ВВЕДЕНИЕ
В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
А.Л. ЗИНОВЬЕВ
Л. И. ФИЛИППОВ
ВВЕДЕНИЕ
В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
РАДИОИНЖЕНЕРА
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Москва „Высшая школа" 1989
ББК 32.84
3-63
УДК 621.396
Рекомендовано Государственным комитетом СССР по на-
родному образованию для студентов радиотехнических спе-
циальностей вузов
Рецензент кафедра антенн и радиопередающих
устройств Taranpoi ского радиотехнического института
им В Д Калмыкова (зав кафедрой д-р техн наук, проф
Б М Петров)
Зиновьев А. Л., Филиппов Л. И.
3-63 Введение в специальность радиоинженера:
Практ. пособие для радиотехн. спец, вузов.—’
2-е изд., перераб и доп.— М.: Высш, шк., 1989.—
207 с.: ил.
ISBN 5-06 000125-3
Излагаются <н ионные целении о юв|>« минном cot 1 очини радио-
техники ее месте и ипролном котийс гие, ин л и тируются <н ионные фи-
зические явления и фунднмен!инниые (.ootHumtHMH, иснолыуемые в
радиотехнике Зннчип'лыюе нннминн» уделено истории развития
радиотехники
Во втором нчдннин (I е IMS г) ИИчиТСЛЬИое внимание
уделено вопросам применении НЩ как имструминт» проектирования
и как аппаратного средств» гонременнык рНДИОСИСГем
2302010000(4309000000)—3S3
3	001(01) —89
180-80
ББК 32.84
6Ф2
ISBN 5-06-000125-3 © Издательство «Высшая школа», 1983
© Издательство «Высшая школа», 1989,
с изменениями
О вы, которых ожидает
Отечество от недр своих
И видеть гаковых желает,
Каких зовет от стран чужих,
О ваши дни благословенны!
Дерзайте ныне ободрены
Раченьем вашим показать,
Что может собственных Платонов
И быстрых разумом Невтонов
Российская земля рождать.
М. В. Ломоносов, 1747
ДОРОГИЕ ЧИТАТЕЛИ!
Выбор специальности почти всегда связан с нача-
лом самостоятельного жизненного пути. Если вы уже
решили, кем стать, если ваш выбор пал на такую за-
мечательную область, которую называют радиотехни-
кой, а часто более обобщенно — радиоэлектроникой,
если вы уже поступили в соответствующее учебное
заведение, то вам предстоит постигнуть многие таинст-
ва этой сложной и очень увлекательной области науки
и техники. На протяжении жизни одного-двух поколе-
ний ее развитие от первых опытов радиотелеграфирова-
ния привело к разработке единой автоматизированной
системы связи, к построению глобальных систем теле-
визионного вещания и применению телевидения в реа-
лизации научных и народнохозяйственных программ.
Без радиотехники немыслимы навигация, наблюдение
пространства, включая дальний космос. В самостоя-
тельную и быстроразвивающуюся науку превратилась
радиоастрономия. Надежно служат людяч линии ра-
диосвязи через искусственные спушики Земли. В на-
стоящее время ни одна экспериментальная наука не
обходится без применения специальных, часто весь-
ма сложных радиоэлектронных установок. Достаточно
указать на такие, как ускорители элементарных частиц,
электронные микроскопы, стандарты частоты и време-
ни, сверхчувствительные индикаторы электромагнитно-
го излучения.
Замечательная особенность радиоэлектроники со-
стоит в том, что с ее помощью можно создавать и ре-
гистрировать колебания с частотами от долей до трил-
лионов герц и мощностями от мегаватт до миллиардных
долей пиковатт. На смену громоздким и неэкономичным
элементам пришли интегральные схемы. Благодаря это-
му теперь целая радиоэлектронная система может раз-
меститься в крохотном объеме.
Радиоэлектроника опирается на новейшие достиже-
ния физики. Это ее питательная среда. Благодаря успе-
хам математических наук и вычислительной техники
созданы методы расчета и прогнозирования характери-
стик сложных радиоэлектронных устройств и систем.
4
От понимания и описания отдельных явлений ученые
пришли к построению общей статистической теории
радиоэлектронных устройств и систем, к обобщен-
ным методам их расчета и проектирования, которы-
ми широко пользуются современные радиоинже-
неры.
Приступающим к изучению радиоэлектроники мо-
жет показаться, что здесь все открыто, изучено и доведе-
но до совершенства. На самом же деле это не так. Дан-
ная наука, как и соответствующая ей область техники,
неисчерпаема, а возможности, которые открываются
для творчества радиоинженеров,— безграничны. Но
для того, чтобы эти возможности были реализованы,
необходимы знания, необходимо настойчиво учиться
и работать.
Желаю вам успехов на выбранном пути!
В. А. Котельников,
академик,
дважды Герой Социалистического Труда,
лауреат Ленинской и Государственных премий СССР
ПРЕДИСЛОВИЕ
В науке нет широкой столбовой дороги,
и только тот может достигнуть ее сия-
ющих вершин, кто, не страшась уста-
лости, карабкается по ее каменистым
тропам.
К. Маркс
Приступая к изучению новой области знаний, человек испы-
тывает естественное желание сначала составить о ней пред-
ставление в общих чертах. Такое предварительное знакомст-
во позволяет понять взаимосвязь ее отдельных частей
и в дальнейшем лучше организовать процесс углубленного
изучения. Иными словами, прежде чем подойти ближе
к объекту нашего интереса, весьма полезно и, более того,
необходимо обозреть его издали как целое.
Книга «Введение в специальность радиоинженера» явля-
ется ознакомительным курсом для двух категорий молоде-
жи. Она написана для студентов, уже избравших радиотехни-
ку своей специальностью, а также может быть полезной
молодежи, еще не выбравшей специальность, но стремящейся
определить свой выбор. Именно с учетом этой, второй, катего-
рии читателей ведется изложение некоторых разделов книги.
Одна из трудностей, с которыми столкнулись авторы,—
определение «границ» радиотехники. Эта трудность, по-види-
мому, объективна. Еще несколько десятилетий назад радио-
техника хорошо «вписывалась» только в связь без проводов.
Сегодня существуют и кабельные системы (связные, телеви-
зионные). Во многих случаях, например при разговоре по
телефону или при отправлении телеграммы, сигналы распро-
страняются не только по кабелю, ио и в открытом пространст-
ве или переносятся с использованием радиорелейных стан-
ций. Прогресс общества без радиотехники (радиоэлектрони-
ки) просто невозможен. Радиоэлектронику используют в раз-
личных научных, в том числе и в космических исследованиях,
в авиации, на флоте, в медицине, метеорологии, геологии,
промышленности и сельском хозяйстве.
Знания, накопленные в каждой области радиотехники,
столь велики, что сегодня нельзя быть специалистом по ра-
диотехнике вообще. И все же понимание ее основных при-
нципов является условием успешной, творческой работы
в любом направлении радиоинженерной деятельности. Чтобы
усвоить основные принципы радиотехники, необходима пре-
6
жде всего соответствующая физико-математическая и фило-
софская база.
Кроме знания теории радиоинженер должен обладать
определенными практическими навыками. Поэтому в книге
рассказывается о характере будущей работы радиоинженера.
Понять, как развивалась радиотехника, можно, лишь по-
нимая существо радиотехнических процессов. Поэтому курс
начинается не с исторического обзора, а с изложения физиче-
ских основ радиотехники, после чего следуют исторические
аспекты.
Знакомясь с характером будущей деятельности, полезно
представить, какие знания необходимо приобрести. Поэтому
главы «Наука и производство радиоаппаратуры» и «Радио-
техническая отрасль народного хозяйства» в книге предваря-
ют главу «На пути к званию радиоинженера». Второе издание
существенно переработано и дополнено. В частности, введены
две новые главы «Элементная база радиоэлектронной аппара-
туры» и «Наши помощники — ЭВМ».
Настоящий курс не может дать глубоких знаний по ра-
диотехнике. Однако авторы не сочли возможным ограничить-
ся лишь общими представлениями о процессах без пояснения
их физического смысла, а иногда и математического описа-
ния. Главы 1, 2, 4 и 5 написаны д-ром техн, наук, проф.
Л. И. Филипповым, главы 3, 6—8 — каид. техн, наук, проф.
А. Л. Зиновьевым.
Авторы благодарят рецензентов проф. Б. М. Петрова, до-
центов В. Г. Обидовского и Г. В. Юханова за внимательное
прочтение рукописи и полезные советы, а также В. А. Урвало-
ва, руководителя секции развития радиотехники, электроники
и связи Ленинградского областного правления НТОРЭС
им. А. С. Попова, за уточнение ряда фактов и событий в исто-
рии радиотехники.
Авторы
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАДИОТЕХНИКИ
Кто ясно видит величие чужой мысли,
тот и сам поднимается до того же уров-
ня и возносит мысль свою на ту же
высоту.
М. Монтень
1.1.	С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ РАДИОТЕХНИКА
При ответе на этот вопрос можно было бы сказать, что радио-
техника, как и электротехника, начинается с движения элект-
ронов. Действительно, множество движущихся электронов
образуют электрический ток, а все процессы в радиотехнике
связаны с токами и напряжениями или магнитными и элек-
трическими полями. Однако такой ответ был бы слишком
общим.
Еще несколько десятилетий назад можно было сказать,
что радиотехника отличается от электротехники использова-
нием более высокочастотных колебаний. Но сегодня это не
совсем верно, так как в радиотехнике используют колебания
частотой вплоть до единиц герц, которые в электротехнике не
используются..
Может быть радиотехника — это техника передачи на
расстояние сообщений: речи, музыки, изображений, теле-
грамм? Этот ответ более точен, но не полой, потому что мето-
ды радиотехники используются также для передачи и пре-
образования энергии, в технологических процессах обработки
металлов и других материалов (закалка, сушка), в медицине,
биологии, химии и других областях, где более существенна
энергетическая, а не информационная сторона явлений.
Может быть, радиотехника — это «слаботочная» техника,
где токи, протекающие в приборах, измеряются тысячными
долями ампера? Однако и это определение неверно для се-
годняшних радиотехнических устройств. Например, токи в ан-
теннах и оконечных (выходных) каскадах радиопередатчи-
ков могут составлять сотни ампер, а в импульсных (кратков-
ременных) режимах достигать и значительно больших
значений. Кроме того, начаты- исследования о передаче сол-
нечной энергии от космических фотоэлементов на Землю
с помощью радиоволн, сконцентрированных в узкие пучки.
Здесь радиотехнические приборы не уступают по мощности
устройствам энергетики.
8
Трудно определить, где начинается радиотехника, точнее,
где она выделяется из электротехники! Еще более трудно
отделить §е от электроники — области, которая повседневно
и повсеместно переплетается с радиотехникой. Часто их даже
сознательно объединяют. Так, один из ведущих институтов
Академии наук СССР называют Институтом радиотехники
и электроники; один из вузов Москвы — Институтом радио-
техники, электроники и автоматики; широко известен научный
журнал «Радиотехника и электроника». Во многих книгах,
журнальных статьях и устных выступлениях радиотехника
и электроника сливаются в одно слово — радиоэлектроника.
И все-таки радиотехника в отличие от электротехники,
электроники, автоматики и смежных «электронных» дисцип-
лин имеет достаточно ярко выраженный особый признак.
Большинство радиотехнических систем основано на непосред-
ственном использовании электромагнитного поля или в дру-
гой терминологии радиоволн для передачи информации
(связь, вещание, телевидение) или ее извлечения (радиоло-
кация, радиотелеизмерения и др.). Собственно слово «радио»
и означает излучение.
Электромагнитное поле излучения было открыто сравни-
тельно недавно, около 100 лет назад. За истекшее столетие
это открытие привело к существенным изменениям в жизни
общества.
1.2.	КАК ВОЗНИКАЕТ ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Процесс возникновения и распространения в пространстве
электромагнитного поля излучения относится к наиболее
сложным явлениям природы. Однако общее представление
о теории поля хотя и упрощенное, можно получить на основа-
нии известных из средней школы понятий электрического
и магнитного полей и явлений индукции.
Вспомним закон индукции: при взаимном движении со
скоростью v проводника длиной I и магнитного поля напря-
женностью Н в проводнике возникает электродвижущая сила
индукции (ЭДС индукции)
9—p.Hlv,	(1.1)
где [х — магнитная проницаемость среды. Направление ЭДС
и вызываемого ею тока определяется по известному правилу
правой руки. Наведенная и появившаяся ЭДС создает в про-
воднике электрическое поле напряженностью
9
E = -y-=[Wtf.	(1.2)
9
Действительно, перемещая некоторый заряд q, ЭДС Э со-
вершает работу A = q3 = q\i,Hlv. Так как работа в то же
время есть произведение силы (действующей со стороны
электрического поля на заряд) на путь, а сила, действующая
на единичный заряд, есть напряженность электрического по-
ля Е, получаем соотношение (1.2). Его можно толковать так:
движение магнитного поля в направлении, нормальном его
силовым линиям, вызывает появление электрического поля,
нормального направлению вектора Н и направлению движе-
ния (рис. 1.1). Мнемоническое правило таково: при вращении
вектора Е к вектору Н против часовой стрелки вектор скоро-
сти v направлен по движению правоходового винта.
Согласно другому основному закону электротехники дви-
жущиеся заряды, т. е. по существу электрический ток, вы-
зывают появление магнитного поля. Так, если прямолинейный
проводник с зарядом q\ на единицу длины движется со скоро-
стью v (что эквивалентно протеканию тока i — qiv), то вокруг
проводника создается магнитное поле с концентрическими
силовыми линиями напряженностью
Я = 9]и/(2лг),	(1.3)
где г — расстояние до рассматриваемой точки от оси про-
водника. Направление вектора Н определяется по правилу
винта. Но одновременно с зарядом qi связано электрическое
поле напряженностью
Е=<71/(2лге),	(1.4)
где е — диэлектрическая проницаемость среды. Вектор Е нап-
равлен нормально оси проводника.
Из (1.3) и (1.4) получаем, что
Рис. 1.1. Взаимное распо-
ложение векторов электри-
ческого поля, создаваемо-
го движущимся магнит-
ным полем
Рис. 1.2 К пояснению со-
здания магнитного поля
движущимся электриче-
ским полем
10
Это соотношение можно толковать так: движение элек-
трического поля в направлении, нормальном его силовым
линиям, вызывает появление магнитного поля, вектор Н кото-
рого нормален вектору Е и вектору скорости v. Эта ситуа-
ция показана на рис. 1.2.
Обратим внимание на то, что взаимное расположение
векторов Е, Н и v одинаково (см. рис. 1.1 и 1.2).
Не могут ли электрическое и магнитное поля, образован-
ные в некоторой точке пространства токами в проводниках,
существовать и распространяться в нем, взаимно поддержи-
вая друг друга? Чтобы это произошло, необходимо, чтобы
напряженность поля Е в уравнении (1.2) была равна на-
пряженности поля Е в уравнении (1.5). Тогда
Е = pHv — pe,vEv или о = 1 /д/ец.
Совокупность взаимосвязанных движущихся электриче-
ского и магнитного полей называется электромагнитным по-
лем излучения. Это означает, что поле излучения, образован-
ное в некоторой области пространства, может распростра-
няться со скоростью, которая совпадает со скоростью света
в рассматриваемой среде.
Электромагнитное поле излучения было обнаружено во-
круг отрезка проводника с изменяющимся в нем током — так
называемого диполя. Картина электромагнитного поля (в се-
чении плоскостью рисунка), образованного диполем АВ,
в фиксированный момент времени показана на рис. 1.3. Сило-
вые линии электрического поля Е показаны сплошными лини-
ями. Силовые линии магнитного поля И лежат в плоскостях,
нормальных оси диполя. Их пересечения с плоскостью ри-
сунка отмечены кружками с точками (если вектор Н на-
правлен на читателя) и крестиками (если он направлен от
читателя). Предполагается,
периодически по синусои-
дальному закону. При этом
в пространстве образуется
движущееся электромагнит-
ное поле с периодическим
повторением во времени зна-
чений напряженности элек-
трического и магнитного по-
лей в фиксированной точке
пространства. На определен-
ном расстоянии X, называе-
мом длиной волны, фазы
колебаний поля одинаковы.
что
ток в диполе изменяется
Рис 1.3 Мгновенная картина
электромагнитного поля вокруг
диполя АВ (в верхнем полупро-
странстве)
11
Очевидно, что
K = c/f,	(1.6)
где с — скорость света в свободном пространстве, f — часто-
та колебаний тока в диполе.
Распространяясь, поле излучения уносит энергию, вос-
полняемую источником тока, питающего диполь. Соответству-
ющая ей мощность Р (энергия, переносимая полем за секун-
ду) называется мощностью излучения. Если бы мощность
Р излучалась равномерно во всех направлениях, то плотность
потока мощности (мощность, проходящая через единицу по-
верхности сферы) была равна
П = Р/(2лг2),	(1.7)
где г — радиус сферы. Анализ показывает, что плотность
потока мощности электромагнитного излучения пропорцио-
нальна квадрату напряженности электрического поля:
П = Е7(120л).	(1.8)
Из (1.7) и (1.8) получаем, что
Е = у/зОР/г.	(1.9)
Если Р выразить в ваттах, г — в метрах, то Е имеет размер-
ность вольт на метр (В/м).
Важнейшей особенностью поля излучения является его
убывание обратно пропорционально лишь первой степени
расстояния от источника излучения (напомним, что электро-
статические поля убывают пропорционально второй степени
расстояния). Именно эта зависимость делает передачу со-
общений на большие расстояния с помощью электромагнит-
ных волн практически выполнимой при реально достижимых
мощностях излучения Р.
Заметим, что предположение о равномерном излучении
мощности Р во всех направлениях весьма условно. Теория
и эксперимент показывают, что короткий диполь, длина кото-
рого /Д<Х, в направлении радиус-вектора г создает напря-
женность поля
I I	II
Tsin0’ w=v-rsin0’ <L1°)
2ecr A	2r A
где I — ток в диполе.
Векторы E и H (рис. 1.4, а) лежат в плоскости, нормаль-
ной радиусу-вектору г, причем вектор Е лежит в плоскости,
12
Рис. 1 4 Распределение поля вокруг излучающего диполя
проходящей через диполь и вектор г. Положение точки на-
блюдения А определяется углами 0, а и расстоянием г *.
Из выражения (1.10) ясно, что излучение обладает на-
правленностью в вертикальной плоскости (зависит от значе-
ния угла 0) и одинаково во всех направлениях в горизонталь-
ной плоскости ’(не зависит от а). Это обстоятельство учиты-
вают, вводя понятие диаграмм направленности диполя
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На рис. 1.4, б
видно, что в направлении оси Z (вдоль диполя) излучение
отсутствует. Оно достигает максимума в направлении, нор-
мальном диполю, когда 0 = л/2. При заданном 0 излучение во
всех направлениях, характеризуемых углом а, одинаково.
Такое излучение называют всенаправленным в экваториаль-
ной плоскости.
Понимание явлений, происходящих в коротком диполе,
позволяет рассмотреть устройство реальных антенн
1.3.	ПРОСТЫЕ АНТЕННЫ
С помощью выражений (1.9) и (1.10) можно найти излучен-
ную в пространство мощность
Р = 80л2/2(/д/Х)2.	(1.11)
Для инженерных расчетов удобно представить дело так, буд-
то эта мощность поглощается в некотором резисторе R%, со-
* В дальнейшем вы узнаете, что приведенные рассуждения вер-
ны, если расстояние т е для так называемой дальней зоны.
13
противление которого называют сопротивлением излучения
диполя (антенны). Так как мощность P = I2R^, то из (1.11)
нетрудно найти, что
/?2 = Р//2 = 80л?(/д/Л)2.	(1.12)
Чем больше сопротивление излучения антенны, тем большую
мощность она излучает в пространство при том же токе и тем
больше напряженность поля в точке приема. Из выражений
(1.10) и (1.12) видно, что для увеличения мощности излуче-
ния Р выгодно увеличивать длину диполя /д, точнее, отноше-
ние /д/Л. Однако при больших значениях этого отношения на-
чинают сказываться явления, существенно изменяющие свой-
ства диполя, который теперь будем называть антенной —
специальным устройством для создания поля излучения.
При заданном напряжении источника высокочастотных
колебаний ток на различных участках антенны оказывается
неодинаковым по значению и фазе (рис. 1.5, а). На рисунке
расстояние / отсчитывается от «центра» источника колеба-
ния, который считаем бесконечно малым по размерам. Значе-
ния тока по сечениям диполя отложены по горизонтальной
оси. Видно, что на концах антенны существует минимум тока.
Причину этого явления можно понять, если рассматривать
антенну как результат «развертывания» двух проводников,
этапы которого показаны на рис. 1.5, б.
Совокупность двух близко расположенных проводников
является линией или с и ст е м о й с распределенными
параметрами, так как каждый элементарный участок А/
по линии обладает емкостью АС, индуктивностью А/, сопро-
тивлением i\R и проводимостью AG (рис. 1.5, в). Понятно, что
Рис. 1.5. Распределение тока по длине антенны и об-
разование антенны путем развертывания двух про-
водников
14
значения токов и напряжений в начале и конце каждого эле-
ментарного участка А/ различны из-за утечки тока через
емкость АС и проводимость AG и падения напряжений на
индуктивности АС и сопротивлении А/?. В соответствии с за-
конами Кирхгофа и законом Ома приращения напряжения
и тока на участке А/
+ &L~, Ы = иЛв tttV dZ,
dr	AC J
где через и и i обозначены напряжение и ток в начале
участка, dZ/df и \i dZ— производная тока (скорость измене-
ния тока во времени) и интеграл тока (т. е. заряд). Чтобы
определить напряжение и ток на любом участке на расстоя-
нии I от места возбуждения антенны, необходимо «просумми-
ровать» колебания, происходящие на каждом участке, устре-
мив длину А/ к нулю, а число элементов к бесконечности.
Такой процесс называется интегрированием уравне-
ний. Он используется при анализе различных явлений и изу-
чается в курсе высшей математики.
Результат интегрирования этих уравнений показывает,
что от источника по линии распространяются бегущие волны
тока и напряжения. Механическим аналогом такой линии
является гибкий шнур, один конец которого колеблется
и вдоль которого распространяются колебания. В конце ли-
нии может происходить отражение электрической энергии,
в результате чего создается обратная волна. Фазы колебаний
обеих волн в каждой точке линии различны. В результате их
сложения образуется стоячая волна, амплитуда которой
различна в каждой точке линии, точнее, повторяется через
интервалы Х/2, если длина линии больше Х/2. Точки, в кото-
рых прямая и отраженная волны взаимно компенсируются,
называют узлами (точка А на рис. 1.5, а). В пучно-
стях прямая и отраженная волны складываются (точка Б).
Более детальное рассмотрение показывает, что вдоль линии
образуется также непрерывно бегущая волна, которая уносит
часть энергии излучения в пространство.
Вернемся к явлениям в антенне. Ясно, что каждый эле-
ментарный участок антенны создает свое поле излучения в со-
ответствии с амплитудой и фазой тока в нем. Полная на-
пряженность поля на любом расстоянии от излучателя (дипо-
ля) и в любом направлении равна сумме элементарных полей.
Подробное рассмотрение показывает, что суммарное поле
Е (или И) имеет существенно иное распределение в про-
странстве по сравнению с полем элементарного диполя. При
этом диаграмма направленности, т. е. зависимость
15
Рис. 1.6. Диаграммы направленности антенн различной длины
£ от 0 (или И от 0), существенно зависит от значения отно-
шения /А/Х (где /д — длина антенны). Так, на рис. 1.6 по-
казаны диаграммы направленности антенн различной длины.
Видно, что при /д^Х, например, изменяется направление
максимумов излучения в вертикальной плоскости, их оказы-
вается два (рис. 1.6, б). При /А = 1,5 Л диаграмма направлен-
ности состоит уже из трех «лепестков» (рис. 1.6, в).
Если же длина антенны постепенно увеличивается от
/д<СХ, то мощность концентрируется в направлении максиму-
ма излучения (0 = л/2 на рис. 1.6, а). Это свойство антенны
описывают, вводя коэффициент направленности
антенны D. При этом поле излучения (В/м) в макси-
муме в соответствии с (1.9) запишем как
£=д/ЗОРО/г,
или иначе поле излучения антенны (мВ/м)
E=\73^jPD/r,	(1.13)
где Р берется в кВт, г — в км. Для короткого диполя D= 1,5.
Из приведенного рассмотрения видно, что размеры эф-
фективно излучающих антенн должны быть соизмеримы
с длиной волны Х= с//. Так как очень длинные (точнее, высо-
кие) антенны создавать технически сложно, то становится
ясным, почему радиотехника — это в основном техника высо-
ких частот. Низкочастотные колебания, например колебания
в электросети, соответствуют очень длинным волнам (при f—
= 50 Гц Л = 6000 км). При реальной высоте антенны, напри-
мер 100 м, отношение /А/Л~ 10-4. Обнаружить излучение
такой антенны на расстоянии очень трудно.
1.4.	КАК ИЗЛУЧАЮЩАЯ АНТЕННА
ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ СО СРЕДОЙ
До сих пор предполагалось, что антенны находятся
в «пустом» пространстве. Реально антенны расположены
16
Рис. 1.7 К пояснению отражения радиоволн от земной по-
- верхности
вблизи поверхности Земли, чаще всего на сравнительно не-
большом расстоянии от нее. При этом на образование поля
излучения в месте приема оказывают влияние три фунда-
ментальных физических явления: отражение электромагнит-
ных волн от поверхности Земли, дифракция и преломление
волн в ионизированных слоях атмосферы.
Аналогично тому, как световые волны отражаются от
окружающих предметов, радиоволны, излученные антенной,
отражаются от поверхности Земли. На рис. 1,7, а показаны
лучи (направление распространения поля), идущие от ан-
тенны А, расположенной над земной поверхностью. Луч,
падающий в точку О\ (или О2, Оз), отражается от Земли по
законам оптики (угол падения равен углу отражения). Так
как Земля является не идеальным «зеркалом» и обладает
определенными электрическими характеристиками (проводи-
мостью а и диэлектрической постоянной ег), то напряжен-
ность поля до отражения (£|) и после отражения (£2) раз-
лична и по амплитуде, и по фазе. Поэтому говорят, что Земля
обладает определенным коэффициентом отражения р, харак-
теризующим и ослабление поля при отражении, и измене-
ние его фазы.
Коэффициент р зависит от угла падения ч|>, длины волны
Л, свойств Земли (а, е,) и поляризации волны, т. е. направле-
ния вектора Е по отношению к поверхности Земли (лежит ли
он в горизонтальной или вертикальной плоскости). На
рис. 1,7,6 показана ориентировочная зависимость модуля
коэффициента отражения p = £2/£j от угла падения ф для
значений А, от 2 до 2000 м.
В точку приема приходят волны, отраженные под разны-
ми углами от поверхности Земли (см. рис. 1.7, а), и волны,
распространяющиеся по направлению прямой видимости.
В результате картина поля может иметь сложный характер,
а напряженность сильно зависеть от положения точки прие-
ма (рис. 1.7, в). Следствием этого может стать неустойчи-
17
Линия Дифрагирующий
Рис. 1 8 К пояснению явления
дифракции радиоволн и появле-
ния поля за линией горизонта
вый прием при движении приемника (например, на борту
самолета).
Рассмотренный случай образования поля излучения имеет
место в зоне прямой видимости, когда между пере-
дающей и приемной антеннами нет препятствий распростра-
нению радиоволн. Иная картина складывается при распро-
странении волн «за горизонт». Благодаря известному явле-
нию дифракции волн (огибания препятствий) поле Е в точке
приема за горизонтом не равно нулю, хотя и сильно ослабле-
но (рис. 1.8). Это явление учитывается путем введения мно-
жителя ослабления F в формулу для поля излучения:
£=-^5—Л	(1.14)
Множитель ослабления может быть вычислен теоретиче-
ски и определен экспериментально. Его значение зависит от
длины трассы, радиуса Земли, длины волны и электрических
свойств ее поверхности В частости, чем короче длина волны,
тем слабее явление дифракции и больше ослабление поля
в точке приема. К примеру, декаметровые (короткие) волны
практически не обнаруживаются уже на расстояниях в де-
сятки километров, метровые и более короткие волны распро-
страняются только в пределах прямой видимости.
Как же осуществляется коротковолновая связь на боль-
шие расстояния, вплоть до связи между антиподами? Для
понимания этого необходимо рассмотреть явление прелом-
ления волн в ионосфере.
Ионизированные слои атмосферы образуются в основном
в результате ультрафиолетового излучения Солнца. Сложная
зависимость температуры атмосферы от высоты и изменение
ее плотности с увеличением высоты приводят к тому, что
ионизация, характеризуемая числом электронов в единице
объема, изменяется не монотонно, а образуются четыре явно
выраженных ионизированных слоя. Они получили
условные обозначения Е, Ft, Fz, D. На рис. 1.9, а показан
типичный график распределения концентрации электронов
N по высоте h. Из него видно, что слой D, например, распола-
гается на высоте примерно 60...80 км, слой Е — на высоте
18
Рис. 1.9. Графики распределения концентрации электронов
в ионосфере и характер распространения радиоволн в ней
(------------------ — ночь; — — — — День)
100... 120 км, а слои Ft и F2 занимают области на высоте
примерно от 200 до 450 км от поверхности Земли.
В результате чередования освещенности Земли Солнцем
(день, ночь), изменения интенсивности солнечного излучения
и процессов рекомбинации электронов и ионов положение
ионизированных слоев очень изменчиво. Так, ночью слои
D и Е практически исчезают. Высота слоев также может
значительно изменяться.
Наличие ионизированных слоев существенно изменяет
картину поля по мере распространения радиоволн от переда-
ющей антенны к точке приема. Как и световые волны, радио-
волны претерпевают преломление. Коэффициент преломления
лучей зависит от диэлектрической проницаемости вещества.
Ионизированный же слой является полупроводящей средой,
для которой
e,~l-80,8JV/f2.	(1.15)
Из (1.15) видно, что чем больше тем меньше ег. Ко-
эффициент преломления и = д^.
Так как значение N возрастает с увеличением высоты h,
то направление луча постепенно искривляется (рис. 1.9,6).
Если принять, что луч падает на нижнюю границу слоя под
углом <ро, а е,= 1 (для воздуха), то из закона преломления
[ивозд sin фо = «н sin (л/2), где ии — коэффициент преломления
ионосферы] можно вывести условие возвращения луча к по-
верхности Земли:
19
sin <p0 = д/1-80,8 N/f
(в точке возврата <ро = 9О° , ^ВОЗД- 1 ) •
Из приведенных соотношений видно, что чем короче
длина волны, тем меньше преломление при прочих равных
условиях.
Теперь можно определить наивысшую частоту, при кото-
рой луч, точнее энергия луча, еще возвратится на Землю:
/80,8^ах(1+2Лг/а)
/мпч— \ /	.2	(1.16)
у	sin ф0 + 2/гг/а
называемую максимально применимой часто-
той. В формуле (1.16) Nmax — наибольшая концентрация
4 электронов в ионизированном слое; hr — высота границы
ионосферы; а — радиус Земли.
На рис. 1.9, в показаны траектории лучей при нескольких
различных частотах, причем частота ft соответствует макси-
мально применимой частоте. При ни в одной точ-
ке Земли не будет зафиксировано поле излучения антен-
ны Ai (если, конечно, пренебречь другими путями распро-
странения).
Формула (1.16) неоднозначна вследствие зависимости
/ч„ч от фо- Поэтому вводят понятие критической
частоты, которая является максимально применимой
частотой при фо = л/2. Очевидно, что fKp = ~^80,8Afmax и пред-
ставляет собой наинизшую из всех максимально применимых
ч астот.
Если же выбрать фо = О (луч направлен вдоль линии
горизонта), то получим второе максимально возможное (при
данном ЛГтах) значение f„m: f„n4 max —д/80^таха/(2/гг). Ясно,
что для заданной трассы при заданных значениях Л/тах и фо
может и существовать, а может и не существовать значение
гаах> ПРИ котором возможна радиосвязь. Так как
значения Л/тах и фо от нас не зависят, то для непрерывной
длительной радиосвязи между заданными пунктами необ-
ходимо время от времени производить смену рабочих час-
тот.
Так как в ионосфере происходит не только преломление
лучей, но и поглощение энергии (особенно в слоях D и Е), то
даже при создании условий возвращения лучей поле их в точ-
ке приема может быть очень слабым. Это значит, что линия
передачи сигналов может практически не образоваться.
20
1.5. ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ РАДИОЛИНИЙ
НА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ
Создать некоторое минимально необходимое поле излучения
можно в принципе на любой частоте. Причем полная мощ-
ность излучения при заданных (экономически целесообраз-
ных) размерах антенн возрастает с ростом частоты,
т. е. с уменьшением длины излучаемой волны. При этом для
окончательного выбора длины волны необходимо принять во
внимание условия распространения радиоволн, зависящие,
как было показано, в основном от трех факторов, а также от
интенсивности помех, скорости передачи сообщений и др.
