоматов.
 1961 	-  создание  Н.  Я.  Матюхиным  первой  в  СССР  (и,
возможно,  единственной  в  мире)  ЭВМ  «Тетива»  с  исполь¬
зованием  только  прямых  кодов  операндов.  Более  30  лет
(бессменно)  комплекс  работал  в  системах  ПВО  страны.
 1961-63  -  в  СССР  радиолокацию  Венеры,  Меркурия,
Марса  и  Юпитера  выполнил  коллектив  ученых  во  главе  с
 В. 	А.  Котельниковым.
 1962 	-  осуществлена  двухсторонняя  радиосвязь  меж¬
ду  космическими  кораблями  «Восток-3»  и  «Восток-4»  и
телевизионный  репортаж  из  космоса,  транслировавшийся
по  вещательному  стандарту  непосредственно  в  телевизи¬
онную  сеть  СССР  и  «Интервидения».
 1962  -  американский  инженер  Роберт  Холл  (англ.  Robert
N.  Hall)  (род.  в  1919  г.)  впервые  получил  генерацию  коге¬
рентного  света  на  р  -  «-переходе.
 1962 	-  разработка  в  СССР  систем  подвижных  радиоте¬
лефонных  станций  “Алтай”.
 1963,26  июля  -  в  США  выведен  на  орбиту  эксперимен¬
тальный  спутник  связи  «Syncom-2».  На  спутнике  прово¬
дились  исследования  по  использованию  космических  тех¬
нологий  в  целях  связи.  Первый  спутник,  запущенный  на
геостационарную  орбиту.
 1964, 	22  августа  -  в  СССР  выведен  на  орбиту  экспери¬
ментальный  спутник  связи  типа  «Молния-1».
 1965 	-  6  апреля  в  США  выведен  на  орбиту  спутник
связи  будущей  системы  «Intelsat»  Обеспечивал  240  теле¬
фонных  каналов  или  один  двухсторонний  телевизионный
канал  между  США  и  Европой.  Через  спутник  была  осу¬
 ==  249  =

Штыков  В.  В.
 ществлена  первая  прямая  телевизионная  трансляция  из
Европы  в  США  (репортаж  с  состязаний  по  легкой  атлети¬
ке  между  СССР  и  США).
 1965, 	23  апреля  -  в  СССР  выведен  на  орбиту  спутник
связи  «Молния-1-01»,  Дальнейшее  развитие  космиче¬
ской  программы  привело  к  созданию  системы  националь¬
ной  сети  телевизионного  вещания  и  связи  «Орбита».
 1966  -  на  Землю  переданы  телевизионные  изображения
панорамы  лунной  поверхности  с  борта  КА  «Луна-9»,  со¬
вершившего  мягкую  посадку  на  Луну.
 1966  -  завершается  разработка  проекта  большой  ЭВМ
«Украина»,  предвосхитившего  многие  идеи  американских
больших  ЭВМ  70-х  гг.
 1966  -  создание  в  СССР  впервые  в  мире  системы  чер¬
но-белого  стереотелевидения  для  сближения  и  стыковки
космических  кораблей  (ЛЭИС).
 1966 	-  создается  Институт  проблем  передачи  информа¬
ции  АН  СССР.  С  1966  г.  по  1989  г.  его  директором  был
Владимир  Иванович  Сифоров1  (1904-1993).
 1967 	-  начало  в  СССР  и  Франции  регулярных  цветных
телевизионных  передач  по  системе  SECAM.
 1967,  5  ноября  -  в  СССР  была  принята  в  эксплуатацию
первая  очередь  строительства  Останкинской  телебашни.
С  башни  началась  трансляция  четырех  телевизионных  и
трех  радиовещательных  программ.
 1967  -  осуществлена  разработка  и  поставка  аппара¬
туры  бортового  синхронизирующего  устройства  с  соот¬
ветствующей  контрольно-измерительной  и  управляющей
аппаратурой  для  космических  метеорологических  спут¬
ников  Земли  серии  «Метеор».
 1  В.  И.  Сифоров  работал  в  МЭИ  с  1957  г.  по  1987  г.  заведующим  кафедрой
радиоприемных  устройств.
 =  250  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1969, 	20  июля  -  советскими  учеными  и  инженерами
осуществлена  первая  телевизионная  передача  с  поверх¬
ности  Луны.
 1969 	-  введена  в  эксплуатацию  Европейская  цепь  им¬
пульсно-фазовой  радионавигационной  системы  длинно¬
волнового  диапазона  «Чайка»,  предназначенная  для  опре¬
деления  координат  самолетов  и  кораблей  с  погрешностью
50...  100  м  (аналог  американской  системы  «LORAN-C»).
 1970 	-  осуществлено  дистанционное  телевизионное
управление  с  Земли  автоматическим  самоходным  аппара¬
том  «Луноход-1»,  доставленным  на  Луну  КА  «Луна-17».
 1970  -  впервые  в  мире  М.  А.  Карцевым  предложена  и
реализована  концепция  полностью  параллельной  вычис¬
лительной  системы  -  с  распараллеливанием  на  всех  четы¬
рех  уровнях:  программ,  команд,  данных  и  слов.
 1970 	-  советский  физик  Жорес  Иванович  Алферов
(род.  в  1930)  впервые  получил  генерацию  света  на  р-п-
переходе  при  комнатной  температуре.
 1971 	-  небольшой  американской  компанией  «Intel»  соз¬
дан  первый  микроконтроллер  серии  4004  для  применения
в  карманных  калькуляторах.  Чип  стоил  $200  и  содержал
2  250  элементов.
 1971,  ноябрь  -  создана  международная  организация
космической  связи  «Интерспутник»  («Intersputnik»).  По
данным  2000  г.  членами  организации  являются  24  страны
и  свыше  100  государственных  и  частных  компаний.  Ис¬
пользует  российский  космический  сегмент,  состоящий  из
спутников  типа  «Горизонт»,  «Экспресс»  и  «Галс».
 1971  -  американская  компания  «Bell  Laboratories»  пред¬
ставила  в  Федеральную  Комиссию  Связи  (FCC)  описание
архитектуры  системы  радиотелефонной  связи,  получив¬
шей  название  «сотовая»  (cellular).