Рассмотрим особенности образования радиолиний для
различных диапазонов длин волн. В радиовещательных при-
емниках радиоволны условно разделены на длинные (при-
близительно от 2000 до 600 м), средние (600...200 м), ко-
роткие (100...10 м) и ультракороткие (короче 10 м). Более
обоснованным и узаконенным государственным стандартом
является деление волн на километровые, гектометровые, де-
каметровые и т. д. вплоть до субмиллиметровых. Более ко-
роткие волны относятся к световым. Следует, конечно, пони-
мать, что четкой границы между смежными диапазонами не
существует. Например, пограничная длина волны 100 м мо-
жет иногда распространяться как гектометровая, а иногда
как декаметровая волна.
Для километровых волн всегда выполняется соотношение
/д/А<^1. Соответствующие антенны для них строят в виде
вертикальных проводов, точнее мачт или башен, изолирован-
ных от Земли. Вокруг аитениы создается заземление — систе-
ма радиальных проводов для уменьшения потерь в плохо про-
водящей Земле. Лучи, направленные к ионосфере под боль-
шими углами фо, в ней полностью поглощаются, не отражаясь
к Земле. Поэтому поле в точке приема при расстоянии связи
около 1000 км образуется только за счет дифракционных
процессов, ослабляясь при этом из-за поглощения в Земле.
При расстояниях, больших 1000 -км, в точку приема про-
ходят две волны: излученная антенной под малыми углами фо
и частично отраженная от нижних слоев ионосферы (слоя Е).
Из-за малого «вклада» отраженной от ионосферы волны поле
в точке приема получается устойчивым, мало зависящим от
времени суток и года (хотя слабо выраженный «суточный
ход» с усилением поля ночью наблюдается).
Недостатком длинноволновой радиолинии является пло-
хая излучательная способность антенн. Так как сопротивле-
ние излучения антенны невелико, для получения необходимой
21
мощности излучения требуется создать в ией очень большие
токи. Сопротивление же потерь в антенне (и заземлении)
оказывается больше сопротивления излучения. Это приводит
к тому, что большая часть подведенной энергии не излучает-
ся, а переходит в теплоту (низкий КПД антенны).
Длинные волны целесообразно использовать для созда-
ния систем устойчивого радиовещания и связи на большие
расстояния. Они могут оказаться незаменимыми для связи
под водой (где плохо распространяются волны более высоких
частот).
На распространение гектометровых (средних) волн
(100...1000 м) влияют в основном три фактора: дифракция,
поглощение в Земле и преломление в ионосфере. Волны этого
диапазона разными путями достигают места приема в днев-
ные и ночные часы. Дием «пространственные» лучи (идущие
под углом ф0>0 к линии горизонта) полностью поглощаются
слоем D ионосферы. Поле в точке приема создается за счет
дифракции, которая, однако, в этом диапазоне проявляется
слабее. Потери же энергии при поглощении в Земле воз-
растают из-за возрастания частоты. Это приводит к тому, что
при реально используемых энергиях излучения дальность
связи составляет лишь сотни километров (над морем до
1000 км). В ночные часы слой D исчезает, а в слое Е частич-
но преломляются волны, идущие к Земле. Из-за изменения
плотности слоя Е флуктуирует и напряженность поля,
т. е. наблюдают «замирания» поля. Траектория распростра-
нения гектометровых волн показана на рис. 1.10, а, а типич-
ная временная зависимость напряженности поля — на
рис. 1.10,6.
Замирания, или фединг, могут наблюдаться также из-
за взаимодействия «пространственных» и «земного» лучей,
пришедших в одну точку. Для уменьшения этого явления
используют антифединговые антенны, диаграмма направлен-
ности которых для уменьшения доли энергии, излучаемой
Рис. 1.10. К пояснению эффекта «замираний» поля:
1 — земная волна; 2 — пространственная волна
22
в сторону ионосферы, вытянута в направлении линии гори-
зонта.
Антенны гектометровых волн по устройству в основном
такие же, как и антенны километровых воли. Однако из-за
увеличения отношения /А/Л возрастает сопротивление излуче-
ния и КПД антенн.
Гектометровые волны используют для связи на расстоя-
ния до 1000 км для радиовещания и связи, на флоте и в авиа-
ции. На волне Х = 600 м передают международный сигнал
бедствия «SOS».
Существенные изменения в линии связи происходят на
декаметровых (коротких) волнах (Х= 100...10 м). Явление
дифракции при передаче таких волн не существенно,
в частности, из-за резкого возрастания поглощения энергии
в Земле. Поле в точке приема создается в основном за счет
отражения от слоев D, Е, Fi и Ft (слои D и Е вызывают так-
же наибольшее поглощение). Конструкции антенн, использу-
емых на коротких волнах, разнообразны, однако они по-
прежнему представляют систему проводов.
При длине волн в десятки метров уже сравнительно про-
сто построить антенны в четверть или половину длины волны
и, таким образом, отчасти «управлять» диаграммой направ-
ленности. КПД коротковолновых антенн существенно воз-
растает.
Ход лучей на декаметровых волнах показан на рис. 1.11.
К антенне Аа в точке приема лучи могут прийти несколькими
путями (луч 1 претерпел преломление в слое F, луч 2 — двук-
ратное преломление и отражение от Земли в точке Б). В ре-
зультате флуктуации плотности и высоты слоев и взаимодей-
ствия лучей на декаметровых волнах, как правило, наблюда-
ются глубокие замирания и даже полное пропадание связи
в течение нескольких минут.
Для круглосуточной связи на декаметровых волнах не-
обходимо производить периодическую смену рабочих частот
в соответствии с состоянием ионосферы. Для облегчения
связи создаются специальные
службы наблюдения за ионо-
сферой (путем ее зодирова-
ния радиоимпульсами). Опыт
показывает, что благоприят-
ные условия прохождения
волн днем чаще всего склады-
ваются на волнах 10...25 м, а
ночью — на волнах 35...70 м
(«дневные» и «ночные» вол-
Рнс. 1.11. Типичный ход лучей
на коротких волнах
23
ны). Утром и вечером на рассматриваемой трассе необходи-
ма частая смена длины волн.
В диапазоне декаметровых волн на создание поля влияет
и ряд других явлений, таких, как солнечные вспышки, рассея-
ние волн на мелких неоднородностях ионосферы, «расщепле-
ние» (разделение) лучей из-за наличия магнитного поля
Земли. Для борьбы с замираниями поля в месте приема на
декаметровых волнах используют специальные методы, кото-
рые изучаются в курсе радиотехники.
Несмотря на ряд недостатков, диапазон КВ широко при-
меняют при создании протяженных (магистральных) линий
радиосвязи. На коротких волнах в определенных узких под-
диапазонах разрешена также радиолюбительская связь. Ин-
тересно отметить, что на заре развития радиотехники, когда
еще не было известно о существовании ионосферы, короткие
волны считались непригодными для радиосвязи и были пол-
ностью «отданы» радиолюбителям.
Для метровых волн (1...10 м) практически отсутствует
явление дифракции, и поэтому они распространяются в пре-
делах прямой видимости, в том числе и отражаясь от Земли
с потерей части энергии на поглощение. Из элементарных
геометрических соотношений можно определить, что расстоя-
ние прямой видимости между антеннами, расположенными на
высотах h\ и /г2 (рис. 1.12, а), г0»3,57(д^ц+д^). Здесь,
если hi и hi выражены в метрах, то г() — в километрах. Для
увеличения расстояния связи выгодно, чтобы антенны были
расположены как можно выше. При этом происходит сложе-
ние прямого 1 и отраженного 2 лучей в точке приема
(рис. 1.12, б). Теория и практика показывают, что в диапазо-
не метровых воли для связи выгоднее применять волны гори-
зонтальной поляризации и предельно увеличивать высоту
расположения антенн.
Если антенны метровых волн используют для радиовеща-
ния, то они могут быть всенаправленными. Однако
в ряде случаев целесообразно концентрировать излучение
в направлении корреспондента. Для этого используют м но-
ft
Рис. 1.12. К пояснению распространения метровых волн
Линия горизонта
h
24
$Н антенны К источнику	ДН антенны	' ДН диполя
a)	S)
Рис. 1.13. Многовибраторная антенна и ее диаграмма направлен-
ности
уовибраторные антенны (рис. 1.13, а). В них к основ-
ному вибратору 2 подведена энергия от передатчика и его
диаграмма направленности (ДН) имеет в горизонтальной
плоскости вид восьмерки (обозначена штриховая линия на
|рис. 1.13,6). Излучение основного вибратора возбуждает
колебания в рефлекторе 3 и директорах 1,
и оии также начинают излучать. Подбирая длину вспомога-
тельных вибраторов и расстояние между ними, можно до-
биться того, что поле будет усиливаться в направлении ди-
ректоров и очень сильно ослабляться в направлении рефлек-
тора (сплошная линия на рис. 1.13,6). При этом коэффици-
ент усиления антенны Д^>1.
Хотя дифракция на метровых волнах очень слаба, с по-
вышением чувствительности радиоприемников удается обна-
ружить очень слабое поле и за линией горизонта (степень
ослабления поля зависит от расстояния и длины волны).
Кроме дифракции вклад в это поле вносит рефракция (пре-
ломление) волн в атмосфере, когда лучи распространяются
не по прямым линиям, а по дугам.
На волнах короче 4 м начинает существенно сказываться
рассеяние радиоволн на малых неоднородностях атмосферы
и в слое Е ионосферы, аналогичное рассеянию световых волн
на каплях тумана. В результате поле оказывается очень
слабым, но остается по-прежнему устойчивым. При повы-
шении мощности передатчиков до нескольких киловатт воз-
можна связь на расстояния до нескольких тысяч километров.
Интересно отметить возможность образования радиоли-
нии на метровых волнах между весьма удаленными пунктами
за счет отражения волн от ионизированных участков атмос-
феры, создаваемых метеорами и метеоритами. Такие ионизи-
рованные участки существуют лишь несколько секунд, а за-
тем практически исчезают. Однако так как в атмосферу
ежеминутно попадает большое число метеоритов (многие из
них не видны даже ночью), то можно осуществить достаточно
эффективную «прерывистую» (во времени) связь. За появле-
25
Рис. 1.14. Параболическая ан-
тенна
цинльные остроиаправленные
нием следов метеоритов наб-
людает специальная радио-
система с небольшой излу-
чаемой мощностью. Как толь-
ко подходящий след обнару-
жен, включается мощный
передатчик и сообщения «вы-
стреливаются» из него с боль-
шой скоростью.
Рассмотрим,наконец,как
образуется радиолиния на сан-
тиметровых и более коротких
волнах. Распространяются
оии практически только в пре-
делах прямой видимости. На
этих волнах, так же как ино-
гда и на более длинных — де-
циметровых, используют спе-
антенны: параболические, ру-
порные, диэлектрические и др.
Рассмотрим, как устроена параболическая аитениа (рис.
114). Непосредственный излучатель или приемник поля (это
может быть обычный вибратор или более сложная система)
располагают в фокусе параболической поверхности реф-
лектора, который концентрирует радиоволны в узкий пу-
чок, подобно концентрации светового пучка в прожекторе.
Чем больше поверхность рефлектора, тем уже диаграмма
направленности всей системы при той же длине волны. Су-
ществуют рефлекторы с поверхностью в сотни квадратных
метров. Ширина их диаграмм направленности составляет
несколько угловых минут.
Рефлектор можно поворачивать и таким образом «сле-
дить» за подвижным объектом, например спутником или пла-
нетой. Конструкция рефлектора с антенной-облучателем весь-
ма громоздкая и может подвергаться недопустимым деформа-
циям из-за ветров, изменения температуры и т. д. Поэтому
часто рефлектор изготовляют в виде хорошо проводящей
сетки с размером ячейки, значительно меньшим рабочей дли-
ны волны.
На рис. 1.15 показаны конструкции рупорной (а), диэлек-
трической (б), спиральной (в) антенн.
Для дециметровых и более коротких волн ионосфера пол-
ностью прозрачна — волны ею не преломляются. Именно
поэтому на таких волнах возможна связь с космическими
объектами. Однако электромагнитные поля в этих диапазонах
26
Рис. 1.15. Конструкции антенн дециметровых и сантиметровых диапа-
зонов длин волн:
/ — рупор; 2 — облучатель; 3 — поворотный механизм; 4 — линия питания;
5 — диэлектрический стержень; 6 — отражатель
могут быть значительно ослаблены из-за поглощения в кап-
лях дождя, тумана, в молекулах кислорода и других газов.
Капли дождя (диаметр их 0,2...2 мм) и тумана (диаметр
2...60 мкм) рассеивают энергию поля сантиметровых волн,
отражая волны хаотически во всех направлениях. И хотя
напряженность поля достаточно точно может быть определе-
173\/РО
на по формуле /: =-----х----- F, коэффициент ослабления
F в зависимости от длины волны, расстояния и интенсивности
дождя или тумана может уменьшаться до значений, в тысячи
раз меньших единицы.
Для волн короче 1,5 см начина-
ют проявляться процессы моле-
кулярного поглощения
электромагнитного поля. Поле взаи-
модействует с электронами моле-
кул, а это приводит к уменьшению
его энергии. Молекулярное погло-
щение имеет резонансный харак-
тер: образуются области частот вы-
сокого поглощения в относительно
прозрачные «окна». На рис. 1.16
показан график ослабления поля
сантиметровых волн вследствие по-_
глощения в молекулах кислорода и
воды. (Для перехода от частоты
Рис. 1.16. Поглощение ра-
диоволн в атмосфере
27
(ГГц) к длине волны (см) целесообразно использовать фор-
мулу X=30/f).
Ослабление на рассматриваемом графике отложено в де-
цибелах — логарифмических единицах, часто используемых
в радиотехнике применительно к самым различным величи-
нам. При усилении величины в К. раз усиление в децибелах
/(aB = 201gK. Если К<1, т. е. происходит ослабление, то
величина будет отрицательной. Однако на графике для
удобства эти величины представляют положительными числа-
ми. На рис. 1.16 показано ослабление поля в децибелах на
километр. Так, ослабление 10 дБ/км согласно уравнению
10=20 1g /< означает, что ослабление поля на расстоянии
1 км равно К~ 101/2 = "\/l0ci 3,16.
Удобство представления величин в децибелах состоит
в том, что при каскадном соединении нескольких участков
линии (или технических устройств) значения складывают-
ся. Например, в нашем примере ослабление на расстоянии
2 км равно 6,32 дБ. Из рис. 1.16 видно, что самое малое
поглощение («окно прозрачности») имеет место в области
частоты 60 ГГц. Затухание здесь составляет всего
0,06 дБ/км.
На миллиметровых и субмиллиметровых волнах ослабле-
ние поля из-за поглощения в тумане и дожде резко возраста-
ет (до 30...100 дБ/км). При этом в результате молекулярного
поглощении образуется большое число максимумов поглоще-
ния и окон прозрачности различной ширины.
В настоящее время диапазон длин волн, используемых
в радиотехнике, простирается до 100...0,75 мкм (инфракрас-
ные волны) и даже до 0,75...0,4 мкм (видимые волны). Гене-
рируются они специальными приборами — лазерами. Погло-
щение таких волн в тумане и дожде может достигать сотен
децибел на километр, что означает их практическую непри-
менимость в подобных погодных условиях. Вследствие по-
глощения миллиметровых волн в молекулах атмосферы обра-
зуется много «пиков» поглощения и окон прозрачности. Са-
мое прозрачное окно находится в диапазоне длин волн
0,4...0,85 мкм. Поэтому не удивительно, что в результате
эволюции именно в этом диапазоне волн природа обеспечила
высокую чувствительность зрения человека и наземных жи-
вотных.
На столь коротких волнах теоретически легко создавать
антенны с очень узкими диаграммами направленности, так
как размеры антенн оказываются небольшими. Однако воз-
растающие требования к точности изготовления таких антенн
и условия распространения волн этого диапазона отчасти
28
снижают возможность их использования. Так, узкий луч на
миллиметровых волнах из-за рассеяния на неоднородностях
атмосферы (и других явлений) начинает «качаться», изменяя
свою ширину, поляризацию и когерентность (т. е. колебания
перестают быть строго гармоническими).
Метровые и более короткие волны находят широкое при-
менение. Метровые и дециметровые волны используют в теле-
видении, радиовещании, местной связи и навигации на аэро-
дромах, при связи с подвижными объектами в городах. На
сантиметровых волнах работают радиорелейные линии, ра-
диолокационные системы, системы связи с космическими
объектами. Еще более короткие волны, возможно, окажется
целесообразным использовать не в открытом пространстве,
а в закрытых системах — волноводах и световодах. Их при-
менение находится в стадии экспериментальных разработок.
1.6. СООБЩЕНИЯ И ИХ ОТПРАВЛЕНИЕ
РАДИОПЕРЕДАТЧИКОМ
Наряду с материей и энергией важнейшим понятием матери-
ального мира является информация. Для наших целей
достаточно определить ее как совокупность данных, знаний,
которых не было в некоторой точке пространства до получе-
ния информации. Ясно, что, будучи не материальной
(«мысль», «идея»), информация может быть отправлена и по-
лучена только с помощью материальных носителей, которые
и называют сообщениями. Сообщения могут быть раз-
личных типов, однако их можно подразделить на три основ-
ные группы.
Дискретными сообщениями являются последовательности
любых знаков, например букв русского (и любого другого)
алфавита. При отправлении форма и содержание дискретных
сообщений не существенны. Важно лишь знать общее число
знаков М, из которых состоит сообщение любой необходимой
длительности. Число знаков М называют объемом ал-
фавита.
Передача элементов (знаков) любого дискретного со-
общения эквивалентна передаче чисел, так как эти элементы
можно однозначно пронумеровать. В качестве примера на
рис. 1.17, а представлено искусственное дискретное сообще-
ние «вагеда» в случае, когда буквы пронумерованы в алфа-
витном порядке (а —1, 6 = 2, в = 3 и т. д.). Каждая буква
представлена вертикальным отрезком соответствующей дли-
ны. При этом принято, что буквы передаются через интер-
валы времени Т.
29
f!=J a-1
г-4 e-s
zr /I
d=5 a*l
4T
Рис. 1.17. Основные виды сооб-
щений
На рис. 1.17,6 представ-
лен второй основной вид со-
общений: дискретных
по времени, но неп-
рерывных по у р о в-
н ю. Физическим примером
такого сообщения может слу-
жить измерение температуры,
производимое через интерва-
лы времени Т. Ясно, что зна-
чения температуры могут
быть любыми и выражаться
не обязательно целыми чис-
лами.
Третьим основным видом сообщений являются непре-
рывные сообщения, или функции. Примером их
служит человеческая речь, определяющая, например, напря-
жение на клеммах микрофона. Непрерывные сообщения су-
ществуют в любой момент времени, т. е. являются непре-
рывными функциями времени.
Важнейшим свойством сообщений является их непред-
сказуемость. Это означает, что, наблюдая сообщение с мо-
мента /1 = 0 до любого момента / = т (рис. 1.17, в), невоз-
можно точно предсказать, какие значения примут сообщения
при 1»т. В самом деле, если бы было иначе, то передавать
сообщения, например весь доклад, не потребовалось бы, так
как, прослушав часть его, можно было предсказать осталь-
ное. В этом смысле говорят, что сообщения — это случай-
ные процессы (дискретные или непрерывные). Теория
случайных процессов является интересной и развитой об-
ластью математики, очень важной для радиотехники.
Основное назначение систем передачи информации со-
стоит в передаче не энергии, а сообщений. Это аналогично
почте, основное назначение которой состоит в том, чтобы
пересылать не бумагу, а знаки, нанесенные на нее и являю-
щиеся сообщениями.
При отправлении сообщений получателю используют ра-
диотехнические сигналы. Они образуются путем наложения
сообщений на несущее колебание обычно гармоническое,—
которое и создает поле излучения. Рассмотрим процесс тако-
го наложения на примере передачи непрерывных сообщений
x(t). Пусть несущее гармоническое колебание (рис. 1.18, а)
«нк	cos (соо^ + фо).	(1.17)
Постоянные величины С/, <оо и <р0, как известно из курса физи-
30
Рис. 1.18. Получение амплитудио-модулированиых сигна-
лов
ки, называются амплитудой, частотой иначаль-
ной фазой несущего колебания. Сущность наложения
x(t) на Мнк (/) состоит в изменении (модуляции) одной из этих
величин в соответствии с сообщением х (t) (рис. 1.18,6).
Наиболее просто описывается изменение амплитуды или
амплитудная модуляция (AM). Действительно,
предположим, что
U = 17ср ах (/),	(1.18)
где а — коэффициент пропорциональности; (Др — амплитуда
при х(/) = 0. Тогда из (1.17) и (1.18) получим выражение для
АМ-сигнала
$Ам(0 = [^ср + <2х (()] cos (<о0( + ф0).	(1-19)
Из представленного на рис. 1.18, в графика сигнала SAM(()
видно, что при изменении сообщения х (/) в точном соответст-
вии с ним изменяется и амплитуда сигнала sAM(().
Важные для практики выводы можно получить, если рас-
смотреть сообщение х (f), состоящее из N гармонических
колебаний с соответствующими амплитудами, частотами
и начальными фазами, т. е. если
х (/) = (7j cos(Q1( + 0|)+(72cos (й2/ “К ®г)
... 4- СДг cos + Ф#).
(1.20)
31
После преобразований и подстановки (1.20) в (1.19)
имеем
Г	flt/i
5ам(0=^сР 1+-77—cos (й,/+Ф,) + л.
L	и ср
а(Л,	Т
• •+-77— COS (Й^ + Фд,) cos (<о0/+<р0)=
^ср	J
= t/cpCOS (®о/ + фо) +
+ £ —2— cos Кюо +	+ Фо + ф/]+
N ми
+ £ —!2-^" cos К®о ~	+ Фо ~ ФД
(1-21)
Здесь Mi = aUi/UQV — частичный коэффициент модуляции.
В соответствии с (1.21) aUt = MJi есть наибольшее прираще-
ние амплитуды сигнала, вызванное i-й составляющей сообще-
ния (1.20). Следовательно, Mt — MJi/Ucp и характеризует наи-
большее относительное приращение амплитуды, вызванное
i-й составляющей х(1) Ясно, что полное приращение ДС/тах
(см рис. 1.18, в) не может быть больше (7Ср, так как амплиту-
да колебания ие может быть меньше нуля. Поэтому суммар-
ный коэффициент модуляции М — Д^7тах/(7сризменяется от
1 до 0 (OsSjAf 1). Нулю соответствует отсутствие модуляции
[х(/) = 0], единице — наиболее глубокая модуляция.
Из выражения (1.21) следует вывод: амплитудно-модули-
рованный сигнал является суммой гармонических колебаний
с различными частотами, амплитудами и начальными фаза-
ми. Эти колебания в совокупности образуют спектр сиг-
нала. В спектре AM-сигнала можно выделить три различ-
ные группы гармонических колебаний: несущее коле-
бание (первое слагаемое); колебания, имеющие частоты
<оо + й,, амплитуды MiUcp/2 и начальные фазы <ро + Ф;, на-
зываемые верхними боковыми; колебания, имеющие
частоты <оо — й(, амплитуды MtUcp/2 и начальные фазы <ро—
— Ф(, называемые нижними боковыми. Как видно из
выражения (1.21), боковые составляющие существуют лишь
в случае, если U,=£0, т. е. если есть модуляция несущего
колебания.
Амплитудно-модулированный сигнал удобно представить
в виде спектра (рис. 1.19), где амплитуды составляющих, со-
32
. 1 Illi I
0 Q, Q? QN
Спектр
сообщения
uo'sh шо
ш^-S,^ щ,+Яг ,
Нижние	верхние
боковые	боковые
колебания колебания
0}
Спектр АМ-сигнола
Рис 1 19. Спектральная диаграмма колебаний сообще-
ний и АМС
ответствующих частотам, откладываемым по горизонтальной
|оси, представлены вертикальными отрезками.
I Важнейший для практики вывод состоит в том, что
AM-сигнал занимает полосу частот, ширина которой, как
видно из рис. 1.19, Awam = 2Qw. При этом средняя частота
спектра равна частоте несущего колебания.
Из изложенного вытекают два важных следствия:
1	Блоки радиопередатчика, передающая антенна, а так-
же приемная антенна и блоки радиоприемного устройства
должны без искажений пропускать все составляющие спектра
АМ-сигнала.
2	. В заданном диапазоне частот (длин волн) <omin...<omax
можно расположить лишь конечное число не мешающих друг
другу радиостанций, причем Kmax=(®max — <omln)/2Qw. В про-
тивном случае верхние боковые колебания одной радиостан-
ции совпадут с нижними боковыми другой радиостанции и их
раздельный прием станет невозможен.
Нетрудно убедиться, что «емкость» диапазонов длин волн
возрастает по мере увеличения частот. Так, если Fn =
= Оаг/(2л) = 5 кГц, то в километровом диапазоне
(10 000 ..1000 м)
/max = ^Апип = 300/1000 = 0,3 МГц = 300 кГц,
fmin = c/A.max = 300/10 000 = 0,03 МГц = 30 кГц
можно расположить не более Ктах = (300 — 30)/(2-5) = 27 ра-
диостанций (фактически даже меньше из-за необходимости
создания защитных промежутков по частоте). При тех же
условиях в диапазоне метровых волн (10 ..1 м) число радио-
станций равно 27 000. Это является одной из причин стремле-
ния осваивать все более коротковолновые диапазоны. '
Здесь рассмотрены относительно подробно свойства
AM-сигналов. Однако в соответствии с сообщением можно
2	А Л Зиновьев, Л И Филиппов	33
промодулировать также начальную фазу и частоту колеба-
ния. В первом случае получим фазомодулирован-
н ы й (ФМ) сигнал:
«фм(0 = U cos [<о0/ + Ьх (0 + <рср ],
где b — коэффициент пропорциональности, который опреде-
ляет пределы изменения начальной фазы. Фазовый сдвиг
колебания изменяется при этом по закону <р0 = <рср -ф Ьх (/).
Коэффициент b называют индексом угловой (фазо-
вой) модуляции; от его значения зависит способность
сигналов «противостоять» помехам.
Частота колебаний частотно-модулированного (ЧМ) сиг-
нала изменяется по закону <о (/) = <оСр + сх (/), где константа
с совместно с х (/) определяет пределы изменения частоты —
так называемую девиацию частоты.
Важно помнить, что ФМ- и ЧМ-сигналы, как и АМ-сигна-
лы, занимают определенную полосу частот, но ее ширина
Д<о.|М, Лы,|,м^>Л(о„„. Однако при прошрыше в числе станций,
которые размешаются в заданном диапазоне частот, есть
выигрыш в помехоустойчивости сигналов. Так как полосы
ЧМ- и ФМ-сигналов в несколько раз (5... 10) шире полосы
AM-сигналов, то применение ЧМ и ФМ практически допусти-
мо только на метровых и более коротких волнах.
Итак, нами рассмотрено, как передаются непрерывные со-
общения (функции). Дискретные сообщения (целые числа Xi,
Хг,..., хт) передают путем сопоставления каждого элемента х,
с отдельным сигналом s (/, х,). Это могут быть, например,
«отрезки» гармонического колебания отличных частот. На
рис. 1.20, а показаны два таких дискретных сигнала, соответ-
ствующие двум элементам Х| и Хг. Так как на практике подо-
бные сигналы часто получают меняя частоту одного генерато-
ра гармонических колебаний, то последовательность таких
сигналов можно рассматривать как результат частотной мо-
дуляции колебания. Однако чтобы подчеркнуть дискретный
характер смены частоты, говорят не о модуляции, а о манипу-
ляции частоты (рис. 1.20,6).
Ясно, что длительность сигналов Тс не может быть больше
1 /v, где v — желательная скорость отправления элементов
Рис. 1.20. Дискретные сигналы и их последовательность
34
^(в секунду). Так, если ц=10букв/с, то 7’с = 0,1 с. Воз-
можны и другие способы построения дискретных сигналов.
Сигналы каждого вида имеют свои преимущества и недо-
статки в зависимости от условий (искажений, вносимых ли-
нией при распространении, вида помех, способа радиоприе-
ма). Сейчас же важно уяснить, что дискретные сигналы и их
последовательности также можно представить в виде сово-
купности гармонических колебаний отличных частот. Теоре-
тически ширина таких спектров бесконечна. Однако боковые
колебания, удаленные от средней частоты <oq, быстро убывают
по амплитуде. Можно считать, что энергия рассмотренных
дискретных сигналов сосредоточена в полосе А<одс~ гл/Гс
или Д/дсС^И/Тс, где Д/дС выражается в герцах. Это означает,
что чем короче сигналы (т. е. чем выше скорость их отправле-
ния), тем шире полоса занимаемых ими частот. Так, если
Тс=1 мкс, то Д/дс—1/10 6=1 МГц. Такую полосу можно
реализовать только на весьма коротких волнах. Следователь-
но, и с точки зрения повышения скорости передачи сообщений
целесообразно осваивать высокочастотные диапазоны.
1.7.	ПРОЦЕССЫ В РАДИОПРИЕМНИКЕ.
радиотехническая система связи
Созданные радиопередатчиком модулированные сигналы уси-
ливают, и затем они излучаются с помощью передающих
антенн. Претерпев ослабление и большие или меньшие иска-
жения формы при распространении, сигналы достигают при-
емной антенны.
Назначение радиоприемного устройства состоит в преоб-
разовании сигналов, поступивших в форме электромагнитно-
го поля, в сообщения, непрерывные или дискретные, которые
бы возможно более точно совпадали с отправляемыми со-
общениями. Полного совпадения не может быть никогда из-
за неизбежных электрических помех (шумов) и искажения
формы сигналов в радиоканале. Источниками помех являют-
ся электрические процессы, происходящие в атмосфере (ат-
мосферные помехи), промышленные электротехнические
устройства (индустриальные помехи), космос и наземные
тела (тепловые шумы), внутренние шумы радиоустановок.
В радиоприемном устройстве последовательно осуще-
ствляются основные операции: преобразование колебаний
электромагнитного поля в напряжение, селекция (выбор)
необходимого сигнала (радиостанции), усиление сигналов
и преобразование их в сообщения, усиление сообщений и пре-
образование их в необходимую физическую форму (звуки,
световые изображения, визуальные знаки и Др.).
2*
35
Преобразование поля излучения в напряжение произво-
дят с помощью приемной антенны. В радиовещательных при-
емниках это обычно вертикальный отрезок проводника
(«штырь») некоторой длины / или так называемая магнит-
ная антенна — катушка с сердечником из ферромагнит-
ного материала с малыми потерями. По закону электрической
индукции в антенне создается ЭДС UA~El, где Е— на-
пряженность излучаемого передатчиком поля в месте распо-
ложения приемной антенны. Однако в специальных («про-
фессиональных») приемных системах антенна может быть
весьма сложным сооружением.
Селекция сигнала с несущей частотой <oo = 2nfo произво-
дится обычно с помощью резонансных систем. В простейшем
случае (на радиоволнах длиннее дециметровых) такой резо-
нансной системой является колебательный контур, образо-
ванный индуктивной катушкой LK и конденсатором Ск. Коле-
бательный контур связан с антенной посредством катушки
связи Лев (рис. 1.21, а).
С помощью конденсатора переменной емкости Ск контур
можно настроить на резонансную частоту
₽ 2л-^Ц^”
на которой амплитуда выходного напряжения £/вых достигает
наибольшего значения. Коэффициент передачи резо-
нансной системы К=£/ВЫХ/£7А пРи fp также достигает макси-
мума Ко (рис. 1.21,6). Если частота fp совпадает с несущей
частотой /о некоторой радиостанции, то будет выделено коле-
бание именно этой радиостанции.
Из рассмотрения свойств модулированных и манипулиро-
ванных сигналов ясно, что радиостанция излучает сигнал, со-
Рис. 1.21. К пояснению селекции сигналов радиоприемником
36
Рис. 1.22. Функциональная схема радиотехнической системы связи
держащий спектр частот. Колебательный контур должен
«пропускать» весь этот спектр. Поэтому для инженерных
расчетов вводят понятие полосы пропускания —
-области частот в окрестности fo, где коэффициент передачи
Яриемника уменьшается не более чем в 1,41 раза по
^Сравнению с максимальным значением Ко (рис. 1.21,6).
' Для хорошего приема необходимо выполнение условия
’'Afpny^Afc- Делать полосу пропускания радиоприемного уст-
ройства значительно шире, чем спектр сигналов, невыгодно,
так как это приводит к увеличению помех на его выходе.
Кроме рассмотренного выбора сигнала по частоте —
частотной селекции возможен выбор сигнала по
направлению прихода. Такую пространственную се-
лекцию производят, например, в радиолокации и осуще-
ствляют с помощью антенн с узкой диаграммой направленно-
сти. Возможны и другие виды селекции (по времени прихода,
поляризации сигналов и др.).
Усиление радиосигналов производится в последующих
каскадах РПУ. При этом используют либо непосредственное
усиление сигнала, либо усиление его после предварительного
изменения (чаще понижения) несущей частоты. Соответству-
ющие приемники называют приемниками прямого уси-
ления и супергетеродинными. Понижение часто-
ты сигналов выгодно прежде всего с точки зрения упрощения
конструкции приемника, так как усиливать более низкие
частоты легче.
Преобразование сигналов в сообщения осуществляется
с помощью процесса демодуляции, или детектиро-
вания.
Рассмотрим функциональную схему радиотехнической
системы связи (рис. 1.22). Источник сообщений создает ко-
лебания х ($, которые модулируют несущее колебание ии<1 (/),
создавая сигналы Sp, хр)]- Эти сигналы усиливаются, по-
ступают в передающую антенну и излучаются антенной Ль
В приемнике колебания электромагнитного поля, преобразо-
37
Рис. 1.23. Временные диаграммы, поясняющие процессы в радио-
приемнике
ванные в электрические сигналы (с неизбежными помехами),
поступают на входное резонансное устройство и усилитель
радиосигналов. Процессы, протекающие в радиоприемнике,
применительно к амплитудно-модулированным сигналам по-
казаны на рис. 1.23 при упрощающем предположении, что
сообщение х (/) является гармоническим колебанием (искаже-
ния, вызванные помехами, не изображены).
В преобразователе частоты изменяется несущая частота
fo сигналов — она становится равной промежуточной частоте
fn4, причем обычно fn4<Sfo (рис. 1.23, в). После усиления
в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) сигналы детекти-
руются, в результате чего получаются колебания х (/), омина-
ющиеся от сообщения х (1) в результате действия помех
(рис. 1.23, г). Таким образом, цикл передачи (отправления
и приема) оказывается завершенным.
1.8.	КАК ОСУЩЕСТВЛЯЮТСЯ ОСНОВНЫЕ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Основные радиотехнические процессы — усиление, модуля-
ция колебаний (в передатчике), преобразование частоты сиг-
налов (в приемнике), детектирование сигналов (в приемни-
ке), генерирование колебаний (в передатчике и приемни-
ке) — осуществляются с помощью схем, включающих актив-
ные элементы. Активными элементами являются электронные
лампы, полупроводниковые приборы и специальные активные
устройства сверхвысоких частот. Принципы работы электрон-
ных ламп, например триода (рис. 1.24, а), и полупроводнико-
вых приборов, например транзистора (рис. 1.24, б), известны
из курса физики. Характерной особенностью лампового трио-
да и транзистора является явно выраженная зависимость
управляемых токов (тока анода и тока коллектора) от управ-
ляющих величин — напряжения на сетке ug и тока базы i«.
38
Рис. 1.24. Схемы включения нелинейных элементов и вид вы-
ходной характеристики транзистора
Токи ia и iK зависят соответственно также от напряжений на
аноде ма и коллекторе ик. Типичные зависимости iK = f(«K, *б)
приведены на рис. 1.24, в. При заданном напряжении источ-
ника питания мк = Ек ток („ растет с ростом ia, чем и обус-
ловлена управляющая роль тока базы.
Представим схему электрической цепи (рис. 1.24, <), в ко-
торой с помощью внешних источников напряжения Ел и Ек
созданы определенные токи базы /е, коллектора /к или, как
принято говорить, установлена рабочая точка. В цепь базы
включен источник переменного напряжения мвх (f), который
управляет током базы 16 (/), а в цепь коллектора — нагрузка
zK. Предположим сначала, что zK невелико, так что падением
напряжения на нем, создаваемым током iK, можно прене-
бречь. Тогда ик = Ек. Воспользовавшись графиками
рис. 1.24, в, можно построить зависимость	Она име-
ет вид, приведенный на рис. 1.25, а. Через /к обозначено
начальное значение тока коллектора, вызванное начальным
током базы /б, появляющееся при включении напряжения
источника питания Ел. Если теперь включить напряжение
«вх (0> то токи базы и коллектора получат приращения Aie, AiK,
положительные или отрицательные — в зависимости от изме-
нения полярности цвх (0 (рис. 1.25,6). Зависимость А/к =
= /(Д«б) нелинейна. Ее можно приближенно представить
39
Рис. 1.25. Графики зависимости токов для транзи-
стора
в виде степенного многочлена:
А/к = а, (А«б)+аг (Аив)2+-. + «/> (Aue)n,
где значения коэффициентов аь а2, а„ зависят от хода
функции Дгк = /(Аи6).
Рассмотрим процессы в схеме (рис. 1.24, г) при различ-
ных значениях иВх- Пусть ивя (/) является сообщением x(t),
например uBX(i) = x(t) — Ua cos Й/ — низкочастотное гармо-
ническое колебание, тогда
1х1в = ах1)а cos Й/ + а2^о cos2 Ш+-..=
= ai Uq cos й/cos 2Q/ +...
(членами степени выше второй мы пренебрежем). Если в ка-
честве нагрузки включен резистор RK, то па нем падает на-
пряжение
Дцк= — А/к/?„ = — (ayRKUa cos Й/+
+	a2^K^Q + ^~	C0S 2QZ).
Из формулы видно, что Аик содержит постоянное напря-
жение	не представляющее в рассматриваемом
процессе интереса, и две переменные составляющие, одна из
которых имеет частоту Й и является усиленным сообщением.
Коэффициент усиления К=—а^кС/а/иа——a.\RB, где знак
минус означает изменение знака колебания на выходе.
Составляющая частотой 2Й возникает вследствие не-
40
линейных искажений при усилении. Они состоят в появле-
нии колебаний с частотами, которых не было на входе устрой-
ства. Ясно, что если выбрать рабочую точку так, чтобы
aat/oCait/o, то этим добавочным членом можно пренебречь
и считать, что искажений не происходит.
Пусть теперь ивх (!) — амплитудно-модулированное коле-
бание вида ивх(/) = иАМ(/)= (7(Z) cos w0Z, где U(t)—амплиту-
да колебания ивх (/)> изменяющаяся в соответствии с сообще-
нием x(t). При t/(/) = const—это высокочастотное гармони-
ческое колебание. Приращение тока коллектора определяется
аналогично, как и в предыдущем случае:
AZK = a,t7 (/) cos a>0/+-^-a2t/2 (/)+-^~a2t/2(/) cos 2со0/.	(1.22)
z	~
Если теперь в схеме рис. 1.24, г в качестве нагрузки
включить колебательный LC-контур, настроенный на частоту
a>o — 2nfo, то можно выделить практически только колебание,
описываемое первым слагаемым выражения (1.22), и осуще-
ствить таким образом усиление модулированных высокоча-
стотных колебаний. Пусть /?р — резонансное сопротивление
колебательного контура. Тогда напряжение на контуре
«вых (/)— —a\l)(t)Rv COS <i>ot= — t/вых (t) cos wot.
А так как t/Bb,x (/)»t/(t), то имеет место процесс усиления.
На рис. 1.26, а, б приведены схемы усилителей сообщений
и модулированных (гармонических) сигналов, реализующих
рассмотренные процессы. В схеме рис. 1.26, а выходное коле-
бание снимается с резистора 7?к, в схеме рис. 1.26, б — с ко-
лебательного контура через трансформатор. Источник Ев
(см. рис. 1.24, г) отсутствует, так как смещение на базу зада-
ется напряжением на резисторе Ri, созданное источником
£к. Это падение напряжения заряжает конденсатор Ci через
внутреннее сопротивление источника питания ивх (0, которое
и играет роль источника Ев. Цепь R3C3 совместно с Ri необхо-
дима для температурной стабилизации рабочей точки (умень-
шения изменения токов под действием нагрева транзистора).
Цепь RpCp не пропускает на выход постоянную составляю-
щую напряжения. Чтобы эта цепь не ослабляла переменную
составляющую напряжения на резисторе, необходимо, чтобы
на рабочих частотах сопротивление емкости было много мень-
ше сопротивления Rv: 1/соСр<С£Р.
41
Рис. 1.26. Принципиальные схемы усилителя сообщений (а),
усилителя сигналов (б), детектора (в) и автогенера-
тора (г)
Рассмотрим составляющую тока — a2t/2(Z) [см. (1-22)].
Предположим, что U(t) изменяется по низкочастотному
гармоническому закону. Тогда в соответствии с (1.18)
и (1.19)
у a2t/2 (0 = у a2t/2p[l +М cos Й/]2 =
=j-a2U2cp Г1 +2M cos
M2 1
^у-созгй/ , (1.23)
где М — коэффициент амплитудной модуляции Из выраже-
ния (1.23) видно, что второй член соответствует сообщению.
Таким образом, в результате модуляции сигнала получен ток,
пропорциональный сообщению, т. е. произведена демоду-
ляция. Составляющую частоты Q можно выделить, если
в качестве нагрузки включить цепь из параллельно соединен-
ных резистора и конденсатора. При этом неизбежно выделя-
ется и составляющая тока частотой 2Q, которой не было при
создании модулированного сигнала. Следовательно, детекти-
рование сопровождается нелинейными искажениями.
При детектировании, в отличие от усиления, рабочую
точку выбирают не на линейном участке характеристики, а на
ее изгибе.
На практике детектирование AM-сигналов чаще осуще-
ствляют, используя диод, а не транзистор. В схеме диодно-
го детектора (рис. 1.26, в) конденсатор С включают
42
для того, чтобы на резисторе 7? не было падения напряжения
от высокочастотных составляющих тока. Конструктивно ди-
одный детектор проще, чем транзисторный, кроме того, со-
здаваемые им нелинейные искажения можно сделать гораздо
меньше.
Предположим теперь, что на вход подана сумма двух
колебаний: сигнала и высокочастотного колебания от местно-
го генератора, или гетеродина:
Ua, (t) = Uc (/) + Иг (0 = Uс (t) COS (Dot + UT COS (Ort
В токе коллектора выделим составляющую AiK = 2a2ttt/r X
X cos (W cos (ог/, которую можно записать в виде
А/к = a2UJ/)Ut cos ((о0 — (ог) t-\-a2UctU, cos ((о0 + (ог)/ =
= a2t/c (t)Ur cos (орзн/ + а2^с (t)Ur cos (ocyM(7).	(1-24)
Следовательно, подобрав частоту (ог, можно получить час-
тоту (Орзн, равную некоторой промежуточной частоте (опч- Как
видно из выражения (1.24), закон модуляции напряжения
Uc (/) при преобразовании частоты не изменяется. Ясно, что
схема такого преобразователя частоты не отличается су-
щественно от схемы усилителя. Необходимо лишь включить
резонансную систему, настроенную на частоту (опч, а не иа
частоту «во, и на вход устройства подать как колебания сигна-
ла, так и колебания местного генератора (последнее часто
подают в цепь эмиттера, а конденсатор С3 при этом не вклю-
чают) .
Рассмотрим далее, как осуществляется процесс ампли-
тудной модуляции. Для этого запишем полный ток
коллектора t как функцию ив в виде ig — ao-j-aiUa-j-azUg.
Подадим на базу транзистора сумму напряжений несуще-
го колебания и простейшего гармонического сообщения так,
чтобы
ывх (0 = мб (О— U cos w0/+ Ua cos Qt
Нетрудно убедиться в том, что в полном токе коллектора
наряду с другими присутствует составляющая
А/К = а1(7 cos (o0/ + 2a2t/t/Q cos Q/-cos wot
которую можно представить в виде
[2a,t/o "I
1 -|—& у cos Q/J cos wot
43
Если обозначить M — 2a2Ua/(alU), то становится очевидным,
что Д/к — это амплитудно-модулированный ток с коэффициен-
том модуляции М, пропорциональным аз. При Я2 = 0 модуля-
ции нет (Л4 = 0). Это означает, что модуляция возможна лишь
при нелинейной характеристике iK = f(u6). Схема модулятора
почти повторяет схему усилителя. Однако на вход должны
быть поданы два колебания: несущее и модулирующее.
В заключение рассмотрим принцип генерирования несу-
щего (или любого гармонического) колебания. Генератор по
существу является усилителем с обратной связью. При обрат-
ной связи часть выходного сигнала усилителя с колебательно-
го контура подается снова на вход усилителя. Если фаза
и амплитуда входного и выходного колебаний подобраны
должным образом, то усилитель усиливает собственные коле-
бания, т. е. генерирует их. «Первичные» колебания образуют-
ся в колебательном контуре при скачке тока, возникающем
при включении напряжения источника питания транзистора.
Пример схемы автогенератора приведен на рис. 1.26, г. Ин-
дуктивная катушка LCB и индуктивная катушка контура LK
образуют трансформатор, с помощью которого часть выход-
ного сигнала подается на вход. Это и есть цепь положитель-
ной обратной связи.
Можно было бы назвать и ряд других устройств, исполь-
зуемых в настоящее время для осуществления основных ра-
диотехнических операций. Это параметрические усилители
и генераторы, молекулярные усилители и генераторы (мазе-
ры) , лазеры, магнетронные генераторы, лампы бегущей во-
лны и др. Рассматривают их в специальных курсах.
1.9.	РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В настоящее время существует большое число радиотехниче-
ских систем различного назначения. Основными из них явля-
ются системы радиосвязи, радиовещания, телевизионные, ра-
диолокационные, радионавигационные, радиотелеметриче-
ские, системы радиоуправления.
Остановимся коротко на назначении и особенностях рабо-
ты различных систем.
Системы радиосвязи и радиовещания. Под радиосвязью
понимают двустороннюю связь между корреспондентами. Она
может осуществляться с помощью непрерывных (речевых)
или дискретных (знаковых) сообщений.
Радиовещание в отличие от радиосвязи — односторонняя
связь. При этом сигналы одного радиопередатчика прини-
44
маются многими «корреспондентами», а сообщениями явля-
ются речь и музыка. Для радиовещания и радиосвязи ис-
пользуют волны от километровых до дециметровых. Выбор
длины волны зависит от назначения системы, вида сообще-
ния и расстояния, на котором осуществляется связь. В ра-
диовещании чаще используют амплитудную модуляцию и ре-
же — частотную.
Радиовещательный приемник обычно является сравни-
тельно небольшим и ие очень сложным устройством. В систе-
мах дальней связи радиоприемник — сложная радиоприем-
ная система или радиоприемный центр. В состав радиопри-
емного центра входит несколько различных вынесенных
антенн, обычно удаленных от промышленных источников
помех, чувствительных радиоприемников, устройств электро-
питания, систем управления и автоматического контроля за
работой всего центра.
Радиопередатчики как систем радиосвязи, так и радиове-
щания представляют собой систему «цехов» для генерирова-
ния высокостабильных несущих колебаний, усиления их мощ-
ности (которая может достигать сотен киловатт), студий
(«источников» сообщений), аппаратных залов (для управле-
ния, контроля, записи), энергетических установок для обеспе-
чения питания постоянными токами.
Телевизионные системы также могут быть как вещатель-
ными, так и предназначенными для промышленного примене-
ния (в космосе, под водой, в радиоактивных и химически
вредных средах).
Основной принцип передачи изображений хорошо из-
вестен. Сначала с помощью передающей трубки производят
построчное преобразование яркости изображения в электри-
ческое напряжение, затем ими модулируют несущее колеба-
ние, а в телевизионном приемнике осуществляют обратный
процесс преобразования напряжения в яркость свечения эк-
рана приемной трубки.
Для передачи движущихся изображений построчная раз-
вертка кадра (всего изображения) производится 25 раз в се-
кунду (аналогично 24 кадрам в секунду в кино). От числа
строк развертки зависит четкость изображения. В нашей
стране число строк вещательного телевидения АСТр = 625, как
и в большинстве европейских стран. Однако в США, напри-
мер, Астр = 525, а во Франции применялась система с числом
строк, равным 819. Нетрудно подсчитать, что на передачу
одного «элемента» строки требуется время Гэл стР =
ь= 1/(АкадАстрАэл стр), где А»л стр— число элементов в строке;
Акад — число кадров в секунду. С учетом того, что ширина
45
Рис. 1.27. Графики сигналов телепередачи
кадра обычно составляет 4/з его высоты, Л'м СГр равно, оче-
видно, 4/з Nd?. Таким образом, для отечественного стандарта
получаем Тэл Стр = 0,077 мкс. Это означает, что высшая часто-
та спектра видеосигнала составляет около 6,5 МГц. Исполь-
зуемая же несущая частота должна быть значительно (обыч-
но более чем в 10 раз) выше. Вот почему высококачественная
передача в телевидении возможна только на метровых и бо-
лее коротких волнах.
Передача изображения (3 на рис. 1.27, а) существенно
сложнее по сравнению с передачей, например, речевого со-
общения. Ясно, что свечение каждой строки изображения на
передающей стороне должно вызвать свечение соответствую-
щей строки приемной трубки. Иначе говоря, отправление
и воспроизведение строк должно производиться синхронно
и синфазно (должны совпадать и строки, и начала строк).
Для этого телевизионный радиопередатчик отправляет специ-
альные импульсы строчной и кадровой синхро-
низации (кадровый синхроимпульс /синх кд расположен
в начале первой строки каждого кадра).
Кроме того, необходимо предусмотреть гашение яркости
электронного луча приемной трубки при его возврате от
конца каждой строки к началу следующей. Для этого надо
отправить еще строчные (2) и кадровые (4) гасящие
импульсы. В результате полное модулирующее напряже-
ние строки имеет сложную форму, упрощенный график кото-
рого приведен на рис. 1.27, а.
46
Картина усложняется и тем, что в целях улучшения ка-
чества изображения используют чересстрочную раз-
вертку: сначала передаются все нечетные, а затем все
четные строки изображения (т. е. передают как бы 50 «полу-
кадров» в секунду). Кроме того, строчные импульсы (1)
должны передаваться и во время прохождения кадровых
импульсов; необходимы еще и так называемые уравнива-
ющие импульсы (6) (рис. 1.27, б), а также импульсы
«врезки» (5).
Передача звукового сопровождения телевидения произво-
дится на отдельной частоте с помощью частотной модуляции.
Радиолокационные системы (РЛС) появились как устрой-
ства обнаружения отражающих радиоволны объектов (само-
летов, кораблей) в отсутствие видимости В настоящее время
область их применения очень широка. Это наблюдение за
облачным покровом в метеорологии, обеспечение «слепой»
посадки самолетов, диспетчеризация движения судов, сты-
ковка космических кораблей, ориентировка на местности в от-
сутствие видимости.
Принцип радиолокации основан на излучении антенной
(А на рис. 1.28) импульсов, созданных радиопередатчиком
РПдУ, их отражении от наблюдаемых объектов (например,
самолетов) и измерении в приемнике РПмУ времени запазды-
вания прихода отраженных импульсов. Для защиты радио-
приемника от мощных импульсов передатчика необходим
коммутатор К, который отключает антенну от РПмУ на время
излучения импульса.
Приемно-измерительная система может одновременно вы-
давать все необходимые координаты объекта: углы, даль-
ность, скорость наблюдаемого объекта и др. Для обработки
результатов последовательных наблюдений в состав РЛС
часто включают ЭВМ, с выхода которых данные поступают
для дальнейшего использования в системы управления.
РЛС работают на волнах, короче метровых, так как
в этом случае проще создавать остронаправленные диаграм-
мы направленности антенн, а также обеспечивать высокие
разрешающую способность и чувствительность систем.
Радионавигационные системы предназначены для опреде-
ления местоположения объектов на земном шаре или в космо-
се путем приема сигналов от двух или более разнесенных
радиопередатчиков, координаты которых заранее известны.
Например, для определения места положения корабля, изо-
браженного на рис. 1.29, относительно маяков Mi и М2 до-
статочно определить угловые координаты ои и «2, по которым
он принимает сигналы.
47
Рнс. 1.29. К пояснению прин-
ципа радионавигации
Радиотелеметрические системы предназначены для
дистанционного измерения различных физических величин на
удаленном объекте. Это может быть, например, космический
корабль, на котором необходимо измерять давление, темпера-
туру среды, биологические параметры космонавтов, парамет-
ры, характеризующие состояние различных технических
устройств. Как правило, телеметрическая система бывает
многоканальной, т. е. позволяет одновременно следить за
изменением многих параметров объекта. Многоканальность
может быть реализована разными способами, но наиболее
распространенными являются временное и частотное разде-
ления сигналов.
При временном разделении сигналов последовательные
временные интервалы (циклы) Тц подразделяют на каналь-
ные интервалы Тк (рис. 1.30, а). В течение каждого каналь-
ного интервала отправляют несколько сигналов, несущих
информацию о соответствующем параметре (1, 2). Через
Рис. 1.30. К пояснению временного разделения сигналов:
а — отправляемые импульсы сигнала; б — передаваемая функция
48
111________Рис. 1.31. Образование многоканальное™
0	ш	при частотном уплотнении
а> Д;----------s-
время Гц процедуру повторяют. Число канальных интервалов
должно быть больше числа одновременно контролируемых
параметров. Это связано с необходимостью иметь каналы для
передачи синхронизирующих сигналов, «упорядочивающих»
отсчет интервалов в передатчике и приемнике канальных
сигналов, и служебных сигналов, управляющих работой ап-
паратуры.
Сигналы, несущие информацию о значении измеряемых
параметров, являются импульсными, причем длительность
сигнала Гс не может быть больше интервала Гк, а период их
повторения для каждого параметра равен Гц. Это означает,
что вместо передачи всех текущих значений некоторого пара-
метра m (/) (рис. 1.30,6) передают его выборочные
значения m (kTa). Но не означает ли это, что при переда-
че теряется информация о законе изменения параметра
Оказывается, что нет. Если период отсчетов (время цикла Гц)
не превышает величину 1/(2Гв), где FB— высшая частота
в спектре ш (/):	ГЦ^1/(2ГВ), то возможно точное
восстановление всего колебания.
При частотном разделении сигналов передатчик генериру-
ет гармонические колебания различных частот, называемые
поднесущими колебаниями. Каждое из них моду-
лируется одним из параметров по амплитуде, фазе или часто-
те (рис. 1.31). Сумма модулированных поднесущих колеба-
ний, в свою очередь, модулирует несущее колебание, которое
и передается по телеметрической радиолинии.
В точке приема колебание детектируется, в результате
восстанавливается сумма модулированных поднесущих коле-
49
баний. Затем их разделяют с помощью фильтрол, настроен-
ных на соответствующие частоты, и после этого выделяют
сообщения — функции изменения параметров иа контроли-
руемом объекте. Такие процессы упрощенно показаны на
рис. 1.31 для случая трех параметров. Имеем три различных
сообщения с высшими частотами соответственно Q„i, Qb2, Йвз
(рис. 1.31, а). При амплитудной модуляции этими сообщени-
ями трех поднесущих колебаний с частотами <оП|, <оП2, <опз
получаем спектр, представленный на рис. 1.31,6. Результат
модуляции несущего колебания с частотой <он суммой трех
модулированных поднесущих колебаний дан на рис. 1.31, в.
Спектр детектированного колебания в месте приема ана-
логичен спектру поднесущих колебаний. На рис. 1.31, г по-
казаны передаточные характеристики фильтров К\, Ki и Кз-
Они настроены на частоты <oni, <оП2, <оп3 и имеют полосы про-
пускания, достаточные для выделения спектров поднесущих
колебаний. Выходные колебания этих фильтров порознь де-
тектируются, в результате чего на выходах детекторов имеют-
ся колебания, соответствующие передаваемым параметрам.
В зависимости от способа создания многоканальности,
видов модуляции, типов сигналов существуют разнообразные
телеметрические системы.
Системы радиотелеуправления широко применяются в на-
родном хозяйстве, науке н технике. Так, весьма интересна по
содержанию и техническим средствам решения задача управ-
ления движением космического корабля. Для определенности
рассмотрим задачу коррекции орбиты околоземного космиче-
ского корабля. Напомним, что движение корабля в свободном
полете происходит в основном под действием взаимного тяго-
тения его массы и массы Земли. Орбита корабля представля-
ет собой эллиптическую кривую (в предположении малости
прочих сил, например сопротивления атмосферы), параметры
которой и положение в пространстве определяются началь-
ными условиями вывода корабля в режим свободного движе-
ния. Такими условиями являются расстояние до центра тяго-
тения (или высота над поверхностью Земли), векторы скоро-
сти в момент выключения двигателей ракеты-носителя
и др. Требуемые значения параметров орбиты не могут быть
реализованы точно, поэтому реальная орбита в лучшем слу-
чае лишь близка расчетной. Кроме того, она постепенно
изменяется из-за действия ряда дополнительных сил, хотя
и малых, но при длительных полетах заметно влияющих на
движение околоземного корабля. Следовательно, необходима
коррекция орбиты.
Контроль параметров реальной орбиты, выработку команд
50
на ее коррекцию, а также
контроль за работой агрега-
тов и систем, установлен-
ных на борту космического
корабля (КК), выполняет
командно-измери-
тельный комплекс,
схематически изображенный
на рис. 1.32. Он включает
Центр управления полетом
и наземные измерительные
пункты, станции спасения,
Рис. 1.32. Структурная схема
системы радиотелеуправления:
/ — каналы управления; 2 — кана-
лы передачи данных; 3 — каналы
контроля параметров
расположенные в различных
районах земного шара, в том
числе на экспедиционных су-
дах АН СССР. Главный зал
Центра с пультами контроля,
связи и управления, а также системы отображения различной
информации, включая большой телевизионный экран, нередко
можно видеть в программах передач Центрального телеви-
дения.
Все системы, входящие в контрольно-измерительный ком-
плекс, связаны линиями радиосвязи, обеспечивающими взаи-
модействие их с системами космического корабля, передачу
и прием измерительной информации, команд коррекции. Кро-
ме того, корабль поддерживает регулярную двустороннюю
видеотелефонную связь с Землей. Экипажи кораблей ведут
телерепортажи из космоса.
Наземные измерительные пункты являются сложными
автоматизированными системами. Антенны наземных измери-
тельных устройств предварительно наводят в ожидаемом на-
правлении появления корабля. Для этого проводят точные
баллистические расчеты, проводимые в Центре управления,
и точную синхронизацию работы измерителей и бортовых
систем. За короткое время, пока корабль находится в зоне
надежной радиовидимости наземного измерительного пункта,
должно быть обеспечено его обнаружение и измерение пара-
метров движения. Для этого используют режим работы с ак-
тивным ответом, при котором зондирующий сигнал РЛС рет-
ранслируется (переизлучается) бортовым приемно-передаю-
щим устройством космического корабля. Такой «активный
ответчик» на борту необходим для надежной работы назем-
ных измерительных систем при расстояниях, с которыми при-
ходится иметь дело при связи с космическими объектами.
Данные радиолокационных наблюдений (дальность, углы
51
прихода ответного сигнала и др.) передают по линиям связи
в Центр управления полетом. Там они обрабатываются со-
вместно с данными других измерений, анализируются и сопо-
ставляются с расчетными. В результате вырабатываются
радиокоманды на коррекцию траектории движения. Команда
включает в закодированной форме данные об интервале вре-
мени, на которое должен быть включен двигатель бортовой
корректирующей установки, направлении тяги, создаваемой
двигателем, и моменте его включения. После коррекции пара-
метры новой орбиты должны быть вновь измерены и сопо-
ставлены с расчетными.
Нередко целью управления космическим кораблем явля-
ется его сближение с орбитальной космической станцией
с последующей стыковкой. Осуществить такое сближение
с помощью только наземных средств управления не пред-
ставляется возможным, поскольку требуется очень высокая
точность управления, поскольку стыковка, например, это
жесткое механическое соединение корабля и станции с по-
мощью специальных механических захватов. К моменту сты-
ковки корабль и станция должны находиться в непосред-
ственной близости, быть определенным образом ориентиро-
ванными и иметь практически нулевую скорость относитель-
ного движения. С помощью наземных радиоэлектронных
средств космический корабль и орбитальная станция сближа-
ются на определенное расстояние, а затем бортовые автома-
тические радиоэлектронные устройства (либо члены экипа-
жа) берут на себя управление дальнейшим сближением.
1.10.	ПРИМЕР УСТРОЙСТВА РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ: СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Рассмотрим более подробно, как построена телевизионная
система, являющаяся, с одной стороны, широко распростра-
ненной, а с другой — типичной радиотехнической системой по
разнообразию входящих в нее устройств. Обратимся к упро-
щенной структурной схеме телевизионного передатчика
и происходящим в ней процессам (рис. 1.33). В передающей
трубке благодаря построчной развертке освещенность эле-
ментов изображения (спроектированного на фоточувстви-
тельную пластину трубки) преобразуется в электрические
сигналы, которые усиливаются видеоусилителем и через сум-
матор (где к ним добавляются синхронизирующие и гасящие
импульсы) поступают на модулятор и модулируют несущее
колебание, поступающее от высокочастотного генератора.
После усиления эти сигналы излучаются передающей антен-
52
Антенна
ной. Для построчной развертки изображения на передающую
трубку попадают периодическое линейно растущее напряже-
ние от генератора строчной развертки и напряжение кадро-
вой развертки, которое периодически вызывает сравнительно
медленное движение развертывающего луча сверху вниз,
а затем — быстрое перемещение вверх, к первой строке
(в данной схеме не рассмотрен процесс чересстрочной раз-
вертки).
Генераторы строчных и кадровых синхронизирующих им-
пульсов создают прямоугольные импульсы, добавляемые
к сигналам сумматора. Аналогично генерируются гасящие
строчные и кадровые импульсы, которые «закрывают» пере-
дающую трубку на интервалы возврата лучей от конца пре-
дыдущей строки к началу следующей, а также при смене
кадров. Так как синхронизирующие и гасящие импульсы
должны быть строго согласованы во времени, то и те и другие
образуются путем преобразования колебаний от одного высо-
костабильного задающего генератора.
На приведенной структурной схеме не изображен канал
передачи звукового сопровождения. В целом он аналогичен
устройству системы связи, описанной в § 1.7.
В современных вещательных ТВС применяют амплитуд-
ную модуляцию видеосигналами изображения и частотную
модуляцию звуковыми сигналами.
Наиболее интересным блоком схемы 1.33 является пере-
дающая трубка. На рис. 1.34 упрощенно показано устройство
одной из распространенных передающих трубок — в и д и к о-
53
Рис. 1 34 Устройство видикона
н а. Внутри стеклянной колбы расположены катод 1, управ-
ляющий электрод 2, три металлических цилиндра (анода)
3 — 5 и мишень 6. Снаружи расположены отклоняющие
(развертывающие) системы и катушка, создающая продоль-
ное магнитное поле, фокусирующее электронный луч 7, со-
здаваемый катодом 2 (отклоняющие и фокусирующие
устройства на рисунке не показаны).
С помощью оптической системы 8 изображение фокусиру-
ется на мишень 6, которая состоит из тонкого прозрачного
слоя металла (нанесенною на внутреннюю поверхность кол-
бы) и фогопроводящего слоя, имеющею в темноте высокое
сопротивление (несколько десятков мегаом на квадратный
сантиметр). Эту конструкцию можно мысленно представить
в виде множества элементарных конденсаторов, одной (об-
щей) обкладкой которых является слой металла, а другая
образована элементами поверхности фотопроводящего слоя.
При освещении мишени потоком света от изображения
в фотопроводящем слое возникает «рельеф» в виде различ-
ных сопротивлений, зависящих от освещенности отдельных
участков слоя, которые оказываются как бы присоединенны-
ми параллельно элементарным конденсаторам. Электронный
луч 7, построчно «развертывающий» во времени элементы
мишени, вызывает протекание электрического тока через на-
грузочный резистор /?„, на котором и создается напряжение
видеосигнала. На самом деле этот процесс сложнее, чем нами
описан.
Рассмотрим теперь упрощенную структурную схему теле-
визионного приемника (рис. 1.35). Электромагнитное поле,
преобразованное приемной антенной в напряжение, усилива-
ется усилителем радиосигналов общим для сигналов изо-
бражения и звука. Так как приемник супергетеродинный, то
в преобразователе частоты несущие частоты понижаются.
Затем происходит разделение сигналов изображения и звука
54
Приемная
антенна
1 Усилитель преовра- ....	„_____.г
L радио- податель-** видео- видео- *
сигналов	........
УЛЧ
Детектор
частоты
сигналов
сигналов
Усили-
тель
Кинескоп
Селектор
синхро-
импульсов
Генератор
* строчной
развертки

Генератор
кадровой
развертки
Рис. 1.35. Структурная схема телевизионного радиоприемника
и их усиление в усилителях промежуточной частоты (УПЧ)
видеосигналов и звука соответственно. После детектирования
и усиления видеосообщения попадают на кинескоп — прием-
ную телевизионную трубку, а звуковые — в громкоговоритель
(Гр.).