Штыков  В,  В.
 1973 	-  начало  выпуска  высокопроизводительной  ЭВМ
с  многоформатной  векторной  RISC-архитектурой  для
систем  предупреждения  о  ракетном  нападении  и  обще¬
го  наблюдения  за  космическим  пространством  М-10
(М.  А.  Карцев).
 1973,  12  сентября  -  создан  международный  консор¬
циум  спутниковой  связи  «INTELSAT».  На  начало  2000  г.
консорциум  объединял  143  страны.  «INTELSAT»  -  си¬
стема  спутниковой  связи,  основу  космического  сегмента
которой  составляют  геостационарные  спутники  послед¬
них  четырех  поколений.  Пропускная  способность  одного
спутника  составляет  12-35  тыс.  телефонных  каналов.  Че¬
рез  19  спутников  (начало  2001)  системы  передается  при¬
мерно  2/3  международного  трафика:  телефония  -  42%,
Интернет  -  14%,  ведомственные  сети  связи  -  25%,  веща¬
ние  -  19%.  Услугами  «INTELSAT»  пользуются  более  чем
в  200  странах.
 1974 	-  В.  М.  Глушковым  предложены  принципы  по¬
строения  рекурсивной  (не  неймановской)  ЭВМ.
 1974  -  реализация  в  СССР  первой  в  мире  ЭВМ  вектор¬
ной  структуры  М-10  (М.  JI.  Карцев).
 1975,  декабрь  -  американская  компания  «MITS»  (Micro
Instrumentation  Telemetry  Systems)  представила  первый
персональный  компьютер  «MITS  Altair-8800».  Цена  ком¬
пьютера  составляла  $375.
 1977  -  в  Чикаго  началась  эксплуатация  первой  коммер¬
ческой  системы  волоконно-оптической  связи.  Практиче¬
ское  использование  ВОЛС  было  начато  в  Великобритании
в  1973  г.
 1977 	-  создание  первого  симметричного  многопроцес¬
сорного  вычислительного  комплекса  (МВК)  «Эльбрус-1»

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 на  ИС  средней  интеграции  со  средствами  аппаратной  под¬
держки  развитой  структуризации  программ  и  данных.
 1977 	-  в  СССР  построен  крупнейший  радиотелескоп
РАТАН-600  с  кольцевым  антенным  рефлектором  диамет¬
ром  600  м.
 1978 	-  запущены  первые  спутники  навигационной  си¬
стемы  GPS  (Global  Position  System).  Первые  10  спутников
составляли  так  называемый  «Блок  I».  24  спутника  следу¬
ющей  версии  системы  (Блок  II)  были  запущены  в  период
с  1989  г.  по  1994  г.
 1979 	-  на  Всемирной  административной  конференции
в  Женеве  принят  регламент  радиосвязи,  охватывающий
распределение  частотного  спектра  от  3  кГц  до  3  ТГц.
 1979  -  создана  международная  организация  подвиж¬
ной  спутниковой  связи  «Inmarsat»  (International  Maritime
Satellite  Organisation).  В  1999  г.  в  состав  организации  вхо¬
дило  79  государств.
 1979 	-  в  декабре  в  Токио  начала  работу  первая  сотовая
сеть  связи  из  88  базовых  станций.  Через  5  лет  сеть  была
расширена  до  масштабов  всей  страны.
 1980 	-  создание  первой  в  СССР  пейджинговой  сети  (в  пе¬
риод  летних  Олимпийских  игр  в  Москве).
 1981 	-  компания  «1ВМ»  анонсировала  первый  персо¬
нальный  компьютер  (процессор  «Intel  8088»,  операцион¬
ная  система  «MS  DOS»).
 1981  -  ввод  в  эксплуатацию  сетей  на  первом  граждан¬
ском  стандарте  сотовой  связи  NMT-450  (англ.  Nordic
Mobile  Telephony  -  мобильная  телефония  северных  стран)
в  Швеции,  Норвегии  и  Финляндии.
 1983  -  межпланетные  КА  “Венера-15”  и  “Венера-16”
начали  радиолокационную  съемку  поверхности  Венеры
 =  253  =

Штыков  В,  В.
 и  передачу  информации  на  Землю  (руководитель  работ
 В. 	А.  Котельников).
 1983  -  начало  выпуска  в  Загорске  (СССР)  многопро¬
цессорной  векторной  ЭВМ  М-13.  Руководитель  разработ¬
ки  М.  А.  Карцев.
 1983  -  компания  «Texas  Instruments»  (США)  представи¬
ла  однокристальный  цифровой  процессор  сигналов  (DSP)
производительностью  более  5  млн  операций  в  секунду.
Современные  процессоры  DSP  выполняют  более  35  млн
операций  в  секунду.
 1988  -  компанией  «Bell  Labs»  (США)  введен  в  эксплу¬
атацию  трансатлантический  волоконно-оптический  ка¬
бель,  связавший  Северную  Америку  с  Европой.  Кабель
длиной  около  5  ООО  км  мог  обрабатывать  одновременно
до  40  ООО  телефонных  звонков.
 1990 	-  ETSI  (European  Telecommunication  Standards  In¬
stitute)  опубликовал  спецификацию  первой  фазы  стандар¬
та  GSM.
 1991 	-  в  Москве  компанией  «Московская  сотовая  связь»
открыта  первая  сеть  сотовой  телефонной  связи  стандарта
NMT-450.
 1992 	-  в  штате  Огайо  состоялись  первые  испытания  си¬
стемы  цифрового  радиовещания  «USA  Digital  Radio».
 1993 	-  завершено  создание  космической  группировки
навигационной  системы  ГЛОНАСС.  Гарантированная
точность  определения  координат  до  50  м  в  стандартном
режиме  и  не  хуже  1  м  в  дифференциальном  режиме.  К  со¬
жалению,  работы  по  системе  ГЛОНАСС  возобновились
только  в  2002  г.  Планировалось  в  2009  г.  вернуться  к  со¬
стоянию  1994  г.  Это  план  выполнить  не  удалось.
 1993 	-  в  России  началась  серийная  сборка  персональ¬
ных  компьютеров  IBM  PC.
 =  254  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 1994 	-  изготовлен  промышленный  образец  разработан¬
ной  в  СССР  супер-ЭВМ  «Эльбрус-3»  (быстродействие  в
два  раза  выше,  чем  у  CRAY-YMP),  но  в  серию,  к  сожале¬
нию,  запущен  не  был.
 1994 	-  запуском  последнего  24-го  спутника  заверши¬
лось  формирование  системы  спутниковой  навигации
GPS.  Сеть  из  24-х  спутников,  с  временем  полного  оборо¬
та  12  часов,  предоставляет  навигационные  услуги  на  всей
поверхности  Земли.
 1995 	-  Ж.  И.  Алферов  впервые  демонстрирует  инжек-
ционный  гетеролазер  на  квантовых  точках,  работающий
в  непрерывном  режиме  при  комнатной  температуре.  В
2000  г.  он  был  удостоен  Нобелевской  премии.
 1996 	-  завершено  изготовление  опытного  образца  ЭВМ
«Эльбрус-90  Микро».  В  производство,  к  сожалению,  пе¬
редан  не  был.
 1997,  октябрь  -  компании  «Nortel»  и  «Norweb
Communications»  объявили  о  создании  новой  технологии,
которая  позволяет  передавать  данные  по  линиям  электро¬
передачи  со  скоростью  до  1  мегабита  в  секунду.  Через  два
месяца  в  Манчестере  была  проведена  первая  публичная
демонстрация  технологии.
 1999 	-  по  данным  Ассоциации  Производителей  Полу¬
проводников  (S1A),  мировые  продажи  полупроводников
в  ноябре  1999  г.  достигли  значения  14,2  млрд  долларов,
вследствие  постоянно  растущего  спроса  со  стороны  про¬
изводителей  ПК  и  мобильных  средств  связи.
 2000, 	февраль  -  состоялся  11-суточный  полет  косми¬
ческого  корабля  «Шаттл».  На  корабле  был  установлен
радиолокационный  комплекс  SIR-C/X-SAR,  созданный
совместными  усилиями  космических  агентств  США,
Италии  и  Германии.  Один  из  наиболее  совершенных  ком-
 =  255  =