В кинескопе генераторы строчной и кадровой разверток
управляют движением электронного луча. Синхронность раз-
верток приемника с развертками передатчика обеспечивается
тем, что моменты начала линейно растущих напряжений
разверток определяются синхроимпульсами, которые были
выделены из сигнала в селекторе синхроимпульсов. Гасящие
строчные и кадровые импульсы воздействуют на ток луча
кинескопа, а генераторы разверток управляют движением
сфокусированного луча, вызывающего свечение экрана труб-
ки. Видеосигналы поступают на управляющий электрод, из-
меняющий силу тока в луче, пропорционально изменяется
яркость свечения экрана. Благодаря инерционности зрения
человека возникает впечатление непрерывного изображения.
Здесь нами были рассмотрены принципы устройства теле-
визионных передатчика и приемника {12 на рис. 1.36). Одна-
ко вся вещательная телевизионная система существенно
сложнее — достаточно полная ее структурная схема приве-
дена на рис. 1.36.
Телевизионные передачи могут производиться из студии
или внестудийно. В первом случае используют студийную
камеру 1 или телекиноаппаратуру 9, состоящую из кинопро-
ектора и передающей трубки. На современных телецентрах
может быть несколько студий, площадь которых достигает
1000 м2. Студии оборудованы соответствующим количеством
55
Рис. 1.36. Структурная схема вещательной телевизионной системы
аппаратуры. При студийной передаче в настоящее время
широко используются видеомагнитофоны, диапроекторы, эпи-
диаскопы. Сигналы изображения (видеосигналы) поступают
в камерные каналы 2, где их готовят для подачи на модуля-
тор передатчика — создают сигналы требуемой амплитуды,
корректируют и добавляют «служебные» импульсы. Здесь же
производят непрерывный контроль всех параметров полных
видеосигналов.
Внестудийные передачи проводят с помощью передвиж-
ной телевизионной станции 8. Сигналы изображения посту-
пают на телецентр по ультракоротковолновой линии 7, при-
емная часть 6 которой располагается на башне телецентра.
Видеосигналы от разных передающих трубок («камер») по-
ступают на модулятор передатчика 10 через микшерный ка-
нал 4, которым управляют со специального режиссерского
пульта. При необходимости любой видеосшнал может быть
записан на видеомагнитофон 5, а затем снова через микшер-
ный канал подан на модулятор передатчика.
Мощность телевизионного передатчика 10 несколько де-
сятков киловатт. Однако дальность его действия ограничена
расстоянием прямой видимости (вследствие применения мет-
ровых и более коротких воли). Так, передающая антенна
радиостанции им. 50-летия Октября в Москве размещается
на известной Останкинской башне высотой 540 м. Зона ее
уверенного приема достигает 150 км. С помощью цепи срав-
56
нительно маломощных (от единиц до сотен ватт) ретрансля-
торов 11 дальность передачи может быть увеличена.
В телевизионной сети предусмотрена возможность обмена
программами между городами и странами. В этом случае
используют аппаратуру междугороднего телевидения 15, ко-
торая готовит видеосигналы для передачи по кабельной или
радиорелейной междугородней линии (РРЛ) 14 на удален-
ный телевизионный передатчик 13, аналогичный передатчи-
ку И. Передачи телевидения могут проводиться также через
ретрансляционные системы, расположенные на спутниках
связи (типа «Молния»), с помощью радиосистемы «Орбитд».
Расстояние передачи при этом не ограничено. Орбита спутни-
ка — вытянутый эллипс с апогеем около 40 000 км. При этом
территория СССР облучается передатчиком-ретранслятором
в течение 8... 10 ч на каждом витке. Мощность передатчика на
борту спутников связи составляет несколько десятков ватт.
С помощью международной системы «Интервидение» (ко-
торой пользуются восемь социалистических стран и Финлян-
дия), а также системы «Евровидение» (которой пользуются
восемнадцать стран Западной Европы) возможен обмен теле-
передачами. Передача программ из стран Американского
континента может производиться через искусственные спут-
ники Земли или через систему «Евровидение», связанную
с системой «Интервидение».
Возможности телевизионной вещательной системы посто-
янно расширяются. Появилось новое направление в технике
телевидения — космовидение. Нашей стране здесь при-
надлежит несомненный приоритет.
Телевизионные приемники 12 являются устройствами
в основном индивидуального пользования, имеющими, как
правило, коллективные приемные антенны, сигналы с которых
разводятся по квартирам с помощью кабелей.
В основе цветного телевидения лежит так называемая
трехкомпонентная теория цветного зрения, согласно которой
для создания любого цвета достаточно «смешать» три цвета:
красный, синий и желтый (или зеленый). На передатчике эти
три изображения образуются с помощью соответствующих
цветных фильтров. Конструкция приемной трубки усложняет-
ся тем, что свечение каждой точки ее поверхности создается
тремя элементами, возбуждаемыми отдельными электронны-
ми лучами.
Телевидение широко применяют в металлургии для управ-
ления прокаткой, вакуумной разливкой стали и рядом других
горячих процессов; для осмотра внутренних поверхностей
нефтяных и газовых скважин; на железнодорожном транс-
57
порте для контроля состояния путей и управления маневриро-
ванием составов; на атомных электростанциях при дистанци-
онном осмотре устройств с повышенным уровнем радиации;
при подводных работах, таких, как подъем затонувших ко-
раблей и осмотр корпусов, и s', д. Все большее распростране-
ние в промышленности находят телевизионные автоматы. Они
могут анализировать телевизионные сообщения, контролиро-
вать необходимые параметры и управлять соответствующими
исполнительными механизмами. Телеавтомат способен рас-
познавать образы и, например, сортировать объекты по уста-
новленным программам.
Телевидение широко применяется в космических исследо-
ваниях. Впервые оно было использовано на автоматической
межпланетной станции «Луна-3», когда была передана кар-
тина невидимой с Земли стороны Луны. Телеустановки были
использованы и для изучения поверхности на автоматических
станциях «Луна-9» и «Луна-13». Медико-биологические ис-
следования на автоматических космических станциях также
проводят с использованием средств телевидения. Телевизион-
ные системы наряду с РЛС играют важную роль при взаим-
ном маневрировании и стыковке космических аппаратов.
Область применения телевизионных установок в медици-
не простирается от демонстрации для больших аудиторий
специалистов уникальных операций до эндоскопии, когда
проводят исследования внутренних органов человека (желу-
док, бронхи), полости рта, ушей. В рентгеноскопии телевизи-
онные системы используют для защиты персонала от рентге-
новского облучения и увеличения яркости изображения.
Они входят в комплекты оборудования для проведения
микроскопических исследований, медицинского контроля
и диагностики.
1.11.	РАДИОТЕХНИКА СЕГОДНЯ
Существуют радиоэлектронные системы, используемые для
разных целей (связь, вещание, телевидение и др.), что,
в свою очередь, обусловливает определенные требования
к конструкции передатчиков, антенн и приемников. Неодина-
ков и характер передаваемых сообщений, что требует различ-
ных оконечных передающих и приемных устройств.
Усложнение радиоустройств вызвало к жизни новые под-
ходы к созданию радиосистем.
Создаются новые отправители и получатели сообщений,
например цифровые электронные вычислительные машины,
автоматы. В результате радиосистемы настолько усложняют-
58
ся, что обслуживание их часто становится непосильной за-
дачей для человека-оператора. Выделилась как особое на-
правление радиотехническая автоматика.
Сложное устройство, содержащее сотни блоков и сотни
тысяч электрорадиоэлементов, может отказать в работе, вый-
ти из строя. Но как найти неисправность в этом море отдель-
ных частей? Здесь на помощь радиотехнике приходит техника
автоматического контроля и поиска неисправностей.
Ныне, желая построить радиоустройство, нельзя просто
подобрать радиоэлементы и начать монтаж. Усложнение про-
цессов в системах совсем по-иному ставит вопрос о роли
теоретических и инженерных расчетов. Возникла необходи-
мость перейти к автоматизации проектирования радиоу-
стройств — к созданию систем а втоматизированного
проектирования.
Весьма часто одну и ту же операцию и даже совокупность
операций можно реализовать на основе различных принципов
отправления сообщений и их приема. Тогда возникает задача
оптимизации, т. е. поиска путей решения поставленной
задачи наиболее простым и экономичным способом.
Все это лишь часть сегодняшней радиотехники. Охаракте-
ризуем кратко ее основные достижения.
Современные компоненты и технология. Сколь ни слож-
ным является радиоэлектронное устройство, но состоит оно из
огромного числа пассивных элементов: резисторов, конденса-
торов, индуктивных катушек или элементов, им эквивалент-
ных, а также активных (усиливающих, генерирующих) эле-
ментов. Они образуют элементную базу радиоэлектроники.
Элементная база каждого поколения РЭА определяется ис-
пользуемыми физическими явлениями. Для ее совершенство-
вания применяют новые физические принципы и технологии.
Эти принципы и технология существенно изменялись с те-
чением времени, особенно в отношении к активным элемен-
там. Сначала это были электровакуумные лампы — диоды,
триоды и многоэлектродные лампы. В 50-е годы электронные
лампы начали заменять полупроводниковыми диодами
и транзисторами, во много раз меньшими и имеющими гораз-
до меньшие массу и потребляемую энергию, более высокую
надежность.
Появление полупроводниковых приборов привело к ново-
му методу построения радиоаппаратуры из функционально
законченных устройств — модулей. Модули изготовляли на
основе малогабаритных диодов и триодов, конденсаторов
и т. д. с использованием печатного монтажа.
В 60-е годы появились интегральные схемы (ИС), эле-
59
Рис. 1.37. Принципиальная
электрическая схема
усилителя на ИС
Рис. 1.38. Преобразование
непрерывного сообщения
в дискретное
менты которых тонкими и точными химико-технологическими
методами создают в объеме и иа поверхности монокристал-
лов. Множество различных элементов цепей образуют почти
законченное функциональное устройство с высокой плотно-
стью упаковки элементов. Увидеть элементы интегральной
схемы можно только под микроскопом. На рис. 1.37 в качест-
ве примера приведена принципиальная электрическая схема
усилителя в интегральном исполнении. Характерной особен-
ностью интегральных схем является схемная избыточность,
что позволяет путем различного соединения выводов образо-
вывать различные устройства. Так, на рис. 1.37 к выво-
дам 4 и 5 присоединен внешний колебательный контур. При
этом усилитель приобретает резонансные свойства. Выво-
ды 7, 6 и 9, 10 можно закоротить или присоединить к ним
конденсатор (как показано на рис. 1.37), чтобы изменить
характеристики усилителя.
60
Более подробно элементная база современной радиотех-
ники рассмотрена в гл. 3 книги.
Диапазон используемых частот. До 40-х годов использо-
вались в основном километровые, гектометровые, декаметро-
вые и лишь отчасти метровые волны. В последующие 20 лет
были освоены метровые, дециметровые и сантиметровые во-
лны (до частоты 30 ГГц). В эти годы были построены телеви-
зионные системы в метровом диапазоне, РЛС на метровых,
дециметровых и отчасти сантиметровых волнах, радиорелей-
ные линии, навигационные и радиолокационные системы.
Тенденция расширения диапазонов рабочих длин волн
в сторону как более высокочастотных, так и более низкоча-
стотных наблюдается и в настоящее время. В 60-х годах
началось широкое освоение миллиметровых, субмиллиметро-
вых, световых, а также декакилометровых и более длинных
волн. Длинные волны оказались незаменимыми при создании
очень устойчивых линий связи, например, для системы пере-
дачи точного времени, а также для связи на большие расстоя-
ния под водой, например между подводными лодками,
и гидролокации.
Важным достижением науки является создание приборов,
основанных на использовании квантовой (дискретной) при-
роды энергии, в частности электромагнитного излучения. Это
привело к созданию мазеров — устройств генерирования
и усиления частот сантиметрового и миллиметрового диапа-
зонов длин волн, и лавров генераторов когерентного све-
та, создающих световой поток в очень узком телесном угле
(в очень узком частотном диапазоне). Использование лазе-
ров открывает принципиально новые возможности в области
связи.
Развитие общей теории радиосистем. Успешное развитие
радиотехники на первом этапе ее развития было обусловлено
в значительной степени отдельными открытиями и изобрете-
ниями. Так, были обнаружены колебательный контур и явле-
ние резонанса как средство выделения требуемых сигналов;
виды модуляции как способ отправления сообщений; виды
детектирования; средства борьбы с помехами. Если существо-
вало несколько способов выполнения одной и той же опера-
ции, например детектирования, то выбирался лучший, причем
понятие «лучший» носило интуитивный характер.
Значительным достижением современной радиотехники
является создание общей теории построения оптимальных
(наилучших) в каком-то смысле систем, которая основана на
вероятностном подходе, вследствие принципиальной необхо-
димости учета помех. (Если бы не было помех, то можно было
61
построить систему передачи на любое расстояние при сколь
угодно малых мощностях: достаточно было бы обеспечить
в месте приема необходимое усиление). Важной особенно-
стью этой теории является то, что оптимальной системе со-
ответствует количественная оценка на основании введения
понятия критерия или целевой функции системы.
Критерием может быть, например, минимальная вероятность
ошибок при заданных мощностях или минимальная стоимость
системы при заданных значениях ошибок.
Общая теория в ряде случаев позволяет математически
строго и однозначно путем так называемого математическо-
го синтеза найти алгоритм работы системы и ее структурную
схему. Полученная такими средствами система называется
оптимальной.
Примечательно, что многие инженерные решения, полу-
ченные на ранних этапах развития радиотехники, оказались
близкими к оптимальным. Однако в ряде случаев общая
теория указывает такие пути создания радиосистем с нужны-
ми свойствами, которые ранее не были известны.
Дискретная (цифровая) обработка сигналов. В течение
длительного периода развития радиотехники инженеры рас-
сматривали непрерывные и дискретные сообщения (напри-
мер, речевые и буквенные) как принципиально различные.
Для них строились разные устройства отправления, приема,
хранения и обработки. Сигналы же, несущие те или иные
сообщения, считались непрерывными функциями времени,
они генерировались, усиливались или детектировались с по-
мощью устройства непрерывного действия — ламповых или
полупроводниковых устройств.
В настоящее время все большее распространение находит
дискретная (или цифровая) обработка сообщений и сигна-
лов, при которой любое непрерывное колебание и (/)
(см. рис. 1.38, а) (сообщение, сигнал, помеха) может быть
заменено последовательностью чисел. В простейшем случае
этой последовательностью могут быть мгновенные (выбороч-
ные) значения (рис. 1.38, б). Такая замена называется
дискретизацией по времени. Однако можно пойти
дальше и заменить каждое выборочное значение (которое
может быть любым в некоторых пределах) целым числом
условных единиц — квантов Л (рис. 1.38, в). Эта операция
называется квантованием по уровню. Квантованные
по уровню дискретные числа можно выразить в двоичной
системе счисления и представить последовательностью им-
пульсов и пауз или положительных и отрицательных импуль-
сов, как показано на рис. 1.38, г. Так, квантованное значение
62
и (0) равно шести (рис. 1.38, в), в двоичной системе его можно
представить как 00110, чему соответствует последователь-
ность отрицательных (соответствующих нулю) и положитель-
ных (соответствующих единице) импульсов. Аналогично, на-
пример, и(5) = 20, а в двоичной записи—10100. Полученная
таким образом последовательность импульсов есть цифровое
бинарное представление непрерывного колебания.
Все перечисленные операции технически выполнимы элек-
тронными устройствами. Следовательно, между дискретными
и непрерывными сигналами нет принципиальной разницы.
Цифровые системы обработки сигналов создают удивитель-
ное единообразие при построении средств их передачи. Линии
и устройства становятся универсальными, более надежными,
проще в производстве и эксплуатации.
Цифровые системы обладают двумя важными свойства-
ми: они более помехоустойчивы и не требуют высокой линей-
ности усилителей и любых преобразователей. Оба свойства
следуют из того, что при передаче импульсов важно не со-
хранить строго их форму (как при передаче, например, непре-
рывного сообщения от микрофона), а лишь правильно пере-
дать сам факт наличия (или отсутствия) импульсов, что
можно сделать проще и надежнее. Однако эти свойства
дискретных систем «покупаются» необходимостью расшире-
ния полосы занимаемых частот (вспомним, что полоса сигна-
ла обратно пропорциональна длительности импульсов).
Применение цифровых ЭВМ в радиосистемах. (Об этом
будет подробно рассказано в гл. 4.) Важнейшей особенно-
стью цифровых ЭВМ является универсальность, т. е. воз-
можность использования для решения широкого круга задач.
Для этого необходимо лишь изменять программу. Примене-
ние ЭВМ открывает почти неограниченные возможности об-
работки радиотехнических сигналов после представления их
в цифровой форме.
В ряде случаев целесообразно использовать специализи-
рованные ЭВМ, выполняющие лишь определенный класс опе-
раций, встречающихся именно при обработке радиосигналов.
Новые виды радиосвязи и построение единой автоматизи-
рованной системы связи. Хотя радиосвязь «через эфир» за
счет отражения коротких волн от ионосферы нельзя назвать
новым видом связи, однако в настоящее время она пережива-
ет возрождение в связи с возможностью в значительной
степени устранять основной недостаток этого вида связи —
случайные замирания радиосигналов. В современных адап-
тивных радиоприемниках можно разделять отдельные лучи,
отраженные от различных участков ионосферы, а затем, скла-
63
3 .4
Рис. 1.39. Радиорелейная линия связи:
1 — помещение с аппаратурой, 2 — мачта, 3 — рефлектор, 4 — облу-
чатель
дывая их в фазе, можно ликвидировать интерференцию и вза-
имное гашение лучей.
Еще более устойчива связь через радиорелейные
линии (РРЛ), в которых осуществляется переизлучение
сантиметровых волн с помощью цепочки приемопередатчиков
или ретрансляторов (рис. 1.39). Обычно они строятся в гига-
герцевом диапазоне. Целая сеть радиорелейных станций по-
крывшч пашу страну По одному «стволу» (полосе частот
с уплощением сигналов) можно передан, тысячи речевых
сообщений или несколько телевизионных
В некоторых областях радиотехники можно использовать
радиоиолноводы—полые металлические трубы, через кото-
рые высокочастотные колебания распространяются с весьма
малыми потерями.
Еще большие возможности открываются при использова-
нии световодов — волноводов оптического диапазона час-
тот. Наиболее перспективным вариантом световода является
прозрачная нить из специальных сортов диэлектриков высо-
кого качества Световые волны, распространяясь вдоль нити,
испытывают полное внутреннее отражение «Информацион-
ная емкость» светового диапазона огромна Практическое
использование его пока затруднено из-за необходимости со-
вершенствовать лазеры, разработку и изготовление усилите-
лей, модуляторов, демодуляторов волн этого диапазона.
В настоящее время широко распространена связь через
ретрансляторы сигналов, установленные на ИСЗ, причем при
стационарном спутнике, движущемся синхронно с вращением
Земли, возможна длительная ретрансляция сигналов вещания
и телевидения на большие территории Существуют системы
с многостанционным доступом, когда много независимых на-
земных станций могут одновременно вести связь через ИСЗ,
используя незначительные мощности.
В нашей стране разрабатывается Единая автоматизиро-
ванная система связи (ЕАСС), в которой предусмотрена
возможность передачи сообщений любого вида.
64
ГЛАВА 2
ОТ НЕОБЪЯСНИМЫХ ЯВЛЕНИЙ ДО ВЕЛИКОГО
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гордиться славою своих предков не
только можно, но и должно, не уважать
оной есть постыдное малодушие
А. С. Пушкин
2.1.	ЗАЧЕМ ИНЖЕНЕРУ ЗНАТЬ ИСТОРИЮ
Инженером называют человека, умеющего делать машины,
в нашем случае — радиотехнические устройства Процесс
производства машин, несомненно, требует знания теории,
умения рассчитывать, конструировать, выполнять технологи-
ческие операции. Однако поможет ли конкретному инженеру
спроектировать конкретный радиоприемник знание истории,
имен изобретателей колебательного контура, полупроводни-
ковых приборов или супергетеродинного принципа радиопри-
ема?
Положительный ответ («да, поможет») на поставленный
вопрос, несомненно, будет наивным и неверным, так как не-
корректной является сама постановка такого вопроса. Исто-
рия не сводится к перечислению дат и имен исследователей,
внесших тот или иной вклад в развитие науки и техники.
История состоит в изучении прошлого в целях осознания
настоящего и прогнозирования и планирования будущего.
Это следует из того, что наука и техника являются не кон-
гломератом, а упорядоченной и взаимосвязанной цепью про-
цессов и явлений. Опыт поколений показывает, что для пол-
ноценной ориентации в настоящем и тем более для пред-
видения будущего в целях преобразования мира необходимо
знать прошлое.
Глубокое знание истории науки и техники помогает уста-
навливать диалектическую связь между явлениями, способ-
ствует их осмысливанию. Показывая, как одно явление вы-
текает из другого, сколько времени потребовалось исследова-
телям и изобретателям на достижение очередной ступени
в познании, история науки и техники учит прогнозировать их
развитие с учетом реальных возможностей. Так, анализ про-
шлого, несомненно, указывает на постоянное возрастание
темпа развития. Это означает, что для приобретения «за-
данного приращения» знаний от года к году требуется все
ЗАЛ Зиновьев, Л И Филиппов
65
меньший период времени. Линейное прогнозирование всегда
будет отставать от жизни.
История техники показывает, что явления повторяются,
как правило, на более высоком уровне. С одной стороны,
глубокое знание прошлого может подсказать новые еще не
использованные возможности и ускорить прогресс. С другой
стороны, это знание истории избавляет человечество от мно-
гократного повторения того, что уже было испробовано и не
дало положительных результатов.
История науки и техники позволяет правильно оценивать
роль коллектива и личности в прогрессе общества. В частно-
сти, она показывает, что лишь тесное сотрудничество ученых
и инженеров всех стран мира может принести значительные
плоды. Вспомним, что само «изобретение радио» в широком
смысле является плодом труда выдающихся ученых — англи-
чан (Д. К. Максвелл, М. Фарадей), немца (Г. Герц), фран-
цуза (Э. Бранли) и русского (А. С. Попов). А сколько ис-
следователей разных стран участвовали в доведении знаний
до такого уровня, когда это изобретение стало возможным!
Наконец, история науки и техники является частью чело-
веческой цивилизации. Советский радиоинженер должен
уметь соотнести историю своей области знаний с общей исто-
рией культуры своей страны Он должен, например, четко
представлять себе, каков был уровень знаний о связи во
времена М. В. Ломоносова, мог ли А. С. Пушкин послать
телеграмму, когда появились телефон, радиовещание, телеви-
дение.
Сведения о развитии радиотехники в рамках курса «Вве-
дение в специальность» не могут быть достаточными для
решения всех проблем по установлению взаимосвязи про-
шлого и будущего. Более подробно эти вопросы освещены
в ряде источников [1—4]. Однако эта глава введет нас
в историю захватывающего процесса развития радиотехники.
2.2.	ВОЗНИКНОВЕНИЕ НАУКИ
ОБ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
До начала XVII в. знания об электричестве и магнетизме
в «цивилизованной» Европе представляли собой невероятную
для нас смесь фактов и домыслов. Так, люди полагали, что
днем магнит притягивает сильнее, чем ночью, и верили, что
прием магнита внутрь в виде порошка продлевает жизнь.
В 1600 г. В. Гильберт опубликовал результаты своих
18-летних наблюдений, положив тем самым начало понятию
об эксперименте как основе исследования. Это произошло за
66
11 лет до появления известного сочинения Ф. Бэкона «Новый
органон», которого считают родоначальником современ-
ного индуктивного метода в науке. Это было время, когда
в городах Европы сжигали «ведьм», а в университетах цари-
ла созерцательная наука Аристотеля и устраивались диспуты
на темы о том, сколько чертей может уместиться на острие
иглы или спят ли ангелы.
Шли годы. О. Герике, изобретатель электрической маши-
ны, П. Мушенбрук, создатель лейденской банки, Б. Фран-
клин, автор первой теории статического электричества, иссле-
дователь молнии как электрического разряда и изобретатель
громоотвода, М. В Ломоносов, автор труда «Теория элек-
тричества, изложенная математически», Л. Гальвани, перво-
открыватель «живого электричества», А. Вольта, изобрета-
тель «вольтова столба» — первого источника длительного по-
стоянного тока, и их многие менее известные последователи
способствовали развитию науки об электричестве и магнетиз-
ме до возможности проведения первых опытов по электросвя-
зи. На это потребовалось около 200 лет.
Большой вклад в развитие науки об электричестве внес
русский ученый, академик В. В. Петров, построивший самую
большую батарею — из 2100 пар элементов и открывший
электрическую дугу.
Первые опыты по электросвязи с помощью статического
электричества некоторые историки относят к 1795 г., когда
испанский исследователь Ф. Сальва построил линию связи
длиной в 50 км из множества проводов, которые заряжались
и разряжались в зависимости от передаваемой буквы. До
этого и много лет спустя в Европе существовал только опти-
ческий механический телеграф. И. П. Кулибин, выдающийся
русский изобретатель, в 1794 г. усовершенствовал механизм
оптического телеграфа. В 1839 г. была открыта длиннейшая
в мире оптическая телеграфная линия между Петербургом
и Варшавой (1200 км).
Через несколько лет в 1802 г. Ф. Сальва и немецкий
ученый С. Т. Земмеринг в 1809 г. предложили передавать
буквы по проводам на основе химического воздействия тока
на жидкость. «Приемное устройство» Земмеринга содержало
35 колб с водой и соответствующее число проводов. Позднее
число проводов было уменьшено до восьми.
В 1820 г. датчанин Г. X. Эрстед обнаружил действие элек-
трического тока иа магнитную стрелку. В этом же году
А. Ампер предложил создать телеграфную систему с числом
магнитных стрелок, равным числу проводов.
Первая практически применимая система телеграфирова-
3 *	67
ния по проводам была предложена в России П. Л. Шиллин-
гом в 1828 г. Он использовал код: разные буквы передава-
лись комбинацией импульсов тока по проводам. Прием осуще-
ствлялся по комбинациям отклонения магнитных стрелок
в разные стороны в зависимости от полярности тока. Он
использовал только восемь проводов (а позже даже два).
П. Л. Шиллинг был знаком с А. С. Пушкиным, и, по мнению
некоторых исследователей, именно под влиянием его работ
были сочинены известные строки, начинающиеся слова-
ми: «О сколько нам открытий чудных готовит просвещенья
Дух».
Однако подлинную революцию в деле электросвязи по
проводам произвели русский ученый Б. С. Якоби и америка-
нец С. Морзе (вовсе не профессионал-инженер, а известный
в свое время художник), создавшие независимо друг от друга
пишущий телеграф. С. Морзе изобрел используемый и ныне
код («азбуку Морзе») и применил ключ для замыкания тока
при передаче. В приемнике был использован электромагнит,
прижимавший перо к ленте, которая двигалась от пружинно-
го механизма.
Морзе в 1835 г. был в России и, по рассказам очевидцев,
«расстроился», увидев сходство русских аппаратов со своим
изобретением.
Первая в США действующая линия связи Вашингтон —
Балтимор длиной 63 км была построена в 1844 г. Линия для
связи Петербурга с Царским Селом протяженностью в 25 км
вошла в строй в 1843 г.
В 1850 г. Б. С. Якоби создал первый буквопечатающий
аппарат, усовершенствованный в 1855 г. американским изоб-
ретателем Д. Юзом. В нем комбинации импульсов тока («ко-
довые комбинации») управляли поворотом типового колеса,
на окружности которого были расположены литеры, с кото-
рых печатался текст телеграмм на прижатую к ним бумаж-
ную ленту.
За телеграфом последовал проводной телефон. Принцип
телефонной трубки был предложен профессором физиологии
органов речи и физики Бостонского университета А. Г Бел-
лом в 1876 г., а в 1877 г. им был получен патент на микро-
фон. Уже в 1878 г. кампания «Белл телефон» открыла первую
в мире телефонную станцию с коммутатором.
Дело «телефона по проводам», а затем и видеотелефона
начало лавинообразно развиваться. Однако его будущий кон-
курент и возможный победитель уже созрел в умах блестя-
щих ученых. Близилось время М. Фарадея и Д. К. Макс-
велла.
68
2.3.	ОТ ЗАРИ РАДИОТЕХНИКИ
ДО ВЕЛИКИХ УРАВНЕНИЙ
Радиотехника зародилась благодаря открытию единства
и взаимосвязи электричества (электрического поля) и магне-
тизма (магнитного поля).
Воздействие электрического тока на магнитную стрелку
«случайно» открыл X. Эрстед во время опытов по изучению
теплового действия тока (нагреванию провода). Точнее, отк-
лонение магнитной стрелки случайно лежавшего на столе
компаса при замыкании тока в проводнике заметил во время
лекции студент, имя которого не вошло в историю. Это прои-
зошло 15 февраля 1820 г. Эрстед не смог дать объяснения
этому явлению наблюдательному студенту 11о1же он под-
робно описал его в форме «памфлета» на ланшском языке,
однако толкование наблюденного эффекта было неверным.
Памфлет дошел до Ампера. Уже немолодой профессор
(45 лет), награжденный орденом Почетного Легиона за ра-
боты в области математики, оптики, химии, член множества
комиссий (и даже комиссии по изданию классиков литерату-
ры) Ампер увидел повторение опытов Эрстеда на заседании
Французской академии, где его демонстрировал французский
исследователь Араго. Опыты потрясли Ампера. В течение
нескольких недель он сам поставил серию экспериментов
и с помощью «вольтова столба» нашел законы взаимодейст-
вия двух проводников с токами, катушек с токами между
собой и с магнитами. Оказалось, что взаимодействие кату-
шек, обтекаемых токами, не отличается от взаимодействия
магнитов. Состояние здоровья и ряд других обстоятельств не
позволили Амперу продолжить опыты.
Только с научным подвигом М. В. Ломоносова можно
сравнить вклад в науку об электромагнетизме М. Фарадея.
Он родился в 1791 г. в Лондоне, в семье кузнеца. В возрас-
те 21 года он решил посвятить себя науке. Ему удалось
поступить на должность лаборанта Королевского института
с помощью ученого Г. Дэви, взявшего Фарадея к себе в лабо-
раторию.
Сначала Фарадей занимался химией и вскоре, к удивле-
нию Дэви, опубликовал первую научную статью. В памятном
1820 г. Дэви и Фарадей повторили опыт Эрстеда (о работах
Ампера они узнали позднее). Затем Фарадей сам неоднократ-
но проводит известные опыты, показавшие, что проводник, по
которому течет ток, движется в магнитном поле (явление,
лежащее в основе современного электродвигателя). Он много
работает и публикует ряд статей. В 1824 г., через 11 лет
69
после начала научной деятельности, Фарадея избирают чле-
ном Лондонского королевского общества, а в 1825 г. по
рекомендации Г. Дэви он становится директором Королев-
ского института. В 1831 г. Фарадей открыл закон электро-
магнитной индукции — появление ЭДС в проводах под дей-
ствием переменного магнитного поля. Следует заметить, что
Ампер был близок к этому открытию, однако не обнаружил
эффекта, так как не обратил внимания на то, что важно не
само присутствие магнитного поля, а его изменение. Затем
Фарадей создает модель электромагнитного генератора. Это
было очередное торжество идеи взаимосвязи и обратимости
физических явлений. Недаром М. В. Ломоносов говорил, что
природа проста и не роскошествует излишними причинами.
Фарадей оставил огромное печатное наследство. Его
«Дневник» наблюдений содержит восемь томов. Интересно
отметить, что он мало пользовался математикой и вместо
формул привлекал графики полей и ныне широко применяе-
мые «силовые линии» М. Фарадей умер в 1865 г.
В год (1831) и почти в день открытия закона электро-
магнитной индукции Фарадеем, в богатой семье английского
адвоката родился Д. К. Максвелл. Сам адвокат интересо-
вался техникой, ставил физические опыты и даже опублико-
вал несколько научных статей. Его сын, Д. К. Максвелл, уже
к 19 годам становится автором ряда научно-технических
предложений, в том числе известного способа вычерчивания
эллипса с помощью двух иголок и нити (эта работа была
выполнена им еще в возрасте 15 лет), автором теоремы упру-
гости («теоремы Максвелла»). В 1850 г. Максвелл окончил
Эдинбургский университет, а в 1854 г. и университет в Кем-
бридже. В двадцатилетием возрасте Максвелл впервые про-
чел книгу Фарадея «Экспериментальные исследования по
электричеству», которая произвела на него неизгладимое
впечатление.
За свою не очень долгую жизнь (он умер в 1879 г.) Мак-
свелл плодотворно работал в различных областях науки: от
исследования устойчивости колец Сатурна до цветной фото-
графии и бытовой химии. Он успешно читал лекции студентам
и опубликовал сатирические стихотворения (за подписью
«dp/d/»).
Однако его величайшим вкладом в науку является созда-
ние математической теории поля, из которой были выделены
четыре ныне всемирно известных уравнения Максвелла. В со-
чинениях самого Максвелла этих уравнений двенадцать и они
«разбросаны» по нескольким разделам. Позднее выдающиеся
ученые Г. Герц и О. Хевисайд упорядочили изложение Мак-
70
свелла, изъяли уравнения, которые были следствием дру-
гих, и представили основные в почти современной форме.