Штыков  В.  В.
 плексов  в  мире  способен  вести  съемку  с  максимальным
разрешением  5-10  м.  Система  из  двух  разнесенных  на
60  м  антенн  позволила  впервые  в  мировой  практике  осу¬
ществить  съемку  80%  поверхности  суши  для  разработки
цифрового  рельефа  местности  с  дискретностью  30x30  м  и
точностью  определения  высоты  16  м.
 2000 	-  по  данным  корпорации  Strategis  Group  первое
место  в  мире  по  числу  мобильных  телефонов  на  душу  на¬
селения  занимает  Финляндия.  Далее  следуют:  Норвегия,
Швеция,  Гонконг,  Исландия,  Израиль,  Южная  Корея,  Да¬
ния,  Австрия  и  Италия.  Япония  в  этом  списке  занимает
15-е  место,  а  США  -  лишь  24.
 2001, 	конец  октября  -  сети  стандарта  GSM  разверну¬
ты  в  171  стране,  а  общее  число  абонентов  перевалило  за
600  млн.  Стандарт  является  доминирующим  в  мире.  В
России  GSM-сети  работают  в  65  регионах.  По  официаль¬
ным  данным,  на  начало  октября  число  абонентов  данного
стандарта  в  России  превысило  5  млн.
 2003 	-  во  всем  мире  уже  действует  около  30  передатчи¬
ков  цифрового  радиовещание  DRM  в  диапазоне  коротких
волн  (до  30  МГц).
 2004 	-  группой  ученых  России  и  Великобритании  раз¬
работана  новая  углеродная  наноструктура  -  графен,  дву¬
мерный  материал  (одноатомной  толщины).  С  практиче¬
ской  точки  зрения  графен  крайне  привлекателен  для  при¬
боров  сверхвысокочастной  электроники.
 2005 	-  американские  физики  из  университета  Иллиной¬
са  Милтон  Фенг  (англ.  Milton  Feng)  и  Валид  Хейфз  (англ.
Walid  Hafez)  создали  самый  быстрый  в  мире  биполярный
транзистор,  способный  работать  на  частоте  0,6  ТГц  (дли¬
на  волны  0,5  мм).  Размеры  нового  транзистора  сопоста¬
вимы  с  размерами  деталей,  применяемых  в  современных
 =  256  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 микросхемах.  Для  создания  базы,  эмиттера  и  коллектора
авторы  проекта  использовали  смесь  двух  различных  по¬
лупроводников  -  фосфид  индия  и  арсенид  галлия-индия.
 2005  -  исследователи  из  Калифорнийского  универ¬
ситета  в  Беркли  создали  первый  в  мире  «наножидкост-
ный  транзистор»  -  устройство,  управляющее  с  помощью
электрического  напряжения  перемещением  ионов  через
каналы  субмикронного  диаметра,  заполненные  водой.  В
перспективе  группа  наножидкостных  транзисторов  мо¬
жет  образовывать  целые  вычислительные  устройства,
сходные  с  нынешними  кремниевыми  процессорами,  что  в
сочетании  с  легким  управлением  ионами  сулит  новые  воз¬
можности  для  биологических  исследований  и  медицины.
 2005 	-  английские  исследователи  предложили  для  соз¬
дания  компьютеров  нового  поколения  использовать  нано¬
проволоку.  Принцип  работы  логических  элементов  таких
компьютеров  основан  на  подвижности  магнитных  домен¬
ных  стенок  в  магнитомягких  материалах.
 2006,  27  января  -  компания  «Western  Union»  объявила
 о 	прекращении  оказания  услуг  по  передаче  текстовых  со¬
общений.  Длившаяся  145  лет  эра  телеграфной  связи  за¬
вершилась.  Первое  текстовое  сообщение  было  передано
24  мая  1844  г.  С.  Морзе.
 2006,1 	февраля-конгресс  США  принял  постановление,
по  которому  американские  телевизионные  каналы  обяза¬
ны  прекратить  вещание  в  аналоговом  режиме  к  2009  г.
и  перейти  на  цифровой  формат.  Этим  постановлением  в
США  фактически  положен  конец  аналоговому  телевеща¬
нию.
 2007 	-  исследовательской  группе  из  Делавэрского  уни¬
верситета  (США)  удалось  передать  спин-электронный  ток
на  марафонскую  по  меркам  микроэлектроники  дистанцию
 =  257  =

Штыков  В.  В.
 в  350  мкм  сквозь  беспримесную  кремниевую  подложку.
Эта  пионерская  работа  обозначила  путь  к  разработке  бо¬
лее  дешевых,  более  быстрых  и  экономичных  устройств
для  обработки  и  хранения  информации.
 2008 	-  американские  физики  создали  осциллограф,
способный  визуализировать  во  времени  световые  колеба¬
ния  длительностью  более  100  пикосекунд  с  разрешением
в  0,22  пс.  Это  устройство  может  найти  применение  в  теле¬
коммуникационных  технологиях  для  получения  «изобра¬
жений»  передаваемых  сигналов,  а  также  поможет  изучать
быстропротекающие  физические  процессы.
 2009 	-  Институт  общей  физики  РАН  обнародовал  ре¬
зультаты  создания  нелинейных  оптических  элементов  на
основе  углеродных  нанотрубок  для  волоконно-оптиче-
ских  линий  связей.
 2010 	-  А.  К.  Гейм  (нидерл.  Andre  Geim)  (род.  в  1958),
голландский  физик  российского  происхождения  и
К.  С.  Новоселов  (род.  в  1974),  британский  физик  россий¬
ского  происхождения  были  удостоены  Нобелевской  пре¬
мии  по  физике  за  получение  и  исследование  свойств  гра-
фена.  Потенциально  графен  способен  заменить  кремний
как  основу  твердотельной  электроники  и  привести  к  по¬
вышению  быстродействия  электронных  устройств  на  по¬
рядок.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приложение  2.  Диапазоны  электромагнитных
 волн
 Таблица  П.1.
 Длины
 волн
 Название
 диапазона
 Полоса
 Название
 полосы
 Применение
 100-10  Мм
 Декамега-
 метровые
 3-30  Гц
 Крайне  низкие
(КНЧ;  ELF)
 Подземная  и
подводная  связь,
радионавигация,
ультразвуковая
техника
 10-1  Мм
 Мегаметро-
 вые
 30-300  Гц
 Сверхнизкие
(СНЧ;  SLF)
 1  000-100
км
 Гектокило-
 метровые
 0,3-3  кГц
 Инфранизкие
(ИНЧ;  ULF)
 100-10  км
 Мириаме-
 тровые
 3-30  кГц
 Очень  низкие
(ОНЧ;  VLF)
 10-1  км
 Длинные
волны,  Ки¬
лометровые
 30  -300  кГц
 Низкие  (НЧ;
LF)
 Радиовещание,
радиосвязь,  ра¬
диотелеграфия,
радионавигация
 1  000-100
м
 Средние
волны,  Гек-
тометровые
 300-3  000
кГц
 Средние  (СЧ;
MF)
 100-10  м
 Короткие
волны,  Де-
каметровые
 3-30  МГц
 Высокие  (ВЧ;
HF)
 Радиовещание,
 радиосвязь
 10-1  м
 Ультра¬
короткие
волны,  Ме¬
тровые
 30-300  МГц
 Очень  вы¬
сокие  (ОВЧ;
VHF)
 Радиовещание,
радиосвязь,  теле¬
видение,  радио¬
локация,  радио¬
навигация
 10-1  дм
 Дециметро¬
 вые
 300-3  000
МГц
 Ультравы-
сокие  (УВЧ;
UHF)
 Мобильная
радиосвязь,  теле¬
видение,  радио¬
локация.
 10-1  см
 Сантиме¬
 тровые
 3-30  ГГц
 Сверхвысокие
(СВЧ;  SHF)
 Радиолокация,
спутниковое
телевидение,
беспроводные
компьютерные
сети,  спутнико¬
вая  навигация
 =  259  =

Штыков  В.  В.
 10-1  мм
 Миллиме¬
 тровые
 30-300  ГГц
 Крайне  вы¬
сокие  (КВЧ;
EHF)
 Радиолокация,
радиоастроно¬
мия,  высокоско¬
ростная  радиоре¬
лейная  связь,  ме¬
теорологические
радиолокаторы
 1-0,1  мм
 Децимил-
 лиметровые
 (терагерцо-
 вые)
 300-3  000
ГГц
 Гипервысокие
 частоты,
 Научные  ис¬
следования,
радиолокация
сверхвысокого
разрешения,
радиооптика.
 0,1мм-
 0,75мкм
 0,75-
 0,4мкм
 0,4-
 0,01мкм
 Волны  оп¬
тического
диапазона:
 Инфракрас¬
 ные
 Видимые
 Ультрафио¬
 летовые
 3-400  ТГц
 400-750  ТГц
 750-3  ЛО4
ТГц
 Пока  не  стан¬
дартизовано
 Инфракрас¬
 ные
 Видимые
 Ультрафиоле¬
 товые
 Квантовая  элек¬
троника,  пассив¬
ная  и  активная
когерентная
оптика.
 10-510"3
нм
 менее  510"3
нм
 Жесткие
 лучи:
 Рентгенов¬
 ские
 Гамма
 30-60  ПГц
 Выше  60
ПГц
 Пока
 не  стандарти¬
зовано
 Квантовая
электроника,  на¬
учные  исследо¬
вания.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приложение  3.  Диапазоны  частот  для
радиовещания,  принятые  в  России
 Таблица  П.2.
 Общее  на¬
звание
 Диапазон
частот,  МГц
 Обозначение
 Модуляция
 РУС-
 англ.
 Длинные
 волны
 0,148-0,408
 ДВ
 LW
 AM,  DRM
 Средние
 волны
 0,535-1,605
 СВ
 MW
 AM,  DRM
 Короткие
 волны
 2,5-3,3
 КВ  тропический
(120-90  м)
 SW  (120-
90  т)
 AM,  DRM
 3,95-4,85
 КВ-1  (75  м)
 SW  (75  т)
 AM,  DRM
 4,85-5,90
 КВ-2  (60  м)
 SW  (60  т)
 AM,  DRM
 5,95-6,20
 КВ-3  (49  м)
 SW  (49  т)
 AM,  DRM
 7,10-7,30
 КВ-4  (41  м)
 SW  (41  т)
 AM,  DRM
 9,50-9,90
 КВ-5  (31  м)
 SW  (31  т)
 AM,  DRM
 11,65-12,05
 КВ-6  (25  м)
 SW  (25  т)
 AM,  DRM
 13,60-13,80
 КВ-7  (22  м)
 SW  (22  т)
 AM,  DRM
 15,10-15,60
 КВ-8  (19  м)
 SW  (19  т)
 AM,  DRM
 17,55-17,90
 КВ-9  (16  м)
 SW  (16  т)
 AM,  DRM
 21,45-21,85
 КВ-10  (13  м)
 SW  (13  т)
 AM,  DRM
 25,67-26,10
 КВ-11  (11  м)
 SW(llm)
 AM,  DRM
 Ультра¬
 короткие
 волны
 65,9-74
 УКВ,  УКВ-1
 OIRT
 ЧМ  (девиация
50  кГц)
 76-90
 УКВ-2
 FM,  VHF
 ЧМ  (девиация
75  кГц)
 87,5-108
 УКВ-3
 FM.VHF
 ЧМ  (девиация
75  кГц)

Штыков  В.  В,
 Приложение  4.  Телевизионные  стандарты
 Таблица  П.З
 =  262  =
 Стандарт
 Число  строк
 Частота  кадров,
Гц  1
 [
 Полоса  канала,
МГц
 Полоса  сигнала,
МГц
 Сдвиг  несущей
звука,  МГц
 Кодирование  ви¬
деосигнала  1
 Кодирование  зву¬
кового  сигнала
 Примечания
 А
 405
 25
 5
 3
 -3.5
 Pos.
 AM
 Великобри¬
тания  (толь¬
ко  ч/б)
 MB  в  боль¬
 шинстве
 В
 625
 25
 7
 5
 +5.5
 Neg.
 FM
 стран,  MB  и
ДМВ  в  Ав¬
стралии  (см.
G  и  Н)
 С
 625
 25
 7
 5
 +5.5
 Pos.
 AM
 старая  си¬
стема  MB,
использовав¬
шаяся  только
в  Бельгии
 D
 625
 25
 8
 6
 +6.5
 Neg.  1
 FM
 только  MB
(см.  К)  1
 Е
 819
 25
 14
 1°
 ±11.15
 Pos.
 AM
 Старая  фран¬
цузская  си¬
стема  MB
 Старая  си¬
стема  MB,
 F
 819
 25
 7
 5
 +5.5
 Pos.
 AM
 использовав¬
шаяся  только
в  Бельгии  и
Люксембурге