В уравнениях Максвелла сконцентрированы фундаменталь-
ные физические закономерности, обобщающие все известное
в электромагнетизме до сих пор. Величайшим следствием
уравнений Максвелла было предсказание существования
электромагнитного поля излучения. Из уравнений вытекает,
что вокруг переменного во времени тока создается перемен-
ное магнитное поле, способное возбудить в соседнем элементе
пространства электрическое поле, которое за счет особого
«тока смещения» создает новое магнитное поле и т. д. Поле
излучения распространяется со скоростью света.
Свою теорию Максвелл изложил в «Трактате об электри-
честве и магнетизме», который вышел в свет
в 1873 г. А в 1938 г. в архивах Лондонского королевского
общества был вскрыт пакет, оставленный в 1832 г. М. Фара-
деем с указанием хранить до неопределенного времени. Среди
прочего в тексте, обнаруженном в пакете через 106 лет, были
фразы о том, что на распространение магнитного действия
требуется время, которое, как полагал Фарадей, окажется
очень незначительным. Он писал также, что электрическая
индукция распространяется точно таким же образом и что
распространение магнитных сил похоже на колебания взвол-
нованной водной поверхности. Так, свойственным ему языком
(без формул) Фарадей предсказал существование поля излу-
чения за 35 лет до Максвелла.
2.4.	ЭКСПЕРИМЕНТ — КРИТЕРИЙ ИСТИНЫ
Предсказания Максвелла относительно возможности созда-
ния электромагнитного поля излучения не произвели особого
впечатления на современников, может быть, потому, что не
многие могли понять его теорию, изложенную к тому же
далеко не в лучшей форме (том «Трактата об электричестве
и магнетизме» содержал около 1000 с., где чередовались
обобщения, рассуждения и полемика). Многие ученые просто
не поверили в это предсказание: мало ли что можно «вы-
вести» на бумаге!
Значительную роль в утверждении теории Максвелла
сыграли опыты П. Н. Лебедева по изучению давления света
на поверхность. Существование этого давления следовало из
электромагнитной природы света, предсказанной Максвел-
лом. Опыты косвенно подтвердили теорию Максвелла.
Однако великая историческая миссия непосредственного
экспериментального обнаружения электромагнитного поля
71
излучения принадлежит немецкому физику Г. Герцу. Г. Герц
родился за несколько лет до появления теории Максвелла,
в обеспеченной семье сенатора. Он был слаб здоровьем, но
учился блестяще. Специальное образование начал в Мюнхен-
ской высшей технической школе, но вскоре перешел в Берлин-
ский университет, где сразу же занялся научной рабоюй
в физической лаборатории. Его руководителем стал Г. Гель-
мгольц, являвшийся противником теории Максвелла,
в частности теории о конечной скорости распространения
поля излучения. Вскоре Герц приступает к работе над до-
кторской диссертацией по исследованию вращения тел в маг-
нитном поле. Специальным постановлением ему было разре-
шено защищать диссертацию до окончания обучения в уни-
верситете. Защита прошла с таким успехом, что в виде
исключения Герцу была присуждена докторская степень
«с отличием».
Исследования по электромагнитному полю Герц начал
около 1886 г. 5 декабря этого же года он обнаружил, чю
создание искры (разряда) между двумя шарами, замкнут ими
контуром, приводило к появлению искры в другом анало!ич-
ном контуре, расположенном на значительном расстоянии
(сначала около 1,5 м). Перенос второго контура в соседнюю
комнату не изменял результата, только искра становилась
слабее.
Сначала Герц подумал, что он обнаружил новое явле-
ние — «волны Герца». Так как мировоззрение Герца форми-
ровалось под влиянием Гельмгольца, то, приступая к опытам,
он вовсе не стремился подтвердить теорию Максвелла. Как
истинный ученый он провел ряд сложных и трудоемких экспе-
риментов. Оказалось, что волны преломляются призмой (сде-
ланной из асфальта), скорость их распространения (грубо
измеренная косвенным методом) близка скорости света, они
отражаются (как и световые) от металлических поверхно-
стей, обладают свойством поляризации. Таким образом, обна-
руженные Герцем волны полностью совпадали с предска-
занными Максвеллом электромагнитными волнами, и Герц
признал это.
Опубликование результатов опытов Герца вызвало не
только научную «бурю» среди ученых — сторонников и про-
тивников теории Максвелла, но и породило ряд весьма оче-
видных предложений о создании системы передачи без про-
водов. Герц, ссылаясь на «медленность» электрических коле-
баний в телефонных проводах, написал одному из изо-
бретателей, что если бы он (изобретатель) был в состоянии
построить вогнутые зеркала (т. е. антенны) размером с мате-
72
рики, то можно было бы создать поле излучения, а с обычны
ми зеркалами не будет обнаружено ни малейшего действия.
Как видно из этого утверждения, идея модуляции высокоча-
стотных колебаний медленными сообщениями еще не созрела.
Г. Герц умер знаменитым в возрасте всего 37 лет. Он был
награжден, по-видимому, всеми медалями и другими знаками
отличия, которые существовали в то время для ученых. Но
Герц был не только экспериментатором. Именно он совместно
с О. Хевисайдом придал двенадцати уравнениям Максвелла
их современный вид.
Выдающийся ученый своего времени, английский физик,
член Лондонского королевского общества, О. Хевисайд неза-
висимо от Герца пришел к тем же выводам в отношении
уравнений Максвелла Работая в области физики, О. Хеви-
сайд за 15 лет до А. Эйнштейна вывел известную формулу
Е=тс2. В области математики он заложил основы теории
расчета переходных процессов («метод Хевисайда»), явился
одним из создателей операционного исчисления. В области
связи Хевисайд был изобретателем средств повышения даль-
ности действия проводного телеграфа и телефона.
В 1902 г. он одновременно с А. Э. Кеннелли указал на су-
ществование ионизированного слоя атмосферы, действующе-
го как отражающая среда для электромагнитных волн. Тру-
ды скромного и талантливого ученого обогатили владельцев
многих фирм и компаний, но не его самого. Он умер в бедно-
сти в возрасте 75 лет.
2.5.	А. С. ПОПОВ — ИЗОБРЕТАТЕЛЬ РАДИО
Александр Степанович Попов родился в поселке Турьинские
Рудники (ныне г. Краснотурьинск), в семье священника,
в 1859 г. Попытки родителей направить сына по «духовной
линии» не увенчались успехом. Он поступает на физико-
математический факультет Петербургского универсйтета.
Й первые годы своей самостоятельной жизни А. С. Попов
одновременно с учебой работает репетитором, переводчиком,
гидом на Электротехнической выставке, регулировщиком на-
пряжения динамомашины, заведует электростанцией на яр-
марке в Нижнем Новгороде. В 1882 г. он оканчивает уни-
верситет, успешно защищает диссертацию, и его приглашают
остаться при университете для подготовки к профессорскому
званию. Однако в 1883 г. А. С. Попов поступает преподава-
телем в Минный офицерский класс в Кронштадте, являющий-
ся в то время единственным в -России высшим учебным за-
ведением, в котором электротехника занимала видное место.
73
Уже в 1888 г. А. С. Попов мечтает изобрести такой при-
бор, который бы заменил электромагнитное «чувство». Про-
ведя большое количество опытов совместно со своим помощ-
ником П. Н. Рыбкиным, А. С. Попов построил первый в ми-
ре радиоприемник, который продемонстрировал на заседании
Русского физико-химического общества 7 мая 1895 г. При
этом он использовал усовершенствованный им же когерер
(«сцепливатель») французского исследователя Э. Бранли
и англичанина О. Лоджа — стеклянную трубку с металличе-
ским порошком, который слипался под действием электриче-
ских разрядов и начинал проводить ток.
Приемник Попова содержал все основные части радио-
приемника: антенну, колебательную цепь, детектор, регистри-
рующее устройство. Гениальной догадкой явилось использо-
вание обратной связи — автоматического механического
встряхивания когерера с целью восстановления его чувстви-
тельности к появлению поля. 24 марта 1896 г. А. С. Попов,
по воспоминаниям очевидцев, впервые в истории продемон-
стрировал передачу электрическими сигналами без проводов
текста, состоящего из двух слов («Генрих Герц») на расстоя-
ние всего 250 м. В 1899 г. дальность действия приемника
была доведена до 45 км. В 1900 г. радиосвязь впервые была
использована на практике при снятии с камней у острова
Гогланд броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» и при спа-
сении рыбаков, унесенных в море. В 1901 г. дальность связи
достигла 150 км.
На Международной выставке 1900 г. в Париже прием-
ник Попова был удостоен Большой золотой медали.
В 1901 г. А. С. Попов был назначен профессором Электро-
технического института, а в 1905 г. был выбран его директо-
ром. В 1906 г. А. С. Попов должен был стать президентом
Русского физико-химического общества, на котором 10 лет
назад он выступал с историческим сообщением. Но он умер
1 января 1906 г.
Однако рождение радиосвязи не обошлось без курьезов.
Изобретение А. С. Попова, к сожалению, запатентовано не
было, а в середине 1897 г. английский патент (свидетельст-
во) на «способ сигнализации на расстоянии» получил италь-
янец Г. Маркони. Будучи сам человеком далеко не бедным,
Маркони склонил английских предпринимателей и банкиров
к созданию компании по использованию его изобретения.
Миллионные средства компании Маркони позволили обогнать
Россию по размаху дела и дальности радиосвязи. Маркони,
развив огромную организаторскую деятельность, много раз
путешествовал из Европы в Америку. Как не вспомнить, что
74
на первом ходатайстве А. С. Попова о выделении денег на
опыты морской министр написал, что на «такую химеру»
денег отпускать не разрешает *.
А. С. Попов умер от кровоизлияния в мозг после «беседы»
с директором департамента полиции, которому не нравилось
многое в деятельности А. С. Попова, в частности его от-
ношение к «студенческим беспорядкам», имевшим место
в 1905 г.
Царское правительство России не сумело оценить величие
изобретения своего соотечественника А. С. Попова, и на «хи-
меру» по-прежнему отпускали мало денег. Первые образцы
радиостанций, основанных на изобретении Попова, были из-
готовлены в России, однако затем их заказывали во Фран-
ции. А. С. Попов к 1902 г. имел в Кронштадте небольшую
мастерскую по изготовлению радиостанций. В 1903 г. Мор-
ское министерство, решив, наконец, радиофицировать рус-
ские корабли, заключило соглашение с немецкой фирмой
«Телефункен». Лишь в 1913 г. был организован радиотелег-
рафный завод с радиолабораторией под руководством
М. В. Шулейкина, а в 1914 г. в Москве и Петрограде были
построены первые искровые радиостанции. Позднее они поя-
вились в Николаеве, Ташкенте, Чите и других городах.
2.6.	радиотехника после великой октябрьской
СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
Коренной перелом в отношении к радиотехнике в России
произошел после Октября 1917 г. В. И. Ленин впервые ис-
пользовал радиосвязь (еще телеграфную!) для обращения
22 ноября 1917 г. ко всем полковым, дивизионным, корпус-
ным, армейским и другим комитетам, всем солдатам револю-
ционной армии и матросам революционного флота.
19 июля 1918 г. был издан декрет Совнаркома о централи-
зации радиотехнического дела. Был создан Радиотехнический
совет при Наркомате почт и телеграфов, взяты под контроль
все радиотехнические заводы и мастерские, организована
передача по радио Постановлений Правительства. 2 декабря
1918 г. В. И. Ленин подписал Положение «О Нижегород-
ской радиолаборатории». Научным руководителем ее был на-
* Этот документ не сохранился. Однако это не единственный
случай подобного отношения к изобретателям в дореволюционной
России. Так, в 1794 г. И. П. Кулибин изобрел оптический (механиче-
ский) телеграф, превосходящий по возможностям аналогичный теле-
граф К. Шаппа. Однако царское правительство не обратило внима-
ния на изобретение И. П. Кулибина и закупило установку К. Шаппа.
75
значен М. А. Бонч-Бруевич. Сюда пришли В. К. Лебедин-
ский, Д. А. Рожанский, В. В. Татаринов, В. П. Вологдин,
А. Ф. Шорин.
По поручению В. И. Ленина сотрудники Нижегородской
лаборатории уже в 1922 г. построили в Москве первую в ми-
ре радиовещательную станцию мощностью 12 кВт, а 17 сен-
тября 1922 г. состоялась передача радиоконцерта.
К 1924 г. радиовещательные станции появились в Ленингра-
де, Горьком. К концу первой пятилетки их было уже 57,
к концу второй — 90.
В 1925 г. была создана генераторная лампа мощностью
100 кВт и серия менее мощных ламп. На первой Всесоюзной
радиовыставке в Политехническом музее в 1925 г. эта лампа
была названа именем Ленина. Еще в 1924 г. именем Ленина
была названа Нижегородская радиолаборатория. Нижего-
родская радполабораторня им. В. И. Ленина была дважды
награждена орденом Трудового Красного Знамени.
В 1928 г. было принято решение о переводе ее в Ленинград,
где еще в 1923 г. была организована Центральная радиола-
боратория.
В 1933 г. вступила в строй мощнейшая в мире 500-кило-
ваттная длинноволновая радиостанция, а в 1938 г.— ряд ко-
ротковолновых станций, в том числе всемирно известная
станция РВ-96 мощностью 120 кВт (первая коротковолновая
телеграфная линия Москва — Ташкент была построена еще
в 1926 г.). В годы Великой Отечественной войны была соору-
жена самая мощная в мире длинноволновая радиостанция,
работающая и в настоящее время.
Бурно развивалась и техника радиоприема. Существен-
ную роль в этом сыграл переход от кристаллических детекто-
ров, заменивших когереры еще в 1908 г., к электронным
лампам. Хотя вакуумный триод был изобретен гораздо рань-
ше, конкурентоспособным он стал лишь в 1915—1917 гг. Пер-
вые отечественные радиолампы для передатчиков и приемни-
ков были изготовлены в годы блокады Советской России
в Нижегородской радиолаборатории и на Казанской базе
радиоинформирований, а позднее в лабораториях Одесского
радиозавода, завода «Светлана» в Ленинграде.
В 1923—1928 гг. происходит «борьба» между различными
способами радиоприема, в которой к 1931 —1932 гг. полно-
стью победил ныне основной супергетеродинный метод. Его
внедрению способствовало появление двухсеточных, а затем
и многосеточных ламп, с помощью которых преобразователь
частоты, местный генератор и усилитель удалось строить на
одной лампе. К 1935 г. появились радиолампы в металличе-
76
ском корпусе, а затем малогабаритные стеклянные лампы,
усовершенствованные варианты которых можно встретить
в радиоаппаратуре (особенно в телевизорах) и сегодня.
В 1936—1937 гг. успешно развиваются новые методы
модуляции''и детектирования. Наряду с ранее освоенной амп-
литудной модуляцией была предложена частотная модуля-
ция. При этом существенный вклад в развитие теории и тех-
ники внесли многие отечественные ученые.
В 1937 г. В. А. Котельников теоретически и эксперимен-
тально показал возможность радиосвязи на одной боковой
полосе при амплитудной модуляции. Он же стал автором
известной во всем мире теории потенциальной помехоустойчи-
вости, явившейся основой для развития современной теории
анализа и синтеза оптимальных по помехоустойчивости ра-
диосистем.
В 1929 г. А. А. Чернышевым и А. Я. Рыфтиным построена
оптико-механическая телевизионная система на 40, а позднее
на 60 строк. Малострочные телевизионные передачи начались
в нашей стране в 1931 г. Идея же передачи изображений
путем построчной развертки была известна с 1878 г., а пер-
вые предложения инженера П. Нипкова по передаче изо-
бражений по проводам относятся к 1884 г. Первые устройст-
ва представляли собой электромеханическую систему, в кото-
рой развертка изображения производилась с помощью диска
с расположенными по спирали отверстиями, прочеркивавши-
ми строки изображения, яркость которых определяла ток
через фотоэлемент. Регулярное вещание велось с частотой
строк, равной 30, при 12,5 кадрах в секунду. Передачи велись
на длинных волнах.
Электронное телевещание, «наследником» которого явля-
ется современное, появилось в СССР в 1938 г. Идею о теле-
визионной приемной трубке высказал профессор Петербур-
гского университета Б. Л. Розинг еще в 1907 г. Однако лишь
в 1931 г. С. И. Катаеву с группой сотрудников удалось соз-
дать приемную телевизионную трубку — кинескоп, что сразу
повысило качество изображения. Несколько позже благодаря
работам А. П. Константинова, С. И. Катаева, П. В. Шма-
кова, А. А. Чернышева, П. В. Тимофеева появились переда-
ющие телевизионные трубки — иконоскопы.
Первые телепередачи (с октября 1938 г.) шли по одной
программе на волне 6 м, а первые телевизоры имели размер
экрана всего 14X18 см. Число строк было равно 343 при
25 кадрах в секунду, передатчик работал по 4...5 ч шесть
дней в неделю. У первых телевизоров собирались телезрители
и смотрели на новое «чудо».
77
Хотя радиотехника появилась как техника связи (теле-
графной или телефонной), но вскоре были обнаружены дру-
гие области ее применения. Возможность использования ра-
диосигналов для определения местоположения отражающих
объектов (кораблей, самолетов) высказал еще А. С. Попов,
наблюдая ослабление сигналов при радиосвязи между двумя
кораблями, когда трассу радиосигналов пересекал третий
корабль. Основоположниками отечественной радиолокации
явились Ю. К. Коровин, П. К. Ощепков, Б. К. Шембель,
Ю. Б. Кобзарев, ныне академик.
Исторически первым способом ориентирования с по-
мощью радиоволн была радионавигация, а именно радиопе-
ленгация. Сначала пеленгационная аппаратура незначитель-
но отличалась от связной. Пеленгационные станции распола-
гались на Земле в известных точках. Будучи оснащенными
устройствами остронаправленного приема (рамочными антен-
нами, гониометрами), эти станции по запросу определяли
положение объекта по двум направлениям приема сигналов
корабля или самолета.
Ясно, что пара наземных пеленгаторов могла одновремен-
но обслуживать лишь один корабль или самолет. Позднее был
изобретен метод зональных радиомаяков, состоящих из
четырех антенн, включаемых поочередно на передачу сигна-
лов. Питание антенн осуществлялось так, чтобы создать раз-
ные диаграммы направленности для каждой пары антенн.
В результате характер сигналов позволял определить на-
правление, по которому они исходят. С помощью двух таких
маяков большое число самолетов одновременно могли ори-
ентироваться в пространстве. В дальнейшем системы радио-
пеленгации были значительно усовершенствованы и на их
основе построены «автопилоты», системы «слепой» посадки
самолетов в тумане и многие другие устройства.
Значительный вклад в эту область радиотехники, как
и в развитие теории нелинейных преобразований колебаний,
внес академик А. И. Берг.
2.7.	ПИОНЕРЫ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ РАДИОТЕХНИКИ
В феврале тяжелого 1920 г. В. И. Ленин получил письмо
от руководителя Нижегородской радиолаборатории
М. А. Бонч-Бруевича с кратким отчетом о ее работе
и о встречающихся трудностях. В ответ на это письмо
В. И. Ленин написал пророческие слова: «Газета без бумаги
и «без расстояний», которую Вы создаете, будет великим
делом».
78
Михаил Александрович Бонч-Бруевич родился в 1888 г.
в г. Орле, в семье техника. В 1909 г. он окончил в Петер-
бурге Инженерное училище, из стен которого вышли
такие выдающиеся деятели русской науки и культуры, как
Ф. М. Достоевский, Д. В. Григорович, П. Н. Яблочков,
И. М. Сеченов. В 1914 г. М. А. Бонч-Бруевич закончил Пе-
тербургскую офицерскую электротехническую школу, давав-
шую диплом инженера-электрика.
Начавшаяся мировая война заставила царское прави-
тельство пересмотреть свое отношение к радиосвязи.
М. А. Бонч-Бруевича направляют на вновь построенную
Тверскую радиостанцию, работавшую, как и другие радио-
станции, телеграфными сигналами. Здесь он организовал
электровакуумную мастерскую, где впервые в России нала-
дил производство радиоламп, названных «катодными реле».
Здесь же был разработан первый ламповый радиоприемник
незатухающих колебаний.
После подписания в Совнаркоме 2 декабря 1918 г. «По-
ложения о радиолаборатории с мастерской Народного ко-
миссариата почт и телеграфов» М. А. Бонч-Бруевич с груп-
пой сотрудников перешел на работу в Нижегородскую радио-
лабораторию и был ее научным руководителем целое
десятилетие. Здесь были созданы усовершенствованные при-
емные лампы, теория их расчета, мощные лампы с водяным
охлаждением, позволившие увеличить их мощность от единиц
ватт до 2 кВт. Вскоре был построен первый радиотелефонный
передатчик для прямой связи с Москвой. С именем
М. А. Бонч-Бруевича связано освоение KB-диапазона воли.
До 1922 г. этот диапазон считался непригодным для радио-
связи: наличие кольцевой «зоны молчания» на расстояниях
до десятков километров от передатчика привело первых ис-
следователей к ошибочному мнению о полном исчезновении
поля с расстоянием. М. А. Бонч-Бруевич — автор 60 изобре-
тений и более 100 печатных работ, в том числе моногра-
фий «Короткие волны» (1932), «Распространение электромаг-
нитной энергии» (1934). Он предсказал явление нелинейности
ионосферы, выдвинул идею генерирования сантиметровых
волн («магнетронный генератор»), принцип построения
остронаправленных антенн («щелевые антенны»).
С 1921 г. М. А. Бонч-Бруевич являлся профессором Ниже-
городского университета, а с 1922 г.— профессором Москов-
ского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана.
В 1931 г. его избирают членом-корреспондентом АН СССР,
в 1934 г. присваивают ученую степень доктора технических
наук. М. А. Бонч-Бруевич был не только выдающимся иссле-
79
дователем и инженером, но и человеком высокой культуры.
Он хорошо играл на фортепьяно, интересовался литературой
и живописью.
Умер М. А. Бонч-Бруевич в возрасте 52 лет.
Михаил Васильевич Шулейкин явился opi цитатором
второго крупнейшего центра отечественной радишехники —
Петербургского (Ленинградского). Родился М. В Шулей-
кин в 1884 г., получил высшее образование в Петербурге
и в 1910 г. поступил на работу во вновь организованное
«Радиотелеграфное депо», Морского ведомства. В 1913 г. оно
было преобразовано в первый в России радиотелеграфный
завод, где М. В. Шулейкин возглавил радиолабораторию.
М. В. Шулейкин внес большой вклад в радиотехнику. Еще
в годы первой мировой войны он разгадал секрет незатухаю-
щих колебаний, на которых работали вражеские радиопере-
датчики. В 1916 г. он опубликовал в «Известиях по минному
делу» работу по радиотелефонироваиию, в которой получил
математическое выражение для амнлитудпо-модулированных
сигналов и указал на существование боковых полос.
В 1920 г. он разработал основы теории распространения
радиоволн с учетом влиянии ионосферы и разработал основы
инженерного расчета длинноволновых антенн и заземления.
М. В. Шулейкин явился основателем радиоинженерной
специальности в вузах нашей страны. Он организовал фа-
культет в МВТУ, преподавал в Военной электротехнической
академии, Институте народного хозяйства, Ленинградском
электротехническом институте связи. В изложении ряда во-
просов в современных учебниках можно обнаружить методи-
ческие подходы, заложенные М. В. Шулейкиным.
Кругозор и знания М. В. Шулейкина были огромны. За
выдающиеся достижения в области науки и техники
М. В. Шулейкин был избран академиком.
Он воспитал многочисленных учеников и последователей,
среди которых Имант Георгиевич Фрейман, создавший в годы
империалистической блокады один из первых учебных курсов
радиотехники, Александр Николаевич Казанцев — основа-
тель современной школы по распространению радиоволн,
Борис Алексеевич Введенский — автор фундаментальных ис-
следований в области распространения волн, исследования их
дифракции, радиоволноводов.
В декабре 1918 г. в радиотехническом совете Наркомата
почт и телеграфов состоялось совещание по вопросу о сплош-
ной радиофикации Советской России, на котором среди веду-
80
щих специалистов присутствовали М. В. Шулейкин
и В. П. Вологдин.
Валентин Петрович Вологдин родился в 1881 г. в бывшей
Пермской губернии, в семье инженера горного дела. Окончил
Петербургский технологический институт в 1907 г. В годы
первой русской революции стал революционером-подпольщи-
ком, работал с Я. М. Свердловым, несколько раз был аресто-
ван, сослан, ранен во время разгона демонстрации.
Имя В. П. Вологдина неразрывно связано с развитием
электромашинкой высокочастотной техники в нашей стране.
Его высокочастотные электромашинные генераторы являлись
надежным источником радиоколебаний на начальном этапе
развития радиотехники. Первая машина высокой частоты
мощностью 2 кВт при частоте 60 кГц (длина волны 5000 м)
была построена в 1912 г. После Октябрьской революции
В. П. Вологдин стал одним из научных руководителей Ни-
жегородской радиолаборатории. Здесь под его руководством
была построена электромашина на 50, а затем на 150 кВт.
В 1925 г. последняя была установлена на Октябрьской ра-
диостанции в Москве и обеспечивала связь с городами Евро-
пы и Америки. Под руководством В. П. Вологдина были
созданы и первые ртутные выпрямители мощностью до
10 кВт при напряжении 3500 В для питания ламповых ра-
диопередатчиков, а также другие выпрямительные устройст-
ва. До этого для электропитания передатчиков использовали
очень громоздкие и неудобные аккумуляторные батареи.
В Центральной радиолаборатории в Ленинграде и на
посту директора Треста по радио В. П. Вологдин продолжал
свою разностороннюю деятельность. С 30-х годов он зани-
мался применением высокочастотной техники в электротер-
мии, при плавке металлов, поверхностной закалке стали.
В 1939 г. В. П. Вологдина избрали членом-корреспонден-
том АН СССР. В 1944 г. он награжден орденом Ленина,
в 1948 г. Президиум АН СССР присудил ему первую золо-
тую медаль им. А. С. Попова.
В. П. Вологдин умер в 1953 г.
«Советским Эдисоном» называют иногда выдающегося
изобретателя и инженера в области радиосвязи и звукозапи-
си А. Ф. Шорина. Александр Федорович Шорин родился
в 1890 г. и провел детство в Петрограде. Он блестяще учился
в начальной школе и железнодорожном училище.
В 1919 г. окончил Петроградский электротехнический инсти-
тут с золотой медалью. Свою деятельность в области радио-
техники Шорин начал в качестве помощника начальника,
81
а затем начальника мощнейшей в то время (1917) Царско-
сельской радиостанции для международных связей. Здесь он
выполнил впервые в стране исследования н разработку
ламповых усилителей, пеленгаторов, буквопечатающей аппа-
ратуры.
В 1919 г., в возрасте 29 лет, А. Ф. Шорина назначают
директором Нижегородской радиолаборатории. Отсюда
в 1922 г. была впервые организована двусторонняя букво-
печатающая связь с Москвой (в Москву — по проводам,
обратно — через Ходынскую радиостанцию).
Шорин является автором большого Числа изобретений,
реализованных в действующей аппаратуре. Им разработаны
первые приборы для управления по радио, созданы первые
громкоговорители, установленные в Кремлевском зале
к XII съезду партии, а к 1 мая 1923 г.— на многих площадях
и улицах Москвы.
А. Ф. Шорин, работая с 1927 г. в Центральной радиолабо-
ратории проводной связи, изобрел ныне широко используе-
мый старт-стопный методчтелеграфирования, позволяющий
начинать передачу в любой момент времени, а не обязательно
синхронно с задающим генератором посылок. Им также раз-
работан метод записи звука на кинопленку. В 1929 г. в Ле-
нинграде открылся первый в стране звуковой кинотеатр.
В 1934 г. А. Ф. Шорин награжден орденом Ленина.
В 1941 г. он стал лауреатом Государственной премии СССР.
А. Ф. Шорин был выдающимся изобретателем, исследовате-
лем и шедагогОм. Он умер в 1941 г.
Зачинателем полупроводниковой техники, давшей ныне
обильные плоды, был Олег Владимирович Лосев, открывший
в 1922 г. в возрасте 19 лет усилительные свойства кристал-
лического детектора из оксида цинка. Он также был одним из
первых сотрудников Нижегородской лаборатории, куда при-
шел в 1920 г. по приглашению В. К. Лебединского.
О. В. Лосев изучал выпрямляющие свойства детекторов
и искал пути их усовершенствования. При этом он обнаружил
на их вольт-амперных характеристиках «падающие» участки
(увеличение тока при уменьшении напряжения), физически
означавшие возможность отдачи энергии. Присоединение ко-
лебательного контура к диоду с таким участком привело
к генерированию колебания.
Исследуя способность полупроводников генерировать
электрические колебания высокой частоты, О. В. Лосев скон-
струировал в 1923 г. безламповый высокочувствительный ра-
диоприемник— кристадин. Американский журнал «Рей-
82
дионьюз» писал об изобретении Лосева как о сенсационном.
В то время подобные устройства еще не называли полупро-
водниковыми, однако уже думали о замене ими радиоламп,
которые были дорогими и ненадежными. Известно, что снача-
ла радиолампы «победили» кристаллы. Но в настоящее время
идеи О. В. Лосева одержали полный триумф.
О. В. Лосев открыл явление преобразования частот в не-
линейных устройствах, явление свечения кристаллов кар-
борунда при прохождении тока и т. д. О. В. Лосев умер
в 1942 г. в осажденном Ленинграде.
Блестящим физиком и инженером был пропагандист ра-
диодела, основатель первых радиожурналов, прекрасный лек-
тор и популяризатор науки Владимир Константинович Лебе-
динский, он был одним из организаторов и руководителей
Нижегородской радиолаборатории, создателем журнала «Те-
леграфия и телефония без проводов» — первой научной лето-
писи советской радиотехники. В. К. Лебединский написал
более 150 статей, был автором или научным редактором
более 200 книг.
Выдающийся педагог Дмитрий Апполинариевич Рожан-
ский еще в 1913 г. издал книгу «Электрические лучи», в кото-
рой излагались теоретические представления о радиотехнике
того времени. Ему принадлежат классические работы по
«искровой» радиотехнике. Это он ввел понятие «сопротивле-
ние излучения антенн», работал в области стабилизации
ламповых автогенераторов, распространения коротких волн.
Блестящая плеяда советских ученых — продолжателей
основоположников радиотехники появилась в 50-е годы. Нет
возможности рассказать здесь обо всех. Многие из них рабо-
тают директорами, главными конструкторами и ведущими
научными сотрудниками в институтах Академии наук СССР
и промышленных министерств. Всех радистов нашей страны
объединяет Всесоюзное научно-техническое общество радио-
техники, электроники и связи им. А. С. Попова, которое мно-
го лет возглавлял один из старейшин радиотехники чл.-кор.
АН СССР В. И. Сифоров.
ГЛАВА 3
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ
Семь красок и двенадцать звуков
Творят бессмертные искусства.
И три десятка знаков — букв
Объемлют знания и чувства...
А сколько надо кирпичей
Для сотворения вещей?
английский художник Д. Филипп, 1887
3.1.	МАТЕРИАЛЫ, КОМПОНЕНТЫ, УСТРОЙСТВА
1 Для изготовления элементов РЭА используют различные ма-
териалы, как химически чистые, так и на базе химических
соединений. Широкое применение находят композиционные
материалы, различные пластические массы. Действие РЭА
основано на использовании электрических явлений, т. е. на
управлении токами, напряжениями, зарядами, статическими
полями, полями излучения. Поэтому основными являются
материалы с противоположными электрическими свойствами:
металлы и диэлектрики, значительно отличающиеся удельной
проводимостью. Металлы (платина, серебро, медь, золо-
то, алюминий и др.) обладают высокой проводимостью,
т. е. малым удельным сопротивлением: 10-8...10-6 Ом-м.
Диэлектрики (стекло, пластмассы, керамика, кварц, ди-
оксид кремния, оксиды некоторых металлов, лаковые изо-
ляционные покрытия и др.) имеют малую проводимость,
т. е. высокое удельное сопротивление: 1016...1022 Ом-м.
С изобретением транзистора и открытием практических
возможностей его широкого использования в РЭА огромное
значение приобрели полупроводники (германий, крем-
ний, арсенид галлия и Др.). По удельному сопротивлению
(порядка 10~5...108 Ом-м) они занимают промежуточное по-
ложение между металлами и диэлектриками. Особенностью
их использования является требование химической чистоты
и строго контролируемое для получения необходимых свойств
количество легирующих добавок (примесей).
Важную группу радиоматериалов составляют материалы
с сильно выраженными магнитными свойствами — ферро-
магнетики.
Некоторые из применяемых при изготовлении РЭА мате-
риалов (кварц, рубин, германий, кремний и даже некоторые
84
жидкости) обладают свойствами кристаллов. К таким
материалам предъявляются требования правильности
кристаллической решетки и точности среза кристалла.