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 G
 625
 25
 8
 5
 +5.5
 Neg.
 FM
 только  ДМВ
1  (см.  B)
 Н
 625
 25
 8
 5
 +5.5
 Neg.
 FM
 только  ДМВ
(см.  В)
 '
 625
 25
 8
 5.5
 +5.996
 Neg.
 FM
 Велико¬
британия,
Ирландия,
ЮАР,  Гон¬
конг
 ■
 625
 25
 8
 6
 +6.5
 Neg.
 FM
 только  ДМВ
(см.  D)
 К’
 625
 25
 8
 6
 +6.5  1
 Neg.
 FM
 Заморские
 владения
 Франции
 L
 625
 25
 8
 ,
 +6.5
 Pos.
 AM
 Франция:
звук  на  -
6,5  МГц
только  на
1  полосе  MB
 •
 м
 525
 29.97
 6
 4.2
 +4.5
 Neg.
 FM
 Страны
Америки,
Япония,
Филиппи¬
ны,  Южная
Корея  (все
NTSC-M);
Бразилия
(PAL-M)
 N
 625
 25
 6
 4.2
 +4.5
 Neg.
 FM
 Аргентина,
 Боливия,
 Парагвай,
 Уругвай
 =  263  =

Штыков  В.  В.
 Приложение  5.  Латинский  и  греческий  алфавиты
 Таблица  П.4.
 Латинский  алфавит
 Аа
 а
 Nn
 ЭН
 ВЬ
 бэ
 Оо
 0
 Сс
 це
 Рр
 ПЭ
 Dd
 ДЭ
 Qq
 ку
 Ее
 е,  э
 Rr
 эр
 Ff
 эф
 Ss
 эс
 Gg
 гэ,  же
 Tt
 тэ
 Hh
 ха,  аш
 Uu
 У
 Ii
 и
 Vv
 вэ
 Jj
 йот,  жи
 W  w
 дубль-вэ
 Kk
 ка
 Xx
 икс
 LI
 эль
 Yy
 игрек,  ипсилон
 Mm
 эм
 Z  z
 зет,  зета
 Греческий  алфавит
 A
 а
 alpha
 альфа
 В
 э
 beta
 бета
 Г
 Y
 gamma
 гамма
 д
 5
 delta
 дельта
 Е
 8
 epsilon
 ипсилон
 Z
 С
 zeta
 зета

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 н
 ц
 eta
 эта
 0
 е
 theta
 тета
 I
 i
 iota
 йота
 к
 к
 kappa
 каппа
 л
 X
 lambda
 ламбда
 м
 Ц
 mu
 мю
 N
 V
 nu
 ню
 Е
 xi
 кси
 0
 о
 omicron
 омикрон
 П
 л
 Pi
 пи
 Р
 р
 rho
 ро
 S
 о
 sigma
 сигма
 т
 т
 tau
 тау
 Y
 и
 upsilon
 ипсилон
 ЗФ
 фф
 phi
 фи
 X
 %
 chi
 хи
 ¥
 V
 psi
 пси
 а
 (0
 omega
 омега

Штыков  В.  В.
 Приложение  6.  Десятичные  приставки
 Таблица  П.5
 Крат¬
 ность1
 п
 риставка
 Обозначение
 русская
 международная
 русское
 междуна¬
 родное
 101
 дека
 deca
 да
 da
 102
 гекто
 hecto
 г
 h
 103
 кило
 kilo
 к
 k
 106
 мега
 Mega
 М
 М
 ю9
 гига
 Giga
 Г
 G
 ю12
 тера
 Tera
 т
 Т
 ю15
 пета
 Peta
 п
 Р
 ю18
 экса
 Exa
 э
 Е
 ю21
 зетта
 Zetta
 3
 Z
 ю24
 йотта
 Yotta
 и
 Y
 Таблица  П.6
 Дольность
 Приставка
 Обозначение
 русская
 международная
 русское
 междуна¬
 родное
 10"1
 деци
 deci
 Д
 d
 10~2
 санти
 centi
 с
 с
 10"3
 милли
 milli
 м
 m
 10-6
 микро
 micro
 мк
 jii(u)
 10"9
 нано
 nano
 н
 n
 10~12
 пико
 pico
 п
 Р
 10-15
 фемто
 femto
 ф
 f
 10"18
 атто
 atto
 а
 а
 10"21
 зепто
 zepto
 3
 z
 Ю-24
 йокто
 yocto
 и
 У
 1 	В  программировании  и  компьютерной  индустрии  те  же  самые  приставки
 в  случае  применения  к  величинам,  кратным  степеням  двойки  (например,
 «байт»),  могут  означать  кратность  не  1000,  а  1024=210.
 =  266  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Приложение  7.  Фундаментальные  константы
 Таблица  П.7.
 Наименование
 Обозначе¬
ние,  форму¬
ла
 Численное
 значение1
 Раз¬
 мер¬
 ность
 Скорость  света
 с
 2,9979-108
 м/с
 Заряд  электрона
 е
 1,6022-10-19
 К
 Масса  покоя  электрона
 т
 е
 9,1095-Ю'3’
 кг
 Атомная  единица  массы
 а.е.м.
 1,6606-1  о-27
 кг
 Масса  покоя  протона
 м
 р
 1,6726-10'27
 кг
 Масса  покоя  нейтрона
 м
 п
 1,6750-1027
 кг
 Постоянная  Планка
 h
 6,6262-10-34
 Дж-с
 h-h/2n
 1,0546-10"34
 Боровский  радиус
 AneJi1
 а0=  2
е  те
 5,2918-10-"
 м
 Магнетон  Бора
 <*»
 ■52  SS
*  <s
 II
 5JL
 9,2741-10'24
 Дж-Тл
 Ядерный  магнетон
 efi
 М"  "  2  U  „
 5,0508  10-27
 Дж-Тл
 Отношение  заряда  элек¬
трона  к  его  массе
 е/т
 е
 1,7588-Ю11
 Кл/кг
 Постоянная  Больцмана
 К
 1,3807-1023
 Дж/К