Электрические свойства материалов (удельное
сопротивление, диэлектрическая и магнитная проницаемость
и др ) должны быть стабильными и устойчивыми к небла-
гоприятным внешним воздействиям (температуре, влажно-
сти, давлению и др.). В некоторых случаях материалы, явля-
ющиеся химическими соединениями или композициями (на-
пример, пластмассы), вследствие неконтролируемых внутрен-
них физико-химических процессов могут изменять свои
первоначальные свойства. Говорят, что такие материалы
«стареют» Старение материала — необратимое явление. Оно
приводит к изменению элек!рических и других свойств мате-
риалов и, как следствие, к нарушению работоспособно-
сти РЭА. Конструктор нового изделия должен учитывать
эти явления.
Радиоэлектронное устройство является совокуп-
ностью элементов, организованной в соответствии с наз-
начением и принципом действия. Эффективность систем, па-
раметры РЭА в значительной степени определяются эле-
ментной базой, т. е. характеристиками используемых
в них интегральных схем, электровакуумных и полупроводни-
ковых приборов, резисторов, конденсаторов, катушек индук-
тивности, контактных устройств и т. п.
•Компоненты (электрорадиоэлементы) радиоустройств—
это «строительные полуфабрикаты» в радиоэлектронике. Их
грамотным выбором радиоинженер влияет на качество
устройства, аналогично тому, как архитектор влияет на функ-
ции и тип здания, сооружения, или совокупности устройств,
образующих радиосистему (в градостроительстве — ан-
самбль). Такая аналогия не становится отдаленной от того,
что требования к объектам проектирования в этих случаях
трудно сопоставимы В одном случае можно иметь в виду
красоту, выразительность, необходимость учета и ненаруше-
ния сложившихся градостроительных стилей и национальных
традиций, наконец, комфортность. В другом — например, ка-
чество воспроизведения передаваемых сообщений, надеж-
ность, потребляемую мощность, массу и габариты устройст-
ва, дизайн. Однако в обоих случаях, практически всегда
принимаются в расчет другие важные факторы, такие, как
время реализации проекта, стоимость производства, эксплуа-
тационные расходы и др.
Радиоинженер, приступая к разработке принципиальной
схемы, решает, какие стандартизованные элементы, выпуска-
85
емые промышленностью, целесообразно использовать В не-
которых случаях он может ставить задачу разработки новых
(вненоменклатурных) элементов с улучшенными или принци-
пиально новыми свойствами.
3.2.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ
Разработку и промышленное производство электрорадиоэле-
ментов осуществляют в основном предприятия электронной
промышленности Выбор компонентов часто неоднозначен,
а следовательно, проектирование — творческий процесс. Что
же помогает радиоинженеру решать эту непростую задачу,
когда в его распоряжении элементы весьма обширной но-
менклатуры, различных характеристик и принципов дей-
ствия? В своей практике он постоянно обращается к спра-
вочникам и каталогам. Однако большое значение имеют эру-
диция, опыт, интуиция разработчика Все это помогает
специалисту решить, каким должен быть требуемый компо-
нент, а справочный материал помогает найти его описание
и характеристики, необходимые для проведения расчетов. Все
большую роль в прак1ической деятельности радиоинженеров
играют системы авюматизированного проектирования
(САПР) на базе ЭВМ. В состав САПР могут входить банки
различных данных, в том числе и элементная база. Поиск
необходимых элементов в этом случае сводится к автоматизи-
рованному обращению к банкам. Роль банков данных —
хранителей информации — выполняют устройства внешней
памяти ЭВМ на магнит-
ных лентах или дисках.
Нужную информацию
выводят па специаль-
ный экран (дисплей) и
легко считывают с него
либо распечатывают.
Все выпускаемые
промышленностью ра-
диоэлементы можно раз-
делить на классы, груп-
пы по ряду важнейших
признаков — физиче-
ских, функциональных,
технологических н др.
На рис. 3.1 показан ва-
риант возможного пост-
роения такой системы.
86
Компоненты РЭА могут быть разделены на два принципи-
ально отличных класса: активные и пассивные. Активные
элементы — это разнообразные электронные приборы, раз-
личающиеся принципами действия и назначением. Они на-
зываются активными потому, что их функционирование
связано с потреблением энергии от внешних источников пита-
ния. Как правило, в радиоэлектронных устройствах это элек-
трическая энергия. Напряжение таких источников может
быть постоянным и переменным. Постоянным напряжением
обеспечивается питание анодных и сеточных цепей электрова-
куумных приборов, эмиттерных и других цепей транзисто-
ров. Этим создается заданный режим работы активных при-
боров и цепей, в которые они входят. Источники постоянного
(высокого) напряжения используются для питания электрон-
ных приборов сверхвысоких частот, телевизионных и осцил-
лографических трубок. Источники переменного напряжения
применяются для подогрева катодов электровакуумных при-
боров
Активные компоненты обладают рядом особых, только им
присущих свойств, благодаря которым возможно создание
генераторов колебаний, усилителей мощности, модуляторов,
устройств обработки сигналов и др. Среди этих свойств сле-
дует прежде всего отметить свойства невзаимности и не-
линейности.
Чтобы понять свойство невзаимности, представим, что ак-
тивный элемен! играет роль управляемого электрического
клапана, дозирующего поступление в выходную цепь элек-
трической энергии, но не от входного управляющего источни-
ка, а от внешнего источника постоянного напряжения. При
этом расход энергии на управление существенно меньше уп-
равляемой энергии (от источника постоянного напряжения).
Свойство нелинейности связывают с непропорционально-
стью выходного эффекта входному воздействию — несколько
отдельных одновременных воздействий вызывают эффект,
неэквивалентный сумме отельных эффектов. Свойство не-
линейности используется при создании устройств, преобразу-
ющих форму колебаний (например, детекторов, преобразова-
телей частоты, модуляторов).
Все активные элементы делятся на дискретные при
боры и интегральные схемы (ИС).
Среди дискретных элементов РЭА выделяют: электрова
куумные приборы (ЭВП) с высоким разрежением воздуха
в баллоне (остаточное давление около 10-6 Па); газоразряд-
ные приборы (ГРП) (чаще всего баллон заполнен инертным
газом под низким давлением — от долей до тысяч паскалей,
87
в зависимости от назначения прибора); полупроводниковые
приборы (ППП).
Крупным классом активных приборов являются интег-
ральные схемы (ИС) — микроэлектронные изделия, вы-
полняющие определенную функцию преобразования и обра-
ботки сигналов и имеющие высокую плотность упаковки элек-
трически соединенных элементов. Схемное и конструктивное
объединение большого числа элементов в одном кристалле,
т. е. их «интеграция», привело к термину «интегральные»
схемы (точнее и логичнее было бы назвать их «интегриро-
ванными цепями»). В одной ИС могут содержаться сотни
и тысячи элементов. По конструктивно-технологическим при-
знакам ИС делят на полупроводниковые и гибридные.
Полупроводниковая ИС обычно представляет со-
бой кристалл кремния, в приповерхностном слое которого
в едином технологическом цикле сформированы области, эк-
вивалентные элементам электрической схемы (транзисторы,
диоды, резисторы, конденсаторы и др.), а также соединения
между ними. Технологические процессы изготовления полу-
проводниковых микросхем носят групповой характер, т. е. од-
новременно изготовляется большое число ИС.
Интегральные схемы изготовляют также путем послойно-
го нанесения 1опких пленок различных материалов на
общее основание (изоляционную подложку) и формирования
на них пассивных элементов и их соединений. Г нбридные
микросхемы появились как результат комбинирования
пленочных и полупроводниковых микросхем и дискретных
полупроводниковых активных элементов (транзисторов и ди-
одов) .
С помощью печатного монтажа объединяют очень малые
по размерам элементы ИС: конденсаторы, индуктивные эле-
менты, полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы).
Резисторы формируются как соединительные линии необходи-
мого сечения и длины, выполненные из материала с требуе-
мым удельным сопротивлением.
Пассивные элементы функционируют без внешних
источников питания. Входные воздействия проходят на их
выход, воспроизводя закон входного воздействия, не пре-
терпевая усиления. Свойства этих элементов не зависят от
полярности приложенного напряжения или направления про-
текающего тока. Номенклатура пассивных элементов весьма
шдрока (хотя, возможно, и не столь широка, как номенклату-
ра активных). К ним относятся резисторы (R), конденсато-
ры (С), катушки индуктивности (L) и другие элементы.
Пассивные элементы можно классифицировать по ряду
88
признаков: назначению, диапазонам частот, допустимой мощ-
ности рассеяния, материалам и технологии изготовления,
точности воспроизведения номинальных значений парамет-
ров. Они могут иметь.постоянные и переменные (регулируе-
мые) параметры. С данным признаком связаны принципиаль-
ные различия в их конструкциях. Элементы с переменными
параметрами, как правило, значительно дороже, имеют боль-
шие габариты и массу.
3.3	ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
В настоящее время многие функции электровакуумных при-
боров (ЭВП) успешно выполняют полупроводниковые при-
боры и выполняют их более надежно и при меньшем расходе
энергии. Однако, несмотря на это, в радиоэлектронике про-
должают оставаться инженерные задачи, решение которых
без применения ЭВП пока нереально. Поэтому «старая до-
брая» часть активных ЭВП продолжает развиваться и со-
вершенствоваться. На рис. 3.2 изображена схема, отобража-
ющая классификацию ЭВП. Электровакуумные приборы мо-
гут быть разбиты на три главные группы, отличающиеся фун-
кциональным назначением.
1.	ЭВП, служащие для формирования и преобразования
электрических колебаний. Однако возможности данной груп-
пы приборов в значительной степени исчерпаны в результате
появления полупроводниковых диодов и транзисторов. По-
жалуй, лишь высоковольтные диоды, а также некоторые типы
триодов и тетродов (т. е. трех- и четырехэлектродных ламп)
пока незаменимы. Высоковольтные диоды продолжают ис-
пользоваться в качестве преобразователей переменного тока
в постоянный, источников электропитания телевизионных и ос-
циллографических трубок, а также других (часто весьма мощ-
ных) ЭВП, требующих высоких постоянных напряжений (со-
тни и тысячи вольт). Триоды и тетроды применяют в качестве
усилительных или генераторных ламп мощных каскадов ра-
диопередатчиков, вплоть до дециметрового диапазона волн.
2.	ЭВП, выполняющие функции преобразователей
носителей информации. Носителями воспринимаемой
человеком информации являются свет как наиболее информа-
ционно насыщенный источник, звук и другие физические
процессы, на которые реагируют Органы чувств, а не электри-
ческие колебания (являющиеся основными носителями
в трактах передачи и обработки информации). По этой оче-
видной причине в канале передачи информации от ее источни-
ка (например, театральная сцена) до потребителя (телезри-
89
Другие приборы
Приборы СВЧ,
использующие
инерцию электронов
Электро-
вакуумные
приборы
'для
преобразования
носителей
информации
для формирований
и преобразования
электрических
колебаний
Передающие
ТВ трубки
Приемные
ТВ трубки
Трубки для
осциллографов
Знаковые
трубки
Фотоэлектронные
умножители
Рис. 3.2. Классификация электровакуумных
приборов
телей) должны быть предусмотрены преобразователи: свето-
вых и звуковых колебаний в электрические и электрических
в световые и звуковые.
Преобразование звуковых колебаний в электрические
и наоборот производится соответственно при помощи микро-
фона и громкоговорителя (динамика). Их принцип действия
не связан с электрическими процессами в вакууме. Такие
устройства не принято относить, кроме того, к элементам
РЭА, и поэтому они нами не рассматриваются.
Преобразователи типа свет — электричество и электри-
чество — свет — это ЭВП весьма сложной конструкции. Их
часто называют передающими и приемными телевизнон-
90
ным и трубками, хотя они имеют и специальные названия
(например, видикон, кинескоп). Следует отметить, что не-
которые из них, например кинескопы,— современные телеви-
зионные приемные трубки, даже отдаленно не похожи на
трубки. Это, скорее, толстостенные колбы больших разме-
ров с непропорционально широким, почти плоским дном.
К приборам такого типа предъявляются весьма высокие тре-
бования. Они должны быть чувствительны к световому по-
току, иметь хорошую цветопередачу, мелкозернистое изобра-
жение, низкий уровень внутреннего «шума». При этом они
должны быть надежными, обеспечивать требуемый (часто
весьма большой) формат изображения. К сожалению, стои-
мость таких ЭВП в настоящее время весьма высока. Одна-
ко есть основание надеяться, что со временем с ними будут
успешно конкурировать твердотельные электронные приборы
(в действительности уже совсем не «трубки»). Стоимость
и надежность, геометрические формы и размеры перспектив-
ных приборов данного типа обещают создание качественно
новой телевизионной аппаратуры.
Промышленностью выпускаются специальные ЭВП (тоже
«трубки»), используемые в осциллоскопах. Эти устройства,
часто называемые осциллографами, позволяют визуально ис-
следовать электрические процессы в электронных цепях, они
незаменимы при проведении экспериментальных исследова-
ний, наладке и контроле РЭА. Специальные трубки применя-
ют в качестве оконечных устройств радиолокационных стан-
ций, дисплеев ЭВМ.
3.	Фотоэлектронные умножители (ФЭУ) пред-
назначены для индикации слабых световых потоков путем их
преобразования в управляемый поток электронов. Действие
таких приборов основано на использовании явления фото-
электронной эмиссии. Под действием света чувствительный
слой фотокатода испускает электроны, которые, разгоняясь
в электростатическом поле, приобретают необходимую кине-
тическую энергию Попадая на электрод (называемый дино-
дом) , электроны «выбивают» из него вторичные электроны.
Такое явление называется вторичной электронной эмиссией.
Поток вторичных электронов может в несколько раз превы-
шать поток первичных (в зависимости от приобретенной энер-
гии и материала динода). В результате возникает явление
умножения числа электронов в потоке, т. е. эффект усиления
первичного потока. Умножение может быть повторено не-
сколько раз. Многократно усиленный поток электронов улав-
ливается коллектором (анодом) и направляется во внешнюю
цепь, где регистрируется или подвергается дальнейшей обра-
91
ботке. Вся конструкция (катод, диноды, анод) заключена
в стеклянный баллон, откуда откачан воздух.
Чувствительность таких приборов может быть весьма
высокой. Однако существуют факторы, которые ее ограничи-
вают. Один из них — это собственные шумы ФЭУ.
Особый класс ЭВП составляют приборы, действие кото-
рых основано на использовании инерции электронов.
Применение обычных радиоламп в диапазоне сверхвысоких
частот (СВЧ) оказывается практически невозможным. При-
чина состоит в том, что на СВЧ в сильной степени сказывают-
ся межэлектродные емкости ламп, индуктивности соединений
ламп с колебательными цепями, а также конечное время про-
лета электронами межэлектродного пространства лампы.
В результате действия указанных факторов резко снижается
эффективность работы обычных ЭВП. Кроме того, из-за уве-
личения потерь и уменьшения требуемых емкостей и индук-
тивностей цепей на СВЧ резко ухудшаются резонансные
свойства. Поэтому на СВЧ обычные конструкции колебатель-
ных контуров оказываются непригодными.
Научный и изобретательский поиск привел к появлению
ЭВП, в которых активная часть, т. е. собственно лампа, и пас-
сивная часть, т. е. колебательная цепь, представляющая со-
бой полый резонатор с размерами, соизмеримыми с длиной
волны (дециметры, сантиметры, миллиметры!), конструктив-
но объединены. В таких приборах используется эффект взаи-
модействия электронов с полем электромагнитной волны.
Движение и торможение электронов, их группирование
в пространстве прибора и колебательный процесс в резонато-
рах фазируются таким образом, что кинетическая энергия
электронов в результате торможения в поле резонатора по-
полняет энергию колебательной системы (в этом и заключено
использование инерции электронов). Такие системы могут
применяться для усиления колебаний СВЧ и их генерации.
Приборы данного класса могут отличаться особенностями
реализации принципа работы, всегда основанного на исполь-
зовании инерции электронов, конструктивными решениями,
мощностью, рабочей частотой. На их использовании основана
работа подавляющего числа современных радноснстем (ра-
диолокации, радиоуправления, передачи сообщений, комплек-
сов космической радиоэлектроники).
3.4.	ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ
Условно можно сказать, что газоразрядные приборы (ГРП,
см. рис. 3.1) находят вспомогательное применение в РЭА.
92
Класс газоразрядных образуют стабилитроны, знаковые ин-
дикаторы, тиратроны и другие приборы.
Принцип работы стабилитронов основан на исполь-
зовании явления тлеющего разряда. Разряд возникает в про-
странстве между электродами, заполненном инертным газом,
при умеренном давлении (единицы — сотни паскалей). В ре-
жиме тлеющего разряда при изменении тока нагрузки на-
пряжение на приборе остается практически неизменным.
Широкое распространение в РЭА находят знаковые
индикаторы. Простейшие из них — это широко известные
неоновые лампы, используемые для индикации напряжения
(включенного состояния прибора) и выполнения других-эле-
ментарных индикаторных функций.
Широкое использование нашли многоэлектродные
знаковые индикаторы, содержащие анод (иногда
два) в виде тонкой сетки и катоды, по конфигурации повторя-
ющие цифры (0, 1, ..., 9). В принципе возможно создание
и других знаков, существенных при отображении информа-
ции. Прилагая напряжение между одним из катодов и ано-
дом, можно вызвать свечение (индикацию) в виде заданного
знака.
Такие индикаторы находят применение в измеритель-
ных приборах (частотомерах, вольтметрах и др.) с цифровым
отсчетом.
В результате развития индикаторной техники на базе
газоразрядных приборов были созданы индикаторные панели,
представляющие матричную анодно-катодную систему, обра-
зованную совокупностью ортогональных «шин». В местах их
пересечения (число пересечений может быть значительным —
десятки, сотни тысяч) создаются локальные миниатюрные
газоразрядные элементы. Задавая необходимые управляю-
щие напряжения на шинах, можно вызвать свечение в любой
точке индикаторной панели или в произвольной совокупности
точек.
Такие панели могут быть использованы для отображе-
ния информации практически в любой форме — цифровой,
графической, текстовой.
Их можно использовать как индикаторные выходные
устройства радноснстем, например радиолокационных стан-
ций обнаружения и распознавания, как крупномасштабные
дисплеи ЭВМ.
Тиратроны — это газонаполненные приборы с сеточ-
ным (многоэлектродным) управлением разрядом. На их базе
могут быть созданы логические устройства выполнения логи-
ческих операций типа И, ИЛИ и др.
93
3.5.	ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
Данный класс активных элементов чрезвычайно обширен.
В основу его классификации можно было бы положить многие
признаки: используемый материал, конструкцию и техноло-
гию изготовления, мощность, диапазон рабочих частот, об-
ласть применения и др. Можно принять за основу деление по
функциональному признаку (рис. 3.3). Все приборы разбива-
ют на две группы, логически дополняющие одна другую:
приборы, используемые для формирования и преобразования
электрических колебаний, и приборы, применяемые при пре-
образовании носителей информации. Аналогично классифи-
цируются и ЭВП (см. § 3.3). Отличие состоит в том, что
средн полупроводниковых отсутствуют приборы, принцип
действия которых основан на использовании инерции элек-
тронов.
Каждая группа приборов, в свою очередь, включает в се-
бя большое число типов приборов, различающихся принципа-
ми действия, применяемыми материалами, областями исполь-
зования, мощностями, частотными свойствами, видами рабо-
чих харакюристик, чувст вишльностью и другими при-
знаками.
Полупроводниковые диоды являются аналога-
ми электровакуумных диодов, имеют подобные им электриче-
Рис. 3.3. Классификация полупроводниковых
приборов
ские характеристики. В эту группу входят выпрямительные,
специальные импульсные, смесительные, детекторные, другие
диоды. Они изготовляются чаще всего на основе германия
и кремния. Требования к приборам зависят от их назначения.
Выпрямительные диоды должны обеспечивать заданные зна-
чения выпрямленного тока и обратного напряжения, превы-
шение которого может вызвать пробой прибора. Важной
характеристикой является допустимая мощность рассеяния
и связанная с ней рабочая температура. Для выпрямитель-
ных диодов несущественны такие параметры, как межэлек-
тродная емкость и индуктивность выводов, которые оказыва-
ют влияние на высоких и сверхвысоких частотах. Выпрями-
тельные диоды работают обычно либо на промышленной
частоте (50 Гц), либо на умеренно высоких частотах. Для
увеличения тока выпрямительных диодов увеличивают пло-
щадь их активной зоны (области электронно-дырочного пере-
хода). Такие диоды называют плоскостными.
В отличие от вакуумных характеристики полупроводнико-
вых приборов зависят от температуры. Для обеспечения тем-
пературного режима применяют специальные теплоотводя-
щие конструкции. '
Основной характеристикой импульсных диодов является
быстродействие. Для повышения его следует уменьшать меж-
электродную емкость и обеспечить требуемые характеристи-
ки таких процессов, как диффузия и рекомбинация носителей
(электронов и дырок).
В импульсном режиме работы через диод протекают пико-
вые значения тока и напряжения, приводимые в паспорте на
прибор. Мощность рассеяния обычно невелика — десятки
милливатт.
Смесительные (преобразовательные) диоды применяют
в радиоприемных устройствах для преобразования частоты
колебаний. В диапазоне СВЧ с помощью смесительных дио-
дов осуществляется преобразование рабочей частоты сигна-
ла — уменьшение ее до нескольких десятков мегагерц. Сме-
сительные диоды — это диоды с точечным контактом. Они
могут включаться непосредственно в тракт СВЧ (волновод-
ный или коаксиальный) приемника, благодаря чему уменьша-
ются паразитная емкость и индуктивность их выводов. Диоды
должны иметь хороший коэффициент передачи и малый уро-
вень шумов преобразования. Они чувствительны к перегруз-
кам. Выполнив эти требования, можно создать приемники на
базе смесительных диодов, обладающие высокой чувствитель-
ностью. Прохождение импульсного сигнала через диод не
должно вызывать необратимых явлений в нем. Импульсная
95
мощность часто ограничивается десятками милливатт, а сред-
ний ток преобразованной частоты—долями миллиампер.
Детектирование колебаний, как правило, происходит не
на СВЧ, а иа более низкой промежуточной частоте. Поэтому
к детекторным диодам не предъявляют слишком высоких
требований, как к преобразовательным диодам. Детекторные
диоды должны иметь хороший коэффициент передачи, опре-
деляемый как отношение приращения выпрямленного тока
к приращению амплитуды колебания промежуточной часто-
ты, действующего на его входе.
К полупроводниковым диодам относятся также стабилит-
роны, варикапы и некоторые другие диоды.
Стабилитроны применяют для стабилизации напря-
жения, в основе их работы лежит явление пробоя. В данном
случае пробой — явление положительное, не связанное с раз-
рушением прибора. Он наступает при некотором критическом
значении обратного (отрицательного) напряжения на диоде.
Это значение составляет несколько вольт и зависит от кон-
центрации примесей в полупроводнике. В сущности, стабили-
затором является некоторая система — источник питания со
стабильным напряжением (или током), а стабилитрон —
датчиком опорного напряжения.
Варикап — это нелинейный управляемый конденсатор.
В варикапах используется емкость обратносмещенного
р-п-перехода, зависящая от приложенного напряжения. Ва-
рикап эквивалентен переменному конденсатору с электриче-
ски управляемой емкостью. Применяют варикапы весьма
разнообразно, например в умножителях частоты, в высоко-
чувствительных усилителях СВЧ. Одно из самых распростра-
ненных применений — в колебательных цепях частотных мо-
дуляторов.
Транзисторами называют полупроводниковые при-
боры, используемые для усиления и преобразования колеба-
ний. Различают биполярные и полевые транзисторы. Бипо-
лярный транзистор является полупроводниковым прибо-
ром, усилительные свойства которого обусловлены явлениями
инжекции и экстракции неосновных носителей зарядов. Эти
транзисторы называют биполярными потому, что их работа
основана на использовании носителей обоих знаков — элек-
тронов и дырок. Транзистор как четырехполюсник изображен
на рис. 3.4. Его основные элементы — электроды: эмиттер
(Э), база (Б), коллектор (К). Зависимости токов и напряже-
ний в таком четырехполюснике являются нелинейными и не-
взанмными, что обусловливает возможность усиления коле-
баний или преобразования их формы. Транзисторы имеют три
96
Рис. 3.4. Биполярный
транзистор как
четырехполюсник
основные схемы включения в электрическую цепь (рис. 3.5):
с общей базой (а), с общим эмиттером (б) и общим коллекто-
ром (в). Слово «общий» означает «заземление» соответству-
ющего электрода, от которого ведется отсчет напряжений
в цепи. От схемы включения зависит ряд характеристик цепи,
таких, как входное и выходное сопротивление, коэффициент
усиления и др. На схемах показана полярность напряжений
источников питания цепи. Приведенные схемы имеют анало-
гии с ламповыми схемами.
Биполярные транзисторы отличаются основным материа-
лом (кремний, германий, арсенид галлия), типами (р-п-р,
п-р-п), мощностью, диапазоном рабочих частот, особенностя-
ми конструкции.
Полевые транзисторы представляют собой полу-
проводниковые приборы, в которых управление током осущес-
твляется напряжением (полем). Их работа основана на пере-
мещении носителей заряда только одного знака, поэтому их
называют также униполярными. Управление током происхо-
дит в некотором слое между ею электродами, называемыми
истоком (И) и сюком (С). Этот слой играет роль проводяще-
го канала. Управляющее напряжение между третьим элек-
тродом — затвором (3) и истоком формирует поле в канале,
которое как бы управляет его эффективным сечением. В ре-
зультате изменяется сопротивление канала от истока к стоку.
Принцип управления имеет аналогию с управлением током
в трехэлектродной лампе (триоде) путем изменения потенци-
ала сетки по отношению к катоду.
Полевой транзистор, как и биполярный, можно предста-
4 А Л Зиновьев, Л И. Филиппов
97
Рис. 3.6. Полевой
транзистор как
четырехполюсник
вить как активный четырехполюсник (рис. 3.6), осуществля-
ющий передачу колебаний из первичной цепи во вторичную
(с усилением или преобразованием формы). Полевые транзи-
сторы также имеют три схемы включения: с общим истоком,
с общим стоком, с общим затвором.
Достоинством полевых транзисторов является большое
входное сопротивление (до 1015 Ом), вследствие чего они не
нагружают предшествующие цепи, не ухудшают их избира-
тельных и резонансных свойств. Их отличает также низкий
уровень собственных шумов, высокое быстродействие, широ-
кий диапазон частот усиливаемых колебаний (до сотен мега-
герц).
В группу полупроводниковых входят приборы, используе-
мые для преобразования носителя информации
(см. рис. 3.3). Распространенными являются приборы, ток
через которые зависит от падающего на них светового потока.
Такие приборы называют фоторезисторами. Их дейст-
вие основано на изменении сопротивления полупроводника
при облучении светом. В зависимости от материала фоторези-
сторы могут иметь наибольшую чувствительность в различ-
ных участках оптического диапазона длин волн. Фоторезисто-
ры имеют хорошую чувствительность, просты и надежны. Их
применяют в качестве приемников оптического излучения.
Аналогичную задачу преобразования можно решать, при-
меняя фотодиоды и фототранзисторы. Управление
током через такие приборы происходит за счет воздействия
света на область полупроводникового перехода. Световой
поток вызывает в этой зоне генерацию свободных носителей
заряда. Если для фоторезистора полярность внешнего источ-
ника питания роли не играет, то направление тока через
фотодиод или фототранзистор определяется типом перехода.
Фотодиоды весьма чувствительны. Чувствительность их воз-
растает, если используется явление лавинного умножения
носителей (внешне подобно тому, как это происходит в ФЭУ).
В фототранзисторе увеличение чувствительности происходит
за счет эффекта усиления.
Большую роль в современной радиоэлектронике играют
светоизлучающие полупроводниковые приборы, принцип дей-
ствия которых основан на явлении люминесценции — спо-
98
собиости некоторых материалов излучать свет при протека
нии через них электрического тока или в результате воздейст-
вия электрического поля. Это явление используется при
создании полупроводниковых светодиодов, преобразую-
щих электрическую энергию в световую. В зависимости от
используемых материалов можно создавать излучение
различных цветов (желтый, синий, красный, зеленый). Ха-
рактеристики светодиодов достаточно стабильны. Используя
несколько определенным образом расположенных кристал-
лов, на базе светодиодов можно построить визуальные знако-
вые индикаторы.
Комбинация фотодиодов (фоторезнсторов) и светодиодов
позволяет получить приборы, обладающие рядом новых ка-
честв. Такие приборы, получившие название оптронов,
обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.
Они имеют весьма малую проходную емкость и другие до-
стоинства. Современная технология позволяет выполнять та-
кие приборы в интегральном исполнении. Ожидается, что
применение оптронов в радиоэлектронике будет расширяться.
Одно из перспективных его применений — построение телеви-
зионных матриц для передачи и приема изображений.
3.6.	ЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Линейные интегральные схемы (ЛИС) (см. рис. 3.1) получи-
ли название линейных вследствие того, что их действие чаще
всего связано с линейным воспроизведением электрических
процессов — усилением, фильтрацией, интегрированием
и др. В отдельных случаях ЛИС применяют в режимах и не-
линейных преобразований с целью, например, построения
преобразователей частоты, фазовых детекторов. Однако это не
нарушает общности названия, поскольку главные параметры
результата нелинейного преобразования, например амплиту-
да колебания преобра ювапной частоты или продстектнрован-
ное колебание, должны и в данном случае быть пропорцио-
нальными параметрам входного колебания, например его
амплитуде, фазе. На базе ЛИС создают генераторы гармони-
ческих колебаний и колебаний других форм.
Линейные интегральные схемы содержат большое число
активных полупроводниковых приборов и пассивных элемен-
тов. Подключение источников питания постоянного напряже-
ния (несколько вольт), а также элементов внешней цепи —
конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности — позво-
ляет на базе ЛИС создавать разнообразные устройства. Они
компактны, надежны, потребляют небольшую мощность.
4*	99
Рис. 3 7. Линейные интегральные схемы
Большинство выпускаемых промышленностью ЛИС
(рис. 3.7) — это усилители, состоящие из нескольких отдель-
ных усилительных каскадов на транзисторах. Такие микро-
схемы стандартизованы. Их называют также операционными
усилителями. Это название связано с возможностью их при-
менения для решения многих задач преобраювания колеба-
ний, т. е. осуществления операций над ними. Полоса вос-
производимых частот таких усилшелсй простирается от нуля
до десятков мегагерц. Таким обр.иом, эти усилители принад-
лежат к классу усилителен нижних частот (полоса пропуска-
ния ограничена «сверху») Поскольку они воспроизводят
и медленные колебания с частотами, сколь угодно близки-
ми нулю, такие усилители в повседневной практике называют
(хотя это и не совсем точно) усилителями постоянного тока.
Возможности и области применения ЛИС связаны с ре-
альными значениями их параметров. Основными являются
коэффициент усиления, полоса частот, входное и выходное
сопротивления. Существенны также температурные коэффи-
циенты, значения ошибок из-за дрейфа напряжений источни-
ков питания и температуры, потребляемая мощность
и др. Для реализации некоторых функций необходим большой
коэффициент усиления — сотни тысяч и более. Велико дол-
жно быть входное сопротивление — сотни килоом и более
и мало выходное— порядка десятков - согеп ом Для обес-
печения устойчивости усилителей с указанными параметрами
применяют специальные схемы построения, в которых исклю-
чены разделительные конденсаторы между каскадами (ведь
необходимо пропускать сколь угодно медленные колебания!).
Это, в свою очередь, порождает опасность влияния дрейфа
напряжений источников питания, а также температурного
дрейфа транзисторов.
В состав ЛИС (в едином интегральном исполнении) мо-
100
гут быть включены элементы стабилизации напряжения и то-
ка, ограничители. Эти элементы выполняются на базе полу-
проводниковых диодов и транзисторов. Для питания РЭА
можно использовать стабилитроны и усилители в интеграль-
ном исполнении.
Следует остановиться еще на одном типе ЛИС — при-
борах с зарядовой связью (ПЗС). Особенность этих
приборов состоит в дискретном (но не цифровом!) принципе
работы. Это «тактируемые» аналоговые устройства, называе-
мые иногда дискретно-аналоговыми. Это их внешняя осо-
бенность. Внутренняя, физическая особенность состоит в спо-
собе управления таким прибором — переносом локального
заряда. Конструктивно такой прибор представляет матрицу
или линейку конденсаторов, выполненных на одном кристал-
ле. Каждый конденсатор можно рассматривать как управляе-
мую «ловушку» заряда типа потенциальной ямы. Накоплен-
ный заряд может храниться в ячейке, но не сколь угодно
долго, ибо имеют место процессы «рассасывания» заряда.
При подаче на электрод напряжения происходит считывание
заряда (перенос его в соседнюю ячейку).
Возможное применение таких приборов довольно разно-
образно, например в матричных или линейных приемниках
изображения. Для этого элементы должны содержать свето-
чувствительные электронно-дырочные переходы. В сочетании
с ультразвуковыми линиями задержки ПЗС позволяют фор-
мировать филыры для обработки сигналов и для формирова-
ния сигналов с параметрами, недотчижимыми в «чисто» ана-
логовых фильтрах. На основе ПЗС можно создавать операто-
ры, реализующие распространенные в радиоэлектронике
математические операции свертки, преобразования Фурье
и др. Совершенствование ПЗС идет в направлении повы-
шения их разрешающей способности (повышения плотности
«упаковки» элементов), расширения динамического диапазо-
на (способности работать как при очень слабых сигналах,
так и при очень сильных), увеличения быстродействия, эф-
фективности переноса и хранения зарядов.
3.7.	ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Цифровые интегральные схемы (ЦИС) могут быть полупро-
водниковыми и гибридными. Цифровые схемы используют
при создании ЭВМ.
Радиоинженеру, как правило, не приходится заниматься
проектированием универсальных ЭВМ. Это дело инженеров-
других специальностей. Хотя можно назвать примеры и того,
101
когда выпускники радиофакультетов в период бурного разви-
тия производства ЭВМ и нехватки специальных кадров зани-
мались разработкой вычислительной техники, успешно справ-
лялись с этой задачей.
Сегодня слились разработка принципиальных научно-тех-
нических решений и их реализация на современной элемент-
ной базе. Второе никак не отделимо от первого Неоптималь-
ное выполнение второй части задачи нарушает заложенные
принципы и не приводит к ожидаемым результатам С другой
стороны, основные принципы и ожидаемые показатели, за-
кладываемые в новую систему, должны быть уже на этапе
замысла согласованы с возможностями реализации при су-
ществующем состоянии элементной базы и технологии. Циф-
ровая обработка информации и цифровое управление в ра-
диосистемах стали их неотъемлемой частью.
Очень часто цифровые способы передачи и обработки
информации оказываются единственно возможными Радио-
инженер в такой ситуации выступает как конструктор и циф-
ровых устройств — фильтров, синтезаторов частоты, дискри-
минаторов, формирователей сигналов и др. В сущности, это
ЭВМ, но встроенные в РЭА и специализированные иа реше-
ние конкретных «аппаратурных» задач Нередко в таких ЭВМ
допускается возможность перепрограммирования, т е они
должны быть гибкими, адаптивными
Выпускаемые промышленностью ЦИС (рис. 3.8) разли-
чаются структурой, областью использования, быстродействи-
ем, степенью интеграции. Микросхемы стандартизованы.
В большинстве случаев радиоинженеру не приходится вни-
Рис 3 8 Цифровые интегральные схемы
102
кать в принцип построения ИС. Достаточно знать лишь внеш-
ние характеристики этих крохотных загадочных изделий, за-
ключенных в герметичный корпус и имеющих большое чис-
ло выводов, их назначение и как обеспечить нормальное
функционирование в составе устройства.
Цифровые ИС выполняют логические операции И,
ИЛИ, НЕ. В одном корпусе ИС может находиться несколько
логических элементов, т. е. ЦИС различаются по своей слож-
ности.
В качестве запоминающего элемента используют триг-
геры — устройства с двумя устойчивыми состояниями, кото-
рым условно приписывают соответственно значения 0 или
1. Следовательно, триггер является «емкостью» для хранения
одной двоичной единицы информации одного бита На
базе триггеров могу! быть образованы накопители — с ч е т-
ч и ки. В простейшем случае, если образовать последователь-
ную цепочку триггеров, то получим накопитель, разрядность
которого в двоичной системе счисления определяется числом
триггеров. Соединяя определенным образом цепочки, можно
получать запоминающие устройства для хранения
значительных объемов информации. На базе таких накопите-
лей создают так называемые оперативные запоминающие
устройства (ОЗУ).
Разновидностью счетчиков являются регистры
сдвига
По мере усложнения функций, увеличения емкости на-
копителей сюпень инте) рации ЦМС возрастает. В настоящее
время выпускаются большие интегральные микросхемы
(БИС) и сверхбольшие (СБИС) Их появление связано
с развитием технологии, допускающей высокую степень ин-
теграции и экономически целесообразный уровень бездефект-
ного выхода ИС.
Вместе с тем высокая степень интеграции объективно
ведет к сужению «специализации» приборов, уменьшению их
универсальноеги Выход и» такой противоречивой ситуации
был найден в создании перепрограммируемых приборов или,
как их называют, приборов с гибкой логикой — микропро-
цессоров и микропроцессорных комплектов БИС.
В микропроцессорный комплект БИС входит собственно про-
цессор, программируемая логическая матрица
(память), в которую «зашиваются» заданные программы
работы, и другие функциональные устройства (БИС). Вы-
числительные устройства на базе микропроцессоров часто
называют микроЭВМ. Специализируя программу обработки,
микропроцессорные устройства можно встраивать в РЭА, где
103
они осуществляют операции фильтрации, обработки резуль-
татов измерения, управления и др.
3.8.	ПАССИВНЫЕ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТЫ
В соответствии с классификацией (см. рис. 3.1) различают
пассивные элементы с постоянными и переменными пара-
метрами. Первые более обширны. Это объясняется тем, что
такие элементы, как разъемы, переключатели, различные
типы соединителей, элементы сенсорного управления (управ-
ления прикосновением, электрически переводящим систему
в новое состояние, например настройку на выбранный диапа-
зон волн), предназначены для соединения электрических це-
пей, переключения режимов работы устройств и не имеют
управляемых параметров.
Электрорадиоэлементы характеризуются номинальными
значениями параметров. Однако реальные значения парамет-
ров никогда не совпадают с номинальными. Указанные откло-
нения определяются устанавливаемым допуском. В зависи-
мости от требований к устройству, вытекающих из его наз-
начения и условий работы, допуски на радиоэлементы могут
колебаться от тысячных долей процента (например, для высо-
коточных и стабильных кварцевых резонаторов) до несколь-
ких десятков процентов (например, для электролитических
конденсаторов, выполняющих в цепях РЭА вспомогательные
функции).
Для многих типов ЭРД большое значение имеет стабиль-
ность основных параметров во времени. Очевидно, что высо-
кая точность изготовления (малые допуски) логически может
быть оправданной, если РЭА не будет подвергаться заметно-
му воздействию неблагоприятных (дестабилизирующих)
внешних факторов (температуры, давления, влажности
и др.), приводящих к необратимым и неконтролируемым из-
менениям физико-химических свойств материалов. К числу
наиболее существенных характеристик радиоэлементов отно-
сятся надежность, экономичность, технологичность (т. е. сте-
пень сложности организации технологического процесса их
производства), стоимость, габаритные размеры, масса и др.
Одну из основных групп радиоэлементов составляют р е-
зисторы. Основным параметром резистора является его
сопротивление электрическому току. Единица измерения со-
противления — 1 Ом. В радиоэлектронике часто используют
более крупные единицы: 1 кОм=103 Ом и 1 МОм =
= 10® Ом. Различают резисторы постоянного сопротивления
и резисторы переменного (регулируемого) сопротивления.
104
-И те и другие применяют для формирования токов и напря-
жений в цепях в соответствии с режимом и принципом работы
РЭА.
Протекание тока через резистор вызывает его нагрев
и выделение теплоты на нем. Рассеиваемая резистором
мощность может составлять доли ватт во входных цепях
приемников и сотни ватт в мощных каскадах РЭА. С измене-
нием температуры происходит и некоторое изменение сопро-
тивления резистора, что часто нежелательно, а порой недо-
пустимо.
Влияние температуры на сопротивление резистора вы-
ражается температурным коэффициентом сопротивления
(ТКС) — относительным изменением сопротивления на один
градус изменения температуры. Допустимое значение ТКС
зависит от конкретного назначения резистора и может до-
стигать весьма малых значений: 10~4... 10~5 1/К.
Применяемые в РЭА резисторы могут быть классифици-
рованы по материалу, допустимой мощности рассеяния, спо-
собу защиты от влаги, конструктивному исполнению. Наибо-
лее широкую группу составляют непроволочные резисторы.
Сюда входят углеродистые, композиционные, металлопленоч-
ные и др. Такие резисторы обладают рядом преимуществ по
сравнению с проволочными: имеют хорошие частотные свой-
ства, малые размеры, небольшую стоимость, широкую шкалу
номинальных значений. Одиако обычно они используются при
небольших мощностях рассеяния (доли — единицы ватт).
В цепях с повышенными мощностями применяют проволоч-
ные (постоянные и переменные) резисторы, сопротивление
которых обычно не превышает нескольких десятков килоом.
С целью стандартизации и экономичности производства
по номинальным значениям промышленно выпускаемые ре-
зисторы сгруппированы в ряды номиналов. По очевидным
соображениям не рационально применять слишком плотную
последовательность номинальных значений, если допуски на
реальные значения велики. Чем меньше допуск, тем «плотнее»
ряд. По этому принципу построены ряды номиналов резисто-
ров массового производства.
Переменные резисторы применяют в цепях с умеренно вы-
сокими частотами (на высоких частотах начинают сказывать-
ся «паразитные» параметры резистора — емкости и индук-
тивности его конструктивных элементов) в усилителях звуко-
вых и видеосигналов, цепях регулирования постоянных
напряжений на электродах электронных приборов.
Любой из нас неоднократно изменял громкость или тембр
звучания магнитофона или радиоприемника, устанавливал
105
яркость или контрастность изображения ни экране телевизо-
ра. Все эти операции осуществляют, плавно изменяя сопро-
тивление резистора. Плавным изменением сопротивления уп-
равляют также частотой строк и кадров, добиваясь устойчи-
вого изображения.
Переменные резисторы различают рядом признаков. Од-
ним из главных является максимальное сопротивление. Так,
промышленностью выпускаются низкоомные резисторы (мак-
симальное сопротивление — десятки — сотни ом), резисто-
ры со средним значением сопротивления (килоомы — десятки
килоом) и высокоомные (единицы мегаом). Низкоомные ре-
зисторы обычно выполняются из тонкой металлической про-
волоки с высоким удельным сопротивлением (нихром, во-
льфрам и др.). Проволочные резисторы способны рассеивать
значительную мощность. Переменные резисторы различают-
ся по конструктивным особенностям, массе, габаритным раз-
мерам.
Конденсаторы — это элементы, обладающие способ-
ностью накапливать электрические заряды. Конструктивно
они содержат разделенные диэлектриком проводящие про-
кладки. Главным параметром конденсаторов является ем-
кость. Емкость выражается в фарадах (Ф). Практически
в радиоэлектронике используются конденсаторы емкостью
доли фарад: пикофарады (1 пФ=10-12 Ф) и микрофарады
(1 мкФ=106 Ф).
Различают конденсаторы постоянной и переменной ем-
кости. Наибольшее распространение получили конденсаторы
постоянной емкости. Их параметры и конструкции чрезвычай-
но разнообразны. Они используются при построении частот-
но-избирательных цепей (резонансных контуров радиопере-
датчиков и радиоприемников), фильтров, в качестве раздели-
телей цепей постоянного и переменного тока.
В основу классификации конденсаторов постоянной ем-
кости могут быть положены различные признаки, например
тип диэлектрика, рабочее напряжение. В радиоэлектронике
наибольшее распространение получили конденсаторы с твер-
дым диэлектриком. В зависимости от назначения применяют
конденсаторы с неорганическим диэлектриком (слюда, кера-
мика, стекло и др ), с органическим диэлектриком (бумага,
специальные пленки), с оксидным диэлектриком (электроли-
тические конденсаторы — алюминиевые, ниобиевые и др.).
Конденсаторы каждого типа характеризуются диапазоном
номинальных значений емкости, ее стабильностью — темпе-
ратурным коэффициентом емкости (ТКЕ), сопротивлением
изоляции, электрической прочностью — рабочим напряжени-
106
ем или допустимой реактивной мощностью, габаритами. Так,
в цепях, где требуется не слишком большая емкость, а доброт-
ность конденсатора достаточно высокая (малые потери в ди-
электрике), могут быть использованы слюдяные или кера-
мические конденсаторы, например в колебательных (избира-
тельных) контурах радиопередатчиков и радиоприемников.
Электролитические конденсаторы при относительно малом
объеме обладают большой емкостью (сотни и тысячи микро-
фарад). Однако их добротность невелика, а разброс емкости
(допуск) весьма значителен — до десятков процентов от но-
минальной. Их особенностью, связанной со свойствами оксид-
ного диэлектрика, является резкая зависимость его сопро-
тивления от полярности приложенного напряжения. Поэтому
такие конденсаторы можно применять в цепях, где постоян-
ное напряжение больше максимального значения переменной
составляющей, т. е. суммарное напряжение не меняет своего
знака — является униполярным. Их успешно применяют как
блокировочные, т. е. как бы «накоротко» благодаря малому
реактивному сопротивлению (их емкость велика!) замыкаю-
щие переменные составляющие тока (напряжения). Такие
недостатки, как малая добротность или разброс значений
емкости, в этом случае не имеют значения.
Вследствие указанных причин применение электролитиче-
ских конденсаторов в цепях точной настройки и высокой
добротности представляется невозможным.
Номинальные значения емкостей промышленно выпускае-
мых конденсаторов (как и решсторов) стандартизованы.
Конденсаторы переменной емкости применяют в основном
для настройки высокочастотных цепей радиоприемников и не-
которых типов радиопередатчиков. Вероятно, каждый чита-
тель осуществлял настройку вещательного радиоприемника
на длину волны станции, плавно изменяя емкость конденсато-
ров, входящих в колебательные контуры (резонансные цепи)
входных устройств и гетеродина приемника.
Конденсаторы переменной емкости отличаются конструк-
тивным исполнением, коэффициентом перекрытия (т. е. от-
ношением максимального значения емкости к минимально-
му), используемым диэлектриком, законом изменения ем-
кости и другими признаками. К переменным относят так
называемые подстроечные конденсаторы небольшой емкости,
где в качестве диэлектрика часто применяют специальную
керамику Их используют для «подгонки» начального значе-
ния емкости электронной цепи. После такой операции емкость
подстроечных конденсаторов остается неизменной.
Катушки индуктивности — это элементы объем-
107
ной или плоской конструкции. Они используются для образо-
вания цепей генераторов гармонических колебаний, резонанс-
ных усилителей и т. д. Основным параметром катушки явля-
ется индуктивность, выражаемая в генри (Г). Индуктивность
реальных элементов РЭА выражают в миллигенри (1 мГ =
= 10“3 Г) или микрогенри (1 мкГ=10~(| Г).
Катушки индуктивности в отличие от резисторов и кон-
денсаторов не являются изделиями массового производства
и, следовательно, универсального применения. Обычно при
проведении новых разработок создаются и новые образцы
индуктивных элементов (если прежние по. каким-либо при-
чинам не удовлетворяют разработчика), т. е. инженеру при-
ходится не только выбирать тип катушки (с необходимыми
электрическими параметрами), но нередко и проектировать ее.
Конструкция индуктивного элемента рассчитывается под
требуемое значение номинала — индуктивности. В силу тех-
нологических причин реальное значение индуктивности отли-
чается от расчетного и может потребоваться подстройка.
Однако какой бы точной ни была подстройка, со временем
индуктивность из-за «старения» материала и влияния внеш-
них факторов может меняться. Естественно, что требования
к точности и стабильности индуктивности элемента диктуются
общими требованиями к разрабатываемому устройству.
Индуктивность — основной, но не единственный параметр
катушки. В ней происходят потери электрической энергии
(в проводнике, каркасе, сердечнике, экране, потери на излу-
чение), проявляющиеся тем в большей степени, Чем выше
частота колебаний. Это нежелательное явление, поскольку
оно ухудшает характеристики цепей, особенно резонансных.
Реактивную мощность можно соотнести с мощностью потерь
и характеризовать катушку добротностью. Реально до-
бротность индуктивных элементов составляет десятки, а для
очень хороших конструкций катушек — сотни единиц.
С ростом частоты добротность катушек уменьшается и на
очень высоких частотах их применение оказывается нецелесо-
образным. В этих случаях используют принципиально иные
решения, основанные на явлениях в так называемых цепях
с распределенными параметрами.
Как реальный объект катушка индуктивности обладает
собственной емкостью, называемой иногда «паразитной». На-
личие такой емкости неизбежно и также затрудняет при-
менение катушек на очень высоких частотах. В любом случае
собственная емкость должна учитываться при расчетах. Ее
значение в зависимости от типа катушек может составлять
единицы — десятки пикофарад.
108
В процессе работы РЭА может возникнуть необходимость
изменения индуктивности катушки (аналогично изменению
емкости конденсатора). Чаще всего это делается с помощью
вводимого ферромагнитного или латунного сердечника. Ка-
тушки переменной индуктивности можно характеризовать,
как и конденсаторы, коэффициентом перекрытия или относи-
тельным диапазоном регулирования. Эти и другие параметры
катушек в сильной степени зависят от их конструкции и при-
меняемых материалов. Катушки могут выполняться в виде
объемных конструкций, применяются также спиралевидные
(плоские) конструкции, выполняемые способами печатного
монтажа.
Объемные конструкции могут быть многослойными и од-
нослойными (в последнем случае они имеют сплошную или
шаговую намотку). Применяются как каркасные (пластмас-
сы, керамика), так н бескаркасные конструкции. Катушки
специальных типов, применяемые в мощных каскадах пере-
датчиков, должны быть рассчитаны на значительные токи
и напряжения.
Создание индуктивного элемента является непростой мно-
гофакторной инженерной задачей, решение которой может
в сильной степени влиять на качество аппаратуры.
ГЛАВА 4
НАШИ помощники — ЭВМ
. Всякую истину..., если ее преувели-
чить, если ее распространить за преде-
лы ее действительной применимости,
можно довести до абсурда ...
В. И Ленин
4.1.	ЧТО МОЖЕТ ДЕЛАТЬ ЭВМ
В наше время о существовании ЭВМ — электронных вычис-
лительных машин — знают все. Первоклассники, инженеры
и ученые применяют их в своей повседневной деятельно-
сти. Это, конечно, разные ЭВМ — и по размерам, и по своим
возможностям. Особенно широко распространены простей-
шие ЭВМ — микрокалькуляторы. С их помощью можно не
только подсчитать стоимость покупок в Mai азине, но и рас-
считать сложную математическую формулу или построить
игру.
Однако многие подтают, что возможности ЭВМ сводятся
только к вычислениям, хотя и очень сложным. Ведь не даром
они так и называются — вычислительные машины. А то, что
они электронные — это дело техники. Ведь вычислительные
механические и электромеханические машины использова-
лись у-же более 100 лет назад. Кто не знает, например, ариф-
мометр? Тем не менее можно утверждать, что в настоящее
время вычисление по формулам вовсе ие является главным
назначением ЭВМ.
Что же может делать современная ЭВМ? Прежде всего
необходимо, конечно, понимать, что она перерабатывает толь-
ко информацию. Например, электроэнергию она производить
не может. Наоборот, она ее потребляет. Но в области пере-
работки информации ее возможности очень разнообразны.
Они действительно начинаются с возможности upon шести
почти любые вычисления по любым формулам и поэтому
решить уравнение или систему уравнений. Решение выдается
в форме таблиц или графиков.
ЭВМ может произвести любые логические операции, свя-
занные с решением бытовых, хозяйственных, производствен-
ных или научных задач, не говоря уже о различных задачах по
«умению логически мыслить», которые часто помещают в жур-
налах. Стоит, конечно, сразу обратить внимание на то, что
ПО
если такая задача будет решена за вас вычислительной маши-
ной, то от этого ваше логическое мышление не разовьется.
Конечно, метод решения задач должен знать инженер,
который будет работать на ЭВМ. С помощью ЭВМ можно
быстро получить любые ранее записанные в ее память дан-
ные: расчетные соотношения, типовую номенклатуру изделий,
требования ГОСТов и все, что можно представить в форме
таблиц, графиков, рисунков. С помощью ЭВМ можно «запо-
мнить» любые тексты, например инструкции, правила или
любимые стихотворения, провести «мысленную» проверку ре-
зультатов взаимодействия физических величин (эта операция
называется моделированием)
Важно отметить, что с помощью ЭВМ можно не просто
воспроизвести ранее занесенную информацию, но выполнить
это избирательно Например, если в памяти ЭВМ содержатся
данные о сотрудниках предприятия, то можно потребовать,
чтобы ЭВМ выдала данные в виде «Все сотрудники моложе
30 лет» или «Все сотрудники, имеющие правительственные
награды».
Очень коротко можно сказать о возможностях ЭВМ так:
она может сделать все то, что человек знает, как сделать,
хотя, может быть, и не сумеет из-за недостаточной работоспо-
собности.
4.2.	КАК УСТРОЕНА И РАБОТАЕТ ЭВМ
Современные ЭВМ - это сложные устройства. «Конкурента-
ми» им по сложности в радиоэлектронике могут быть разве
что радиолокационные станции и космические корабли (кото-
рые, как правило, сами содержат в своем составе ЭВМ, иног-
да даже не одну). Однако понять принципы работы ЭВМ не
сложно.
Во-первых, все сведения (информация), т е все физиче-
ские величины, буквы, любые другие знаки, вводятся в ЭВМ
в форме цифр (отсюда более точное название — цифровая
электронная вычислительная машина) Числа в ЭВМ за-
писываются не в привычной всем десятичной системе счисле-
ния, а в двоичной. В этой системе имеется только два зна-
ка—нуль (0) и единица (1), и любое число записывают
в виде суммы степеней числа 2. Например, число пальцев
на обеих руках человека запишется так: 1 •23-|-0-22+ 1-21 +
-4-0-2° — 1010 (в десятичной системе счисления это 10 =
= 1•101 4-0-10°) Нетрудно понять, что так можно записать
любое целое число. Дробные числа представляются подобным
образом. Ясно, что для записи очень больших чисел потребу-
111
ется много «позиций» для указания единиц и нулей. Это —
недостаток записи чисел в двоичной системе. Однако она
имеет и большое преимущество с точки зрения техники по-
строения ЭВМ: для физического представления чисел
1 и 0 требуется только два уровня напряжений. Это значит,
что число 1010 можно представить четырьмя импульсами.
При десятичной системе счисления потребовалось бы десять
разных по амплитуде импульсов.
С двоичными числами, представленными последователь-
ностью импульсов, можно проделывать все арифметические
и логические операции. Для записи этих чисел — последова-
тельностей нулей и единиц — имеются специальные электрон-
ные устройства — регистры, в которых число можно не толь-
ко хранить, но из которых его можно и прочесть или заменить
другим. Операции с числами также производятся простыми
электронными устройствами.
Второй важнейшей особенностью ЭВМ является програм-
мное управление действиями (операциями) с числами. Это
означает, что последовательность действий можно определить
заранее, составив программу работы ЭВМ и поместив ее
в предназначенное дня этого запоминающее устройство. Про-
грамма также предс1авлена в ЭВМ н виде последовательно-
сти двоичных чисел. Однако оператор ЭВМ вводит ее в виде
вполне привычных для него буквенных команд. Совокуп-
ность этих команд называют языком программирования. Пе-
ревод информации с языка программирования в форму дво-
ичных команд (или кодов) производит сама ЭВМ с помощью
специальной внутренней программы (и соответствующих
электронных устройств), которая называется транслятором
или интерпретатором
Третьей важнейшей особенностью ЭВМ является наличие
запоминающих ус/ройств (ЗУ) большой емкости. ЗУ состоит
из отдельных электронных ячеек памяти, имеющих строго
определенные адреса (обозначаемые тоже числами). Поэто-
му любые данные можно поместить в однозначно определен-
ную часть ЗУ и при необходимости извлечь их.
Четвертой особенностью современной ЭВМ является на-
личие в ней различных периферийных устройств (сокращенно
«периферии») для ввода и вывода информации.
Соответственно ЭВМ состоит из четырех основных частей
(рис. 4.1): устройств ввода (УВв), центрального процессора
(ЦП), запоминающих устройств (ЗУ) и устройств вывода
(УВыв). Все эти устройства объединены магистралью или
общей шиной, которая включает: шину адресов (ША), шину
данных (ШД) и шину управляющих сигналов (ШУ).
112
Рис. 4.1. Обобщенная структурная схема ЭВМ
Через устройство ввода в ЭВМ вводятся исходные дан-
ные и программы их обработки. Для ввода и вывода данных
чаще всего используют клавиатуру и видеотерминалы (рис.
4.2). Видеотерминал позволяет контролировать процесс вво-
да, так как на его экране последовательно появляются все
знаки, соответствующие знакам на нажатых клавишах, и при
появлении ошибки ее можно исправить.
Центральный процессор состоит из трех основных частей:
арифметическо-логического устройства (АЛУ), управляюще-
го устройства (УУ) и «сверхоперативного» запоминающего
устройства (СОЗУ). АЛУ выполняет предписанные програм-
мой операции с данными. Управляющее устройство выраба-
тывает сигналы управления соответствующими электронными
устройствами ЭВМ. В запоминающее устройство быстро и на
короткое время записывается и счи i ывается из него различ-
Рис. 4.2. Видеотерминал и клавиатура ЭВМ
113
ная информация, необходимая для работы центрального про-
цессора.
Обычно ЭВМ содержат два запоминающих устройства
с несколько различными свойствами и назначением: опера-
тивное и долговременные (или постоянные). Оперативное
запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хране-
ния информации, с которой непосредственно работает ЭВМ,
в частности программы решения задачи н исходные Данные.
Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) — это
«склад», из которого можно черпать информацию для теку-
щей работы ЭВМ. В ПЗУ может храниться много различных
программ, данных, результатов обработки и другая информа-
ция. Любой сравнительно автономный объем информации
называют файлом. Достаточно присвоить файлу определен-
ное имя (см. об этом ниже), и его можно поместить в ПЗУ
и снова вызвать в ОЗУ при необходимости работы с ним.
(В виде файла при желании можно записать даже стихотво-
рение.) В накопителях на магнитных дисках «слова» записы-
ваются на концентрических «дорожках». На одном диске
можно запомнить очень большой объем чисел (порядка 100 ме-
габайт). Кроме того, диски можно сменять (почти как грам-
пластинки). Таким образом, емкость ПЗУ теоретически не огра-
ничена.
Оперативное запоминающее устройство строится на осо-
бых полупроводниковых ячейках, которые монтируются
в блоки («кубы»). Емкость одного блока 16 килобайт. Одна-
ко ее также можно наращивать, подключая новые блоки.
С помощью устройств вывода результаты работы ЭВМ
выводят для использования человеком. Таких устройств
в большой ЭВМ может быть несколько видов. Прежде всего
это видеотерминал (или дисплей), на экране которого «выс-
вечиваются» результаты в виде букв, знаков, таблиц или
графиков. Но эти же данные, если они необходимы в виде
документов, можно вывести на бумагу через алфавитно-циф-
ровое печатающее устройство (АЦПУ) или графопостроитель
(рис. 4.3).
Магистраль — это совокупность большого числа «парал-
лельных» проводов. По ним одновременно передаются кодо-
вые комбинации импульсов: по шине данных — цифровые
данные, т. е. то, что подлежит обработке (а также результаты
обработки), по шине адресов — адреса запоминающих ячеек
ЗУ, куда следует помещать данные или откуда их брать, по
шине управления — управляющие сигналы в разные точки
ЭВМ, вырабатываемые управляющим устройством (УУ) цен-
трального процессора или другими устройствами ЭВМ.
114
Принцип «шинной» связи устройств ЭВМ придает ей уни-
версальность. Он позволяет наращивать по мере необходимо-
сти емкость ЗУ, подключать дополнительные периферийные
устройства. Так, на современной ЭВМ может одновременно
работать несколько операторов с нескольких видеотермина-
лов. Такой режим работы называется режимом с разделением
времени: ЭВМ запрограммирована на поочередную работу со
всеми видеотерминалами и выдает на экранах результаты
выполнения команд каждого оператора.
В настоящее время отечественная промышленность вы-
пускает три основные серии ЭВМ: ЕС (единая серия), СМ
(серия мини) и «Электроника». ЭВМ серии ЕС (ЕС ЭВМ)
предназначены в основном для трудоемких вычислений, СМ
ЭВМ — это в основном управляющие машины, хотя они
могут прекрасно и вычислять. ЭВМ серии «Электроника» —
это развитая серия больших и малых машин, включая микро-
калькуля юры
4.3.	ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
В настоящее время задание для ЭВМ пока нельзя написать
в виде обычной формулы, словами русского или любого дру-
гого естественного языка и тем более — продиктовать его.
Однако уже существуют ЭВМ, понимающие ограниченный
набор устных слов.
Для формулировки задач «сконструированы» строго од-
нозначные (или, как говорят математики, формальные) язы-
ки программирования. Они содержат словесные
115
и буквенные обозначения, которые машина однотипно пони-
мает и превращает в последовательность конкретных эле-
ментарных действий.
В настоящее время разработано несколько языков прог-
раммирования. Почти на каждом из них можно чадить и ре-
шить некоторую задачу, например кубическое уравнение.
Однако различные языки приспособлены для экономной
записи различных классов задач — инженерных, экономиче-
ских, статистических и др.
Наиболее широко используемые яшки АЛГОЛ, ФОР-
ТРАН, КОБОЛ, ПЛ-1 В большинстве языков используют
латинские буквы, а обозначающие операции слова часто
сходны с соответствующими словами английского или русско-
го языка.
В качестве примера познакомимся кратко с языком ФОР-
ТРАН или FORTRAN, предназначенным для инженерных
расчетов (FORTRAN — это сокращение английских слов For-
mula Translation — передача формул). ФОРТРАН исполь-
зует четко определенный набор знаков: цифры от 0 до 9,
прописные латинские буквы от А до Z, знаки алгебраических
операций и некоторые «служебные» знаки (скобки, знак ра-
венства, точка, запятая и др.) Язык позволяет ввести прак-
тически неограниченное число имен переменных величин не
только в виде привычных букв X, Y, А, В, .., но и в виде любо-
го сочетания шести букв или цифр (но начинающегося с бук-
вы). Например, именем переменной могут быть VES (вес),
PLATA (плата), UDVES (удельный вес), что, конечно, очень
удобно для запоминания смысла переменных. Переменные
величины могут быть различными: целые, вещественные
(дробные), комплексные, логические
На языке ФОРТРАН заранее предусмотрены про!раммы
для вычисления мши их ютовых функций, таких, как sin, cos,
arctg, In и некоторых других (называемых «системными»
функциями). Но самое интересное и полезное свойство языка
состоит в том, что на нем можно составлять почти любые
«свои» функции, присваивая им определенные имена. Напри-
мер, функция f(x, y) = p/q2-f-x/yA-z2 на ФОРТРАНЕ может
быть обозначена и записана так:
F (X, Y)=P/(Q**2)+X/Y + Z**2.
(Из этой записи ясно, что знаки **2 означают возведение
в квадрат. Остальное понятно без пояснений.)
ФОРТРАН содержит значительное число определенных
операторов. Познакомимся с возможностями некоторых из
них. Например, оператор ввода данных READ предназначен
для ввода данных в программы. Если он вписан в программу,
116
то в процессе ее выполнения ЭВМ воспринимает данные,
введенные, например, с клавиатуры видеотерминала. За этим
оператором должен обязательно следовать оператор FOR-
MAT, который указывает, как именно надо записать вводи-
мые числа (сколько знаков целой части, сколько после за-
пятой и др.). Например:
READ (5, 10) I, Р, Q
10 FORMAT (13, F10.3, F8.2)
Цифра 5 в скобках указывает, откуда следует взять числа I,
Р, Q («5» означает, что с клавиатуры). Знаки 13 обозначают,
что число I — целое и содержит три позиции. Знаки
F10.3 указывают, что число Р десятичное, в нем всего 10 по-
зиций, в том числе три после запятой (она в ФОРТРАНЕ
обозначается точкой). Число 10 в скобках после оператора
READ указывает строку программы, в которой записан опе-
ратор FORMAT. (Он не обязательно должен следовать за
READ.)
С помощью оператора READ можно вводить не только
отдельные числа, но и их последовательности, или, как гово-
рят, массивы, в том числе многомерные.
С оператором READ тесно связан противоположный ему
оператор WRITE (пиши). Это оператор вывода (любого со-
общения!) на экран. Он также требует указания, по какому
формату (форме) необходимо вывести данные. Например:
WRITE (5,20) X, Y
20 FORMAT (F9.4, ЗХ, F8.5)
Назначение цифр 5 и 20 прежнее (куда вывести X и Y и по
формату, «помеченному» цифрой 20). Знаки F 9.4 и F 8.5 ука-
зывают структуру X и Y. Знак ЗХ означает, что между
X и Y необходимо оставить три пробела.
В ФОРТРАНЕ имеется ряд операторов, предписывающих
повторные вычисления одного и того же участка программы,
изменения порядка вычислений и др
Предположим, чю необходимо найти произведение десяти
чисел, коюрые инженер будет вводить через клавиатуру.