Штыков  В.  В.
 Приложение  8.  Соотношения  между  значениями
физических  величин
 Таблица  П.8.
 Наименование  вели¬
чины
 Системы  единиц
 МКСА
 (СИ)
 СГСЭ
 сгсм
 сгс
 Основные  единицы
 Длина
 1  М
 102см
 102см
 102см
 Масса
 1  КГ
 103  гр
 103  гр
 103  гр
 Время
 1  С
 1с
 1  с
 1  с
 Ток
 1  А
 3-109
 ю-1
 3  109
 Механические  единицы
 Скорость
 1  м/с
 102см/с
 102см/с
 102см/с
 Ускорение
 1  м/с2
 102см/с2
 102см/с2
 102см/с2
 Энергия  и  работа
 1  Дж
 107  эрг
 107  эрг
 107  эрг
 Мощность
 1  Вт
 107  эр/с
 107  эрг/с
 107  эрг/с
 Сила
 1  н
 105  дин
 105  дин
 105  дин
 Давление
 1  Па
 0,1  дин/см2
 ОД  дин/см2
 0,1  дин/см2
 Электрические  единицы
 Количество  заряда
 1  Кл
 3  109
 ю-1
 3  109
 Разность  потенци¬
алов
 1  В
 1/300
 108
 1/300
 Электрическая  ем¬
кость
 1  Ф
 91011
 10'9
 91011
 Электрическое  со¬
противление
 1  Ом
 1/9  1011
 10-9
 1/9-10'11
 =  268  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Диэлектрическая
 проницаемость
 1  Ф/м
 ЗбтгЮ9
 4я*10“и
 ЗбтгЮ9
 Напряженность
электрического  поля
 1  В/м
 1/3  10-4
 106
 1/3  1  о-4
 Электрическая  ин¬
дукция
 1  Кл/м2
 12тг105
 4ТГ10-4
 1271-105
 Магнитные  единицы
 Напряженность  маг¬
нитного  поля
 1  А/м
 12тг107
 47г10_3  о
 4л*  10‘3  э
 Магнитная  индук¬
ция
 1  Т
 1/3-10-6
 104  гс
 104  гс
 Магнитный  поток
 1  Вб
 1/300
 108  мкс2
 108  мкс
 Магнитный  момент
 1  А/м2
 3  1013
 103
 103
 Индуктивность
 1  Гн
 1/910'11
 109  см
 109  см
 Магнитная  прони¬
цаемость
 1  Гн/м
 1/367Г*  10"13
 1/4тг107
 1/4тг107
 Полезные  соотношения
1  год  =  3,1557-107с,  1  кг-силы  =  9,81  105  Н,
 1  атм.  =  1,0  1  33  1  05  Па,
 1  мм  рт.  ст.  =  1,333•  102  Па,  1  эВ  -  1,60-10'19  Дж,
 1  кг-м  =  9,81  Дж,
 1 	калория  =  4,1868  Дж,  1  л.с.  =  735,5  Вт.
 Энергии  в  один  электрон-вольт  соответствует:  длина
волны  кванта  1,24  мкм,  частота  кванта  2,42  1014  Гц,  ско¬
рость  электрона  5,93  *  105  м/с,  температура  11,6-103  К.

Штыков  В.  В.
 Приложение  9  Условные  обозначения  элементов  на
 схемах
 Таблица  П.9.
 Элемент,
 буквенное  обозначение  (латиница)
 Резистор
 R
 постоянный
 переменный
 переменный,  рео¬
стат
 фоторезистор
 Конденсатор
 С
 постоянный
 электролитический
 переменный
 подстрочный
 Катушки  индук¬
тивности
L
 постоянная
 Диод
 VD
 выпрямительный
 стабилитрон
 =  270  =
 Условное
 обозначение

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 туннельный
 фотодиод
 светоизлучающий
 оптрон
 биполярный  п-р-п
 биполярный  р-п-р
 полевой  с  р-n  пере¬
ходом  и  п-кайалом
 полевой  с  р-n  пере¬
ходом  и  р-каналом
 постоянной  ЭДС  £
напряжения  Е,е
 тока  I.i
 Диод
 VD
 Транзистор
 VT
 Источник

Штыков  В,  В.
 Приложение  10.  Некоторые  математические
константы
 Таблица.  П.  10
 =  272  =
 Величина 	Значение 	Величина 	Значение
 3,141593
 6,283185
 1,570796
 1,047198
 0,785398
 0,523599
 0,392699
 0,017453
 9,869604
 1,772454
 2,506628
 1,253314
 0,318310
 0,159155
 0,101321
 57,295780
 2,718282
 1,648721
 0,367879
 0,606531
 7,389057
 0,135335
 0,434294
 2,302585

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Таблица  П.11
 =  273  =
 Таблица  П.  12
 2
 4
 8
 16
 32
 64
 128
 256
 512
 1024
 2048
 4096
 8192
 16384
 32768
 65536
 131072
 262144
 524288
 1048576
 2097152
 4194304
 8388608
 16777216
 33554432
 67108864
 134217728
 134217728
 536870912
 1073741824
 2147483648
 4294967296

Штыков  В.  В.
 Приложение  It.  Элементарные  приближенные
вычисления
 Таблица.  П.  13
 Это  еще  неокончательный  ответ.  Можно  произвести
вычисление  приближенного  выражения  точно,  но  по-
 =  274  ==
 Формулы
 Относительная  погрешность  не  более
 1. 	Вычислить
 Примеры

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 скольку  оно  уже  содержит  ошибку,  этого  нельзя  делать.
Поступить  можно  несколькими  способами.
 Например,  ~  «  2%.  Уменьшаем  значение  7  на  2%
49
 (0,14)  и  получаем  6,86.
 Ответ  на  калькуляторе  6,855655.  Ошибка  всего  0,06%.
 2. 	Вычислить  8,42
 8,42=(8+0,4)2=64(1+0,05)2~64(1+0,1)=64+6,4=70,4
Калькулятор  дает  результат  70,56.
 Ошибка  равна  около  0,2%
 3. 	Вычислить  sin(70°)
 Используем  формулу  синуса  суммы  углов.  Все  число¬
вые  значения  округляем  до  трех  знаков  после  запятой.
 sin(70°)  =  sin(60°+10°)  =  sin(60°)  cos(10°)  +  sin(10°)
 cos(60°)  =
 =  0,866  cos(10°)  +  sin(10°)  0,5  ~  0,866(1-(0,174)2/2)  +  0,5  0,174
При  возведении  числа  0,174  квадрат  вспоминаем  (см.  таб¬
лицу  П.  10),  что  172  =  289,  поэтому  0,174  ~  0,030.  Можно,  ко¬
нечно,  уточнить,  как  в  примере  1,  но  в  этом  нет  необходимо¬
сти.
 Далее:
 sin(70°)  ~0,866(  1  -0,015)+0,5  0,174  ~  0,853  +  0,087-0,940.
Калькулятор  дает  результат  0,939693.  Ошибка  около
0,1%
 4. 	Вычислить  arctg(100)
 В  дисциплинах,  связанных  с  электрическими  токами  и
напряжениями,  для  определения  фазовых  соотношений
часто  приходится  вычислять  значения  arctg(jc).  Для  малых

Штыков  В.  В.
 значений  аргумента  можно  использовать  приведенные
выше  формулы,  jc  »  1  ситуация  несколько  хуже1.  Пока¬
жем,  как  в  этом  случае  можно  поступить.
 Решаем  обратную  задачу
 tg(<p)  =  100,  ctg((p)  -  0,01,  ctg(<p)=  tg(ji/2  -  ф)  =0,01,  тг/2-<р
~  0,01,  <р=  к!2-0,01.  Один  радиан  равен  -57,3°,  следова¬
тельно,  ср=  90  -  0,573  =  89,427°  ~  89,4°
 Калькулятор  дает  результат  89,427061.  Ошибка  около
 7 	10'7!  Даже  значение  89,4°  имеет  ошибку  всего  3  10“4.
 5. 	Вычислить  е2,5
 При  решении  некоторых  задач  требуется  вычислять
степени  трансцендентного  числа  е  ~  2,718281....2  Пока¬
жем,  как  можно  проводить  вычислительные  операции  с
этим  числом
 е2’5  =  е2>3+0’2  =  е2,3е0,2  =  Юе0,2  »  10(1  +  0.2)  =  12.0
 Калькулятор  дает  результат  12,182496.  Ошибка  около
 1,5%.  Как  уже  говорилось,  это  приемлемая  точность.  Ее
можно  при  необходимости  повысить,  если  использовать
более  точные  приближения:
 е2,5  =  е2,3»3.0,197  =  10(,0J97  ^  10(  !  +  0Д97  +  од972/2  ^
 1 	Существуют  приближенные  формулы  для  обратных  тригонометрических
функций  и  для  больших  значений  аргумента.  Их  можно  найти  в  математи¬
ческих  справочниках.  На  лекциях  по  математике  Вам  изложат  общий  метод
разложения  функций  в  степенные  ряды  (ряд  Тейлора).
 2 	Сейчас  известно  12  884  901  000  значащих  цифр  этого  числа.