Тогда фрагмент программы имеет вид (в скобках справа
даны пояснения операторов)-
DIMENTION NUM(10) (объявляется, что чис-
ло множителей десять)
PROD=1.0	(произведение будет
обозначаться PROD и
его начальное значение
равно единице)
DO 30 1 = 1,10	(операцию перемноже-
ния надо повторить от
117
индекса 1=1 до 1=10
по правилу, отмеченно-
му меткой 30)
READ(5, 20) NUM(I) (указание на считыва-
ние очередного числа с
клавиатуры по форма-
ту, указанному в стро-
ке с меткой 20)
20 FORMAT (1.3)
30 PROD = PROD*NUM(I)
Так, часть программы, написанная один раз, оператором
DO будет повторена десять раз (по числу множителей).
Мы привели лишь несколько примеров, показывающих,
как построен язык ФОРТРАН. Общее же число различных
операторов в нем — несколько десятков. Но комбинироваться
они могут по строго определенным правилам, которые на-
зываются грамматикой языка (что очень сходно с граммати-
кой в общепринятом смысле).
ФОРТРАН • язык нс с самыми большими возможностя-
ми. Однако он прост и достаточен для подавляющего боль-
шинства инженерных и научных расчетов. Еще проще по-
строен язык БЕЙСИК, часто используемый в ЭВМ.
4.4.	ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЭВМ
Электронные устройства ЭВМ, образующие ее структуру
(см. рис. 4.1), напоминают некое существо, погруженное
в глубокий сон, когда разум бездействует. Действительно,
программа указывает лишь названия последовательных опе-
раций, которые необходимо выполнить. Но она не «объясня-
ет», как именно составные части ЭВМ должны обмениваться
данными и командами в форме бинарных кодов-импульсов.
«Разумом» ЭВМ является ее операционная система.
Это — совокупность очень сложных и детальных команд, сос-
тавленных «раз и навсегда» для ЭВМ заданной структуры,
и с которой согласован язык программирования. В каждой
серии ЭВМ используется своя операционная система. Но
одна и та же ЭВМ может использовать несколько разных
операционных систем. Операционные системы обозначают:
ДОС («дисковая операционная система»), ОС РВ («операци-
онная система с разделением времени»), РАФОС и др. Опе-
рационная система не может полностью поместиться в ОЗУ,
118
Рис. 4.4. Структура операционной системы СМ ЭВМ
а если и поместится, то не останется свободных ячеек для
программы и другой информации. Поэтому она строится ло
иерархическому принципу и разделяется на сравнительно
небольшие части (подсистемы), умещающиеся в ОЗУ «по
очереди». (ЭВМ может оперировать только информацией,
находящейся в ОЗУ.) Каждая подсистема операционной
системы выполняет свои определенные функции.
Познакомимся кратко с операционной системой с разде-
лением времени СМ ЭВМ. На рис. 4.4 приведена ее структура
и указаны имена основных программ. Монитор (MCR) — это
«руководитель» операционной системы. Только через него
можно вызвать другие подсистемы для конкретных операций.
Через монитор можно «войти в систему», представившись
и указав свои «координаты», в частности номер сектора
дисковой памяти, которая отведена данному оператору, и его
пароль (известный только самому оператору). Через монитор
запускается па выполнение отлаженная программа, и выпол-
няется ряд других действий. Вот как примерно выглядит
начало диалога с ЭВМ (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Название операции	Используемые клавиши	Ответ на дисплее	Пояснения
«Вход» в ОС РВ	«вк»	>	(янчсма готова к диалогу
«Представле- ние» машине	HEL 117,1 «вк»	PASSWORD	117,1 — раздел оператора на диске; PASSWORD — требование ЭВМ назвать свой па- роль
Введение паро- ля	BURAN (например)	Изменений нет	Пароль не выво- дится, так как он «секретен»
Монтаж диска	MOU DK1: ОС РВ, DKS «В К»		Указание номе- ра диска (DK1) и другие служебные команды
119
Далее для работы с ЭВМ необходимо ввести и отредакти-
ровать (исправить замеченные ошибки в процессе ввода)
программу. Для этого необходимо вызвать в ОЗУ подсистему
EDI («редактор»), набрав на клавиатуре EDI «ВК» («ВК» —
одна кнопка, нажатие на которую означает, что набранное
вводится в ЭВМ). Затем нужно ввести присвоенное про-
грамме — «файлу» — имя, а затем саму программу — строка
за строкой. Строки программы выводятся на экран дисплея.
Все замеченные оператором ошибки можно исправить по
строго определенной процедуре. По завершении всей работы
необходимо «выйти» из подсистемы EDI, т. е. освободить
ОЗУ ЭВМ для загрузки следующей подсистемы, подав коман-
ду ЕХ «ВК».
Далее необходимо вызвать в ОЗУ подпрограмму FOR
(командой FOR «ВК»)- Эта программа позволяет создать
объектный модуль-программу в кодах ЭВМ и про-
верить, не нарушил ли оператор грамматики языка (в данном
случае ФОРТРАНА). В результате работы этой подсистемы на
дисплей выводятся строки введенной программы с указанием
грамматических ошибок. Как правило, ошибок много! Тогда
программу следует вывести на АЦПУ и, вернувшись в подсис-
тему EDI, исправить их. Эта операция может быть повторена
несколько раз, пока не будут исправлены, все ошибки.
Теперь необходимо вызвать в ОЗУ подсистему ТКВ для
построения загрузочного модуля. Подсистема ТКВ
выявит «структурные» ошибки во введенной программе, ука-
зав их характер на дисплее. Их надо исправить, обратившись
к подсистеме EDI, затем к FOR и снова к ТКВ. После ис-
правления всех ошибок можно запускать программу на счет.
(Слово «счет» надо понимать, конечно, в самом широком
смысле.) Для этого нужно «вернуться» к монитору и командой
RUN ИМЯ ФАЙЛА «ВК» запустить ЭВМ на счет. (Вместо
слов ИМЯ ФАЙЛА необходимо набрать имя, присвоенное за-
даче в начале ввода программы.) Через некоторое время,
в зависимости от сложности задачи, результаты выводятся на
дисплей, либо (по требованию оператора) на АЦПУ, либо на
графопостроитель. Работу с ЭВМ мы описали весьма упро-
щенно. Однако это описание дает представление о своеобраз-
ном сочетании простоты и сложности работы с ЭВМ. Так,
общение с ЭВМ сводится к нажатию кнопки, но здесь не до-
пустимы малейшие ошибки. ЭВМ (через подсистемы FOR
и ТКВ) указывает на ошибки в программе. Однако эти указа-
ния надо уметь понимать. ЭВМ не может исправить содержа-
тельные ошибки оператора, поскольку, например, она не мо-
жет «знать», что в формуле программист написал X2 вместо X3.
120
Работа с ЭВМ требует от оператора внимательности и Са-
^ЛОДИСЦИПЛИНЫ.
J.5. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЭВМ
11 МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЫ
Название «микропроцессорные ЭВМ» или «микропроцессор-
ные вычислители» (МПВ) указывает на их отличие от «боль-
ших» ЭВМ. Это «очень маленькие» ЭВМ и по размерам, и по
возможностям. Структура МПВ в основном повторяет струк-
туру больших ЭВМ. Существенной их особенностью является
уо, что основные части выполнены на больших интегральных
Схемах (БИС), например центральный процессор (здесь он
Называется «микропроцессором»), ОЗУ, ПЗУ и другие вспо-
могательные схемы. Устройств ввода и вывода в виде видео-
терминала и АЦПУ в микропроцессорных вычислителях
Обычно нет. Входные данные обычно поступают от каких-либо
Датчиков через аналого-цифровые преобразователи (АЦП),
р выходные результаты — на управление теми устройствами,
И которые встроен МПВ.
Промышленностью выпускаются микропроцессорные ком-
плекты (БИС), из которых инженер сам может построить
«еобходимый ему МПВ. Части МПВ монтируются на особых
платах с помощью печатной технологии. Выпускаются и одно-
кристальные МПВ на одной БИС.
Размер слова в МПВ обычно не велик 8 бит—1 байт.
Емкость ОЗУ также не велика — около 16 К байт Быстро-
действие МПВ (число элементарных операций в секунду)
^значительно уступает быстродействию большой ЭВМ и со-
ставляет не более нескольких тысяч. В МПВ обычно нет
^дисковых запоминающих устройств, и ОЗУ и ПЗУ выпол-
няются на основе электронных ячеек. Наиболее распростра-
ненными являются серии микропроцессоров: КР580, КР584,
^587, К589, КР1802 и др. Они отличаются разрядностью
(обычно 8 или 16), способом программирования, быстродей-
ствием и технологией изготовления
Микропроцессор, работающий с 8-разрядными словами,
может различать 28 = 256 команд. Однако обычно эти воз-
можности полностью не используются. Программирование
МПВ производится на языке, называемом мнемокодом. При-
ведем примеры команд МПВ на мнемокоде АССЕМБЛЕР.
IN — команда ввода числа от какого-либо внешнего
устройства (например, с магнитной ленты или от АЦП)
в особый регистр, называемый аккумулятором (А).
Ввод чисел всегда производится через аккумулятор,
туда же помещается результат элементарной операции.
121
ifR1
OUT — команда выводи числи и» яккумулятора на
внешнее устройство или в друтс блоки Ml 1В.
ADD—команда сложении чисел, расположенных
в аккумуляторе или каком-либо другом регистре R (ре-
зультат снова помешается в аккумулятор). Суть этой
операции можно обозначить схемой A + R-*A.
СМА—команда инверсии числе • аккумуляторе.
Ее схема А-»-Л Например, если в аккумуляторе было
число 00101100, io оно преобрк «уется в 11010011 (еди-
ницы заменены нулями, и наоборот).
RLC — команда сдвига числа влево с переносом
«непомещающейся» позиции в отдельную ячейку памя-
ти. Например,
До сдвига Г1 О 1 1
После сдвига |О 1 1 1
Одновременно «выпавшая» крайняя единица старшего разря-
да запишется в особой ячейке.
Для многих инженерных задач необходимо использовать
всего несколько элемен । арных команд (аналогично тому, как
дом весьма сложной конфигурации можно построить из моду-
лей всего нескольких форм и размеров).
Рассмотрим пример программирования очень простой за-
дачи: x = b-|-c —d.
Сначала необходимо условиться, в каких регистрах
(ячейках памяти) мы разместим числа Ь, с и d. Пусть это
будут регистры, обозначенные буквами В, С и D (каждый из
них имеет свой адресный код). Программа должна выглядеть
так (справа даны пояснения):
XRA А — очистить аккумуляторы (мы эту команду
не рассматривали);
ADD В — сложить содержимое регистра В (т. е.
число Ь) с содержимым аккумулятора (вначале это 0);
результат (т. е. Ь) снова поместить в А,
ADD С — сложить содержимое регистра С (т. е.
число с) с содержимым А (т. с. с числом Ь); результат
поместить в А;
SUB D — вычесть d из b-f-с (т. е. из содержимо-
го А). Результат окажется снова в А.
Реальные задачи могут описываться программами, содер-
жащими десятки и сотни строк команд мнемокода. Для зане-
122
сения программы в МПВ (конечно, в двоичных кодах) сущес-
твуют особые устройства — программаторы.
Надо ли иам подробно рассказывать, что такое микро-
калькулятор? Это, по существу, тот же МПВ, но с двумя
существенными отличиями. Во-первых, пользователю предос-
тавлен уже готовый набор команд (и соответствующих кла-
виш), например cos х, ех, 1g х, х2, sin х и др. Таких «готовых»
команд может быть несколько десятков, что вполне достаточ-
но для большинства инженерных расчетов. Во-вторых, микро-
калькулятор имеет обычно (но не всегда!) единственное вы-
водное устройство в форме цифрового табло. Вывести сюда
можно обычно только числа, но не буквенную информацию.
В настоящее время наша промышленность выпускает мик-
рокалькуляторы, позволяющие не только записывать в их
ОЗУ довольно сложные программы (содержащие до 100 опе-
раций) , но и хранить несколько разных программ в ПЗУ после
отключения напряжения источника питания. Таким является,
например, микрокалькулятор МК-52 серии «Электроника».
Промежуточное положение между большими. ЭВМ
и микрокалькуляторами занимают персональные компьютеры
как по скорости выполнения операций, емкости памяти, так
и по возможностям программирования и вывода результатов.
В качестве ПЗУ можно использовать магнитофон, а в качест-
ве видеотерминала — телевизор. Персональные компьютеры
всегда имеют клавиатуру. Промышленностью выпускаются
в настоящее время персональные компьютеры БК, ДВК и др.
4.6.	НАУЧНЫЕ И ИНЖЕНЕРНЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ — АСНИ и САПР
ЭВМ нашли широкое применение не только при расчетах по
формулам, но и при проведении научных исследований, про-
ектировании и испытаниях различных изделий, в частности
радиоэлектронных приборов.
Научное исследование сое гонт и» че!ко определенных эта-
пов. В этом смысле можно говорить о существовании алго-
ритма научного исследования:
1.	Выбор объекта исследования.
2.	Выбор задачи, так как ясно, что даже на уже выбран-
ном объекте исследования возникает ряд задач.
3.	Выбор модели объекта исследования. Модель — слово
очень емкое. Однако суть его всегда состоит в том, что иссле-
дователь «упрощает» объект, принимая во внимание не все,
а лишь некоторые его свойства, которые представляются наи-
более существенными. Ясно, что при этом можно ошибаться.
123
Поэтому выбор модели — это всегда гипотеза или предполо-
жение, которое проверяется в процессе исследования.
4.	Постановка (формулировка) задачи. На этом этапе
устанавливается связь всех переменных, «удержанных» мо-
делью, и требуется глубокое знание физических явлений.
5.	Решение задачи. Здесь проводится решение получен-
ных уравнений относительно искомых переменных.
6.	Экспериментальная проверка. Этот этап совершенно
необходим, так как исследователь мог ошибиться при выборе
модели, при постановке задачи и при решении уравнений.
Если результаты тщательной опытной проверки не со-
впадают с теорией, то необходимо:
7.	Уточнить модель, принять во внимание новые свойства
объекта.
8.	Уточнить постановку задачи.
9.	Повторить решение.
10.	Повторить опытную проверку теории.
Этапы 7—10 в сложных исследованиях могут повторяться
несколько раз до тех пор, пока эксперимент и теория не со-
впадут с достаточной для практики точностью.
Ясно, что существуют исследования, состоящие в основ-
ном из экспериментов (экспериментальные исследования).
Более того, если объект ранее не изучался, то первые его
исследования почти всегда будут экспериментальными.
Как видно из этого краткого описания, научное исследо-
вание — сложный и трудоемкий процесс. Нельзя ли его авто-
матизировать? Оказалось, что частично это можно сделать.
Так родилась идея построения автоматизированной системы
научных исследований (АСНИ). Автоматизированная систе-
ма включает человека как неизбежное «звено». Это следует
понимать в том смысле, что операции — действия, выпол-
няемые приборами и людьми, чередуются.
Вернемся к процессу («алгоритму») научного исследова-
ния. Размышление и опыт показывают, что этапы 1—4 не
могут быть переданы автомату. Действительно, никто кроме
человека не может решить, например, какие объекты следует
исследовать в первую очередь. Однако этапы 5 и 6 формали-
зуемы в значительной степени Поэтому автоматизация мо-
жет ускорить процесс научного исследования.
Обобщенная структурная схема АСНИ представлена на
рис. 4.5. Она строится на основе ЭВМ. Цифрой 1 обозначен
рабочий стол исследователя. Необходимость этой «части»
АСНИ очевидна. На столе находится микроЭВМ (микрокаль-
кулятор) 2, используемая для проведения сравнительно про-
стых расчетов.
124
Основой АСНИ является персональная ЭВМ (личного
пользования) 3, с помощью которой производятся сложные
расчеты и «моделирование» явлений. Из долговременного
запоминающего устройства 4 могут быть получены справоч-
ные данные: таблицы, числовые значения констант, аналити-
ческие соотношения, выписки из научных публикаций. Эта же
ЭВМ служит «личным секретарем» исследователя и его очень
емкой «записной книжкой». Она не может вести календарь
и напоминать о необходимых календарных работах.
С персональной ЭВМ связан видеотерминал 5 с клавиату-
рой, предназначенной для оперативного ввода данных и но-
вых рабочих программ
В состав АСНИ могу! входи>ь дополнительные yt |ройст-
ва для ввода, вывода и хранения информации устройство
ввода и вывода с бумажной перфоленты бис магнитной
ленты 7. Для вывода графической информации служит гра-
фопостроитель 8. АЦПУ 9 служит для вывода на бумажные
носители рабочих программ (особенно в процессе их отлад-
ки), результатов обработки, таблиц и графиков
АСНИ управляет проведением экспериментов. Для этого
в ее состав введена подсистема автоматизации 10, через
которую производится управление экспериментом на объекте
исследования 11. По прямой линии связи 12 подаются управ-
ляющие сигналы, изменяющие параметры объекта экспери-
мента (напряжения, токи, температуру и др.), а по обратной
линии 13 в ЭВМ поступают результаты измерений для их
обработки.
Для решения наиболее сложных задач исследователь по
линии 14 может получить доступ к ЭВМ коллективного поль-
зования, которая может быть расположена на значительном
расстоянии.
Результаты научного исследования публикуются в журна-
125
лах или по ним составляются отчеты. Тексты рукописей ис-
следователь может написать и отредактировать с помощью
особой программы, а результаты вывести в желаемом «фор-
мате» через печатающее устройство 15.
АСНИ широко применяются не только в научных исследо-
ваниях, но и при испытании новых приборов и устройств,
особенно если число их велико. Тогда эти изделия становятся
объектом исследования и с помощью АСНИ на них получают
различные зависимости, характеризующие их работоспособ-
ность. АСНИ не исключает личной библиотеки 16 и личной
картотеки 17 исследователя, хотя в будущем их, по крайней
мере картотеку, возможно, заменит ЗУ ЭВМ и видеотерминал.
На основе ЭВМ построена другая система «технического
обеспечения» инженерной деятельности — система автомати-
зированного проектирования (САПР). САПР по устройству
сходна с АСНИ. Однако она больше ориентирована на инже-
нерное проектирование, при котором требуется не только
расчет по определенным соотношениям (формулам, алгорит-
мам), но и просмотр различных вариантов построения
устройства, составление оптимальной конструкции с соблюде-
нием Государственных стандартов, изготовление чертежей
и технологической документации Поэтому в долговременном
ЗУ САПР хранится информация о расчетных соотношениях,
типовых решениях, которые принимались раньше в аналогич-
ных ситуациях, требования ГОСТов по типам и параметрам
элементов,’ из которых будет проектироваться устройство,
и другие инженерные и экономические требования и реко-
мендации.
С помощью САПР можно не только в короткое время
спроектировать устройство, но и изготовить схемы, чертежи
и необходимую документацию, которую можно сразу переда-
вать в производство. Автоматизированная система не «сама
проектирует», а лишь облегчает процесс проектирования ин-
женеру, находящемуся на автоматизированном рабочем
месте (АРМ). При отсутствии творческого подхода к работе
и интуиции проектировщик рискует получить от САПР только
традиционные, заложенные в ее память решения
4.7.	ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БОЛЬШИХ ЭВМ
И МИКРОПРОЦЕССОРОВ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
Области применения ЭВМ и микропроцессоров в радиоэлек-
тронике поистине неисчерпаемы. Мы уже видели, что большие
ЭВМ и персональные компьютеры являются основой для
построения САПР и АСНИ. ЭВМ являются составной частью
126
радиотехнических систем. Так, без ЭВМ немыслима совре-
менная радиолокационная станция.
На линиях связи в масштабе государств и между госу-
дарствами широко используются ЭВМ для распределения
информации по каналам, ее промежуточного хранения и ко-
дирования для повышения помехоустойчивости. Современны-
ми телефонными и телетайпными системами управляют ЭВМ,
где они заменили не только телефонистов и телеграфистов, но
и прежние электромеханические (контактные) автоматы. Эти
системы ввиду их сравнительной простоты уже становятся
автоматическими, а не только автоматизированными.
В различных радиотехнических системах применяют спе-
циализированные ЭВМ, предназначенные для выполнения не
любых операций, а именно таких, которые используются
в проектируемом устройстве. Специализированная ЭВМ про-
ще и дешевле универсальной.
Еще более широки возможности использования микро-
процессоров (микропроцессорных вычислителей), которые
встраиваются в привычные радиоэлектронные устройства
и выполняют операции в цифровой форме. В цифровой форме
в принципе можно выполнить любую операцию (преобразова-
ние), алгоритм которой нам известен. Так, на МПВ можно
построить фильтр, преобразователь частоты, детектор и дру-
гие блоки радиоприемника Для этого сигналы или сообщения
необходимо представить в цифровой форме с помощью анало-
го-цифровою преобразователя (ЛЦН), а из гем, после обра-
ботки, при необходимости снова представить их в естествен-
ной форме с помощью цифроаналогового преобразователя
(ЦАП). (Наверное, вы не согласитесь слушать музыку в циф-
ровой форме?)
Препятствием для широкого применения МПВ является
их недостаточное пока быстродействие. Вспомним, что для
представления непрерывного колебания выборками их часто-
та должна быть равна удвоенной высшей частоте спектра
сигнала Часто такая частота ока<ывае1ея слишком высокой
для микропроцессора. Вот почему в настоящее время они
особенно широко применяются при обработке сравнительно
медленных процессов.
Очень эффективно использование микропроцессоров, на-
пример, при построении цифрового лазерного «проигрывате-
ля» специальных «грампластинок», на которых информация
(музыка и речь) записана в цифровой форме. Последователь-
ность единиц и нулей — числовые коды — представлены на
такой пластинке выступами и впадинами. Они «ощупывают-
ся» лазерным лучом и на фотоприемнике им соответствуют
127
последовательности электрических импульсов, преобразуе-
мых с помощью ЦАП в форму непрерывных колебаний.
Цифровые дорожки расположены на расстоянии около
одного микрона. Поэтому с помощью специальных микропро-
цессоров (которых не менее трех) лазерный луч фокусируется
точно на дорожку. Луч ведут по спирали (от края к центру
пластинки), отслеживая возможные деформации пластинки.
Цифровое лазерное записывающее устройство воспроиз-
водит запись с высокой точностью и почти без помех. Это
объясняется свойством цифровых сигналов: они менее под-
вержены влиянию помех, а для усиления импульсов не требу-
ется высокой линейности усилителей, поскольку не требуется
точно передавать форму усиливаемых колебаний (импульсов),
а требуется лишь увеличить их амплитуду.
На основе микропроцессоров строятся различные системы
автоматического управления передающими и приемными уст-
ройствами. Автоматическая регулировка усиления, подстрой-
ка частоты, работа приемника по заданной программе во
времени и многие другие процессы осуществляются с по-
мощью микропроцессоров. Они широко используются также
в телевидении — многочисленные комбинационные эффекты
на изображениях, вставки, надписи, повторения, замедленная
съемка осуществляются чаще всего с использованием микро-
процессоров.
ГЛАВА 5
НАУКА И ПРОИЗВОДСТВО РАДИОАППАРАТУРЫ
В Вашем произведении много прекрас-
ного и нового. Только прекрасное не
ново, а новое не прекрасно.
Ф. Лист (из письма молодому композитору)
5.1.	ИНЖЕНЕР-В НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЦИКЛЕ
Для сохранения и улучшения условий своего существования
человечество должно непрерывно совершенствовать научно-
производственный цикл, состоящий в преобразовании ве-
щества, энергии и информации в высокоупорядоченные изде-
лия (предметы), необходимые ему. Этими «изделиями» явля-
ются обогащенные полезные ископаемые, концентрированная
управляемая энергия, машины и приборы для производства
одежды, пищи и жилища, а также для защиты, например, от
стихийных бедствий. Однако у человека появляются все воз-
растающие духовные (нематериальные, информационные)
запросы.
Характерной особенностью научно-производственного
цикла (процесса) в настоящее время является его высокая
упорядоченность Это означает, что «изделия» возникают, как
правило, не в рсультате случайных находок и даже не путем
многочисленных проб и ошибок, а как следствие целенаправ-
ленного проектирования и изготовления на основе достиже-
ний науки. Проектирование и изготовление являются основ-
ными этапами производства.
Наука есть познание законов (закономерностей) природы
и общества. Производство (проектирование и изготовление)
состоит в использовании найденных законов для создания
изделий. В радиотехнике изделиями являются устройства
бытового применения (радиоприемники, телевизоры и др.),
для контроля и управления производственными процессами
(системы связи, автоконтроля, автоматического управления),
для проведения научных исследований, в результате которых,
в свою очередь, появляются новые научные знания. Так
образуется научно-производственный цикл (НПЦ), непре-
рывно обновляющийся под влиянием науки на производство,
и наоборот Основные этапы НПЦ представлены на рис. 5.1.
Фундамешальным свойством НПЦ является его непре-
рывность. Это объясняется количественным ростом челове-
чества, стремлением к повышению уровня жизни, к удовлет-
5 А. Л. Зиновьев, Л. И. Филиппов	129
Производство
Рис 5 1 К пояснению понятия научно-производственного цикла
ворению познавательных запросов и сотрудничеством и со-
ревнованием двух социально-политических систем в области
науки, культуры, техники, образования.
Наука и производство имеют различные промежуточные
цели (знания и изделия), различен исходный «материал»
и вид конечной продукции (информация и материальные
предметы) Однако в эпоху научно-технической революции
в ряде случаев нельзя однозначно указать границу, проходя-
щую между наукой и производством. Это связано с тем, что
процесс «превращения» знаний в изделия является сложным
и многосторонним Он практически может протекать лишь
путем чередования этапов исследования и производства,
а иногда даже их совмещения.
Обычно научные исследования условно делят на фунда-
ментальные и прикладные К первым относят иссле-
дования фундаментальных свойств материального мира, в ре-
зультате которых открываются не сводимые друг к другу
законы природы (структура материи, виды энергии, законы
их преобразования, явления в других мирах, законы взаимо-
действия вещества и поля и др ). Прикладные исследования
состоят в познании закономерностей, направленных на более
практическое применение. Это деление достаточно условно.
Иногда прикладные исследования могут оказаться столь
важными, что переходят в разряд фундаментальных.
Итак, еще совсем недавно деление видов деятельности на
научные и производственные (инженерные) было общеприз-
нанными Однако в настоящее время оно становится все
более условным Действительно, деятельность инженеров на
производстве, связанном с проектированием и изготовлением
изделий, часто включает в себя необходимость проведения
исследований. Инженер, таким образом, не может не участво-
вать в развитии науки, хотя конечной целью его работы
является создание реальных устройств.
130
5.2.	ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ПРОЦЕССА
В настоящее время еще не удается теоретически найти одно-
значно наилучшую структуру производства. Однако много-
летняя производственная практика выработала достаточно
четкое разделение производства на отдельные этапы, которые,
в свою очередь, состоят из отдельных «шагов» Эти основные
этапы, их цели и результаты представлены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Основные этапы производственного процесса
Этап	Цель	Результат
1. Замысел 2 Проектирование 3. Изготовление	Общее преды пиле- ние о будущем изде- лии Оптимизация инже- нерного решения Получение реально- го изделия	Словесные формули- ровки, эскизы Инженерный проект изделия Выпуск изделий
На этапе замысла формируется некоторое общее пред-
ставление о том, какое изделие, для чего и с какими свойства-
ми желательно создать. При этом исследования ведутся на
уровне анализа достижений предшественников, размышле-
ний, возможно, с проведением оценочных расчетов и исполь-
зованием для наглядности схем, эскизов или моделей.
На этапе проектирования проводят поиск возможных ин-
женерных решений для определения наилучшего пути их
реализации, т. е. производится оптимизация инженерного ре-
шения по определенным количественным и качественным по-
казателям, или критериям оптимизации. Целью этого этапа
является получение основного документа — технического
проекта иа изготовление изделия.
На этапе изготовления получают, производят реальные
изделия в количествах, которые определятся условиями, яв-
ляющимися по отношению к производству внешними Именно
этап изготовления иногда называют производством.
При рассмотрении этих этапов возникает ряд вопросов:
имеются ли общие пути проведения каждого этапа или их
каждый раз необходимо находить заново? Какие факторы
могут тормозить выполнение этапа и каковы пути повышения
его эффективности? Каково соотношение интуиции и строгих
расчетов на каждом этапе? Какие дополнительные соображе-
ния целесообразно принимать во внимание?
5 *
131
Вследствие сложности производственного процесса указан-
ные этапы часто взаимно переплетаются. В дальнейшем
в учебных целях эти этапы будут рассматриваться независимо.
Проиллюстрируем производственный процесс на при-
мере проектирования и изготовления радиовещагельного
приемника.
5.3.	ЗАМЫСЕЛ — ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИЗДЕЛИИ
Замысел нового изделия возникает из нескольких «источни-
ков»:
1)	стремления улучшить уже существующее изделие —
усовершенствовать его;
2)	стремления придать ему новые свойства, которыми оно
ранее не обладало — модернизировать;
3)	необходимости создать изделие, которое бы по-новому
решало поставленную задачу—разработать его.
Возможны и комбинированные ситуации, поскольку это
деление, как и всякая классификация, условно.
Усовершенствованием может быть, например, из-
готовление радиоприемника с более высоким качеством зву-
чания, меньшими габаритами и массой. Модерниза-
ция — это, например, изготовление радиоприемника, способ-
ного принимать стереофонические передачи и имеющего
более широкий рабочий диапазон волн, в том числе УВЧ.
Разработка — это изготовление радиоприемника на но-
вой элементной базе (например, на интегральных схемах).
Рождение замысла в определенном смысле является наи-
более творческим этапом производственного процесса. Его
нельзя формализовать. Это значит, что нет регулярного, од-
нозначно определенного правила отыскания замысла. Этот
процесс носит полуинтуитивный характер, его первичным
источником является свойственное только человеку стремле-
ние к совершенствованию.
Замысел не сводится лишь к появлению идеи (мысли)
о необходимости или желательности создания нового изде-
лия. Так как на этом этапе целью является формирование
общего представления о будущем изделии, то должны быть
найдены возможности и целесообразные пути решения по-
ставленной задачи. Это наиболее сложно на этапе разра-
ботки, так как здесь могут быть не ясны даже принципиаль-
ные пути решения. В такой ситуации, как показывает опыт
многих инженеров и изобретателей, процесс создания общего
представления включает несколько стадий (рис. 5.2).
132
Рис. 5 2. Стадии формирования общего представления об изделии
Предварительная подготовка. На этой стадии инженер
внимательно обдумывает возникшую идею, чтобы приобрести
уверенность в возможности и целесообразности ее осуще-
ствления. В результате бесед, изучения имеющихся литера-
турных источников и патентного материала он убеждается,
что подобное изделие еще не создано или создано не в луч-
шем (полном) варианте. При этом следует также убедиться,
что работа задуманного изделия не противоречит основным
законам природы (так бессмысленно задумывать радиопри-
емник, полагая, что он не будет подвергаться воздействию
помех, так как это противоречит фундаментальным законам
природы).
Обдумывание. На этой стадии происходит поиск общих
путей решения поставленной задачи, иногда говорят — «гене-
рирование идей». В простейших случаях такой поиск означает
перебор возможных вариантов. Однако истинное творчество
состоит в нахождении нового пути, который до сих пор не был
известен инженерам. Так, в поисках пути повышения по-
мехоустойчивости радиоприема в свое время наряду с увели-
чением мощности передатчиков был изобретен способ частот-
ной модуляции несущего колебания.
«Генерированию идей», т. е. нахождению новых путей
решения задачи, могут препятствовать ряд психологических
и социальных факторов. К ним относятся узкая специализа-
ция инженера, сила привычки («инерция» мышления), влия-
ние авторитетов, ложная скромность, опасение последующей
критики.
Озарение является весьма своеобразной стадией творче-
ства, которая иногда может и не иметь места. Она состоит
в кажущемся неожиданном нахождении решения задачи.
Озарение возможно в те периоды времени, когда инженер,
казалось бы, и не думает о решении своей задачи. Решение
может подсказать наблюдение какого-либо постороннего про-
цесса. Глубокого психологического обоснования озарения
еще не существует. Однако ясно, что оно — результат под-
сознательной переработки заложенной и поступающей в мозг
информации. Озарение при отсутствии знаний невозможно.
133
В этом смысле решение творческой задачи никогда не может
явиться абсолютно новой идеей.
Рациональная проверка. Когда на стадии обдумывания
(или в результате озарения) инженер считает, что нашел
решение задачи, возникает необходимость тщательной про-
верки идеи путем логических рассуждений, бесед с коллегами
по работе, консультаций у специалистов и т. д. При этом
необходимо выяснить, не сделано ли какого-либо предполо-
жения, которое практически не выполнимо (например, пред-
положение возможности получения устойчивой добротности
колебательного контура, равной