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 Теперь  ошибка  не  более  0,1%!
 Как  видите,  приближенные  вычисления  дают  вполне
приемлемую  точность.  При  надлежащей  тренировке  Вы
сможете  делать  и  более  сложные  вычисления,  не  имея  в  ру¬
ках  ничего,  ну,  может  быть,  лишь  ручку  и  листок  бумаги.
 =  277  =
 Ясно,  что  0,1972  ®.0,22  =0,04,  поэтому

Штыков  В.  В.
 Приложение  12.  Некоторые  часто  встречающиеся
 функции
 синус
 косинус
 тангенс
 котангенс
 арктангенс

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 арккотангенс
 парабола
 гипербола
 экспонента
 натуральный  логарифм

Штыков  В.  В.
 Приложение  13.  Формулы,  которыми  приходится
часто  пользоваться

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 РЕКОМЕНДУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА
Основная
 1. 	Дурнев  В.  Г.,  Зенкевич  А.  Ф.,  Крук  Б.  И.  и  др.  Электросвязь.
Введение  в  специальность:  учебное  пособие  для  вузов.  -  М.:
Радио  и  связь,  1988.
 2. 	Зиновьев  А.  Л.,  Филиппов  Л.  И.  Введение  в  специаль¬
ность  радиоинженера:  практическое  пособие  для  радиотех¬
нических  специальностей  вузов.  -  2-е  перер.  и  доп.  изд.  -  М.:
Высшая  школа.  1989.
 3. 	Лосев  А.  К.  Введение  в  специальность  «Радиотехника»:
учебное  пособие.  -  М.:  Высшая  школа.  1980.
 4. 	Гуткин  Л.  С.  Современная  радиоэлектроника  и  ее  пробле¬
мы;  изд.  2-е,  пер.  и  доп.  -  М.:  Сов.  радио,  1980.
 5. 	Бренев  И.  В.  Начало  радиотехники  в  России.  -  М.:  Сов.
радио,  1970.
 6. 	Поляков  В.  Т.  Посвящение  в  радиоэлектронику.  -  М.:  Ра¬
дио  и  связь,  1988.
 7. 	Лезин  Ю.  С.  Введение  в  теорию  и  технику  радиотехни¬
ческих  систем:  уч.  пособ.  для  вузов.  -  М.:  Радио  и  связь,  1986.
 Дополнительная
 8. 	Бронштейн  И.  Н.,  Семендяев  К.  А.  Справочник  по  мате¬
матике  для  инженеров  и  учащихся  втузов.  13-е  изд.,  исправ¬
ленное.  -  М.:  Наука,  Гл.  ред.  физ.-мат.  лит-ры.,  1986.
 9. 	Зельдович  Я.  Б.,  Яглом  И.  М.  Высшая  математика  для  на¬
чинающих  физиков  и  техников.  -  М.:  Наука,  1982.
 10. 	Яворский  Б.  М.,  Пинский  А.  А.  Основы  физики  в
 2-х  томах;  5-е  изд.  стереот.  -  М.:  Физматлит,  2003.
 11. 	Фейнман  Р.,  Лейтон  Р.,  Сэндс  М.  Фейнмановские  лекции
по  физике.  Задачи  и  упражнения  с  ответами  и  решениями  к
 =  281  =

Штыков  В.  В.
 выпускам  1-9  /  пер.  с  англ.  (издание  4);  под  ред.  Я.  Смородин-
ского.  -  М.:  Эдиториал  УРСС,  2004.
 12. 	Кухлинг  X.  Справочник  по  физике  /  пер.  с  нем.;  под  ред.
Е.  М.  Пекина,  2-е  изд.  -  М.:  Мир,  1985,
 13. 	Дж.  Дэвис,  Дж.  Карр.  Карманный  справочник  радиоин¬
женера  /  пер.  с  англ.  под  ред.  И.  А.  Сенникова.  -  М.:  изд.  дом
«Додэка-ХХ1»,  2002.
 14. 	Изобретение  радио  А.  С.  Поповым:  сборник  под  ред.
А.  И.  Берга,  М.  -  Л.,  1945.
 15. 	Из  предыстории  радио:  сборник;  сост.  С.  М.  Рытов.  -  М.  -
Л.,  1948.
 16. 	Очерки  истории  радиотехники  /  под.  ред.  Б.  С.  Сотина  -
М.:  изд-во  АН  СССР,  1960
 17. 	Изобретение  радио.  А.  С.  Попов/  под  ред.  А.  И.  Берга.  -
М.,  1966.
 18. 	Очерки  развития  техники  в  СССР  [кн.  3],  —  М.:  Наука,
 1970.
 19. 	Бренев  И.  В.,  Начало  радиотехники  в  России.  -  М.:  Сов.
радио,  1970.
 =  282  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 СОДЕРЖАНИЕ
 К  ЧИТАТЕЛЮ  	 3
 ПРЕДИСЛОВИЕ  	 6
 ВВЕДЕНИЕ  	 8
 1. 	ЭТАПЫ  СТАНОВЛЕНИЯ  ИНФОРМАТИКИ  КАК
 САМОСТОЯТЕЛЬНОГО  НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАПРАВЛЕНИЯ 	19
 1.1 	Появление  речи  и  зарождение  сознания 	21
 1.2. 	Возникновение  письменности  	24
 1.3. 	Изобретение  книгопечатания  	27
 1.4. 	Оптический  телеграф 	27
 1.5. 	Электрический  телеграф 	30
 1.6. 	Создание  телефона 	36
 1.7. 	Изобретение  радио 	44
 1.8. 	Зарождение  и  развитие  теории  информации 	57
 1.9. 	Автоматическое  управление  и  кибернетика  	60
 1.10. 	Появление  электронной  вычислительной
 машины  	62
 1.11. 	Создание  персонального  компьютера  	68
 1.12. 	Создание  цифровых  систем  связи 	73
 2. 	ИНФОРМАЦИОННЫЙ  КАНАЛ  И
 КАНАЛ  СВЯЗИ 	79
 2.1. 	Структура  информационного  канала 	80
 2.2. 	Канал  связи 	82
 3. 	СИГНАЛЫ  И  ИХ  МАТЕМАТИЧЕСКИЕ
 МОДЕЛИ  	86
 3.1. 	Математические  модели  сигналов 	86
 3.2. 	Виды  сигналов  	88
 4. 	ГАРМОНИЧЕСКОЕ  КОЛЕБАНИЕ  В  РОЖ
 НОСИТЕЛЯ  ИНФОРМАЦИИ 	94
 4.1. 	Способы  представления  гармонического
 колебания 	94
 =  283  =

Штыков  В.  В.
 4.2. 	Спектральное  представление  сложных  сигналов  98
 4.3. 	Модулированные  сигналы 	101
 5. 	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ  ПОЛЯ  И
 ВОЛНЫ  КАК  НОСИТЕЛИ  ИНФОРМАЦИИ  	107
 5.1. 	Математическая  модель  электромагнитной
 волны 			109
 5.2. 	Отражение  и  преломление  электромагнитных
 волн  	 110
 5.3. 	Интерференция  электромагнитных  волн 	 113
 5.4. 	Дифракция  электромагнитных  волн  		 119
 6. 	РАСПРОСТРАНЕНИЕ  РАДИОВОЛН
 В  ЗЕМНЫХ  УСЛОВИЯХ 	124
 6.1. 	Свойства  земной  поверхности  и
 атмосферы  Земли  	 124
 6.2. 	Диапазоны  электромагнитных  волн 	130
 6.3. 	Особенности  распространения  радиоволн
 различных  частот  	135
 7. 	ЛИНИИ  ПЕРЕДАЧИ  ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
 ВОЛН  	144
 7.1. 	Двухпроводная  линия 	145
 7.2. 	Электрический  кабель 	147
 7.3. 	Металлический  волновод  	148
 7.4. 	Радиорелейная  линия  связи 	151
 7.5. 	Волоконно-оптическая  линия  связи 	 152
 8. 	ОСНОВНЫЕ  ЭЛЕМЕНТЫ  КАНАЛА  СВЯЗИ 	156
 8.1. 	Радиоприемники 	156
 8.2. 	Радиопередатчики  	166
 8.3. 	Антенны  и  антенные  комплексы 	172
 9. 	РАДИОЭЛЕКТРОНИКА  ВОКРУГ  НАС 	180
 9.1. 	Радиовещание 	182
 9.1. 	Телевидение  и  телевизионное  вещание 	185
 9.2. 	Радиолокация  			195
 =  284  =

Букварь  молодого  радиста  или  введение  в  радиоэлектронику
 9.3. 	Радионавигация  	201
 9.4. 	Радиометеорология  	207
 9.5. 	Радиоастрономия  	210
 9.6. 	Радиоспектроскопия 	215
 9.7 	Мобильная  связь  	221
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ  	227
 ПРИЛОЖЕНИЯ 	229
 Приложение  1.  Хронология  событий 	229
 Приложение  2.  Диапазоны  электромагнитных  волн.  ..  259
Приложение  3.  Диапазоны  частот  для  радиовещания,
 принятые  в  России 	261
 Приложение  4.  Телевизионные  стандарты 	262
 Приложение  5.  Латинский  и  греческий  алфавиты  ....  264
 Приложение  6.  Десятичные  приставки 	266
 Приложение  7.  Фундаментальные  константы  	267
 Приложение  8.  Соотношения  между  значениями
 физических  величин 	268
 Приложение  9  Условные  обозначения  элементов
 на  схемах 	270
 Приложение  10.  Некоторые  математические
 константы  	272
 Приложение  11.  Элементарные  приближенные
 вычисления 	274
 Приложение  12.  Некоторые,  часто  встречающиеся
 функции 	278
 Приложение  13.  Формулы,  которыми  приходится
 часто  пользоваться 	280
 РЕКОМЕНДУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА 	281

Учебное  издание
 Штыков  Виталий  Васильевич
 БУКВАРЬ  МОЛОДОГО  РАДИСТА
или
 ВВЕДЕНИЕ  В  РАДИОЭЛЕКТРОНИКУ
 Главный  редактор  Наталья  Перинская
Выпускающий  редактор  Александр  Баранов
Компьютерная  верстка  Андрей  Гончаров
Редактор-корректор  Светлана  Лебедь
 Подписано  в  печать  10,08.2011  г.
 Формат  60x84/16.  Бумага  офсетная
Уел.  печ.  л.  13,42.  Тираж  300  экз.
 Издательство  «Освита  Украины»
 04136,  г.  Киев,  ул.  Маршала  Гречка,  13,  оф.  218
Свидетельство  о  внесении  в  Государственный  реестр
издателей  ДК  №  1957  от  23.04.2009  г.
 Тел/факс  (044)  507-04-52,  (044)  228-81-29,  (063)  237-59-92.
E-mail:  osvita2005@gmail.com,  www.rambook.ru.
 Издательство  «Освита  Украины»
приглашает  авторов  к  сотрудничеству  по  выпуску  изданий,
касающихся  вопросов  управления,  модернизации,
инновационных  процессов,  технологий,  методических
и  методологических  аспектов  образования
и  учебного  процесса  в  высших  учебных  заведениях.
Предоставляем  все  виды  издательских
и  полиграфических  услуг.

Радиотехнический  факультет
Московского  энергетического  института  (ТУ)
(организован  в  1938  году)
 В  разные  годы  на  факультете  работали:
 Котельников  В.  А.  -  действительный  член  АН  СССР  и  РАН,  один  из  осно¬
вателей  современной  теории  информации  и  радиоэлектроники;
 Кобзарев  Ю.  Б.  -  действительный  член  АН  СССР,  один  из  создателей  оте¬
чественной  радиолокации;
 Богомолов  А.  Ф.  -  действительный  член  АН  СССР  и  РАН,  генеральный
конструктор  радиосистем  космического  назначения;
 Сифоров  В.  И.  -  член  -  корреспондент  АН  СССР,  широко  известный  спе¬
циалист  по  приему  и  обработке  информации.
 Радиотехнический  факультет  МЭИ  подготовил
более  10  ООО  высококвалифицированных  радиоинженеров.
 Среди  них:
 Матюхин  М.  Я.  -  член  -  корреспондент  АН  СССР,  один  из  создателей  пер¬
вых  отечественных  ЭВМ;
 Карцев  М.  А.  -  разработчик  уникальных  вычислительных  систем  специ¬
ального  назначения,  директор  Института  вычислительных  комплексов  и
многие  другие,  внесшие  неоценимый  вклад  в  развитие  отечественной  ра¬
диоэлектроники,  систем  передачи,  приема  и  обработки  информации,  кос¬
мической  связи,  в  укрепление  обороноспособности  страны.
 Радиотехнический  факультет  с  2002  г.  входит  в  состав
Института  радиотехники  и  электроники
имени  В.А.  Котельникова  МЭИ  (ТУ).
 Ведет  подготовку  бакалавров  по  направлениям:
«Радиотехника»,  «Биотехнические  системы  и  технологии»',
магистров  по  направлению
«Радиотехника»;
специалистов  (инженеров)  по  направлению
«Радиоэлектронные  системы  и  комплексы».
 «OceiTa  УкраУни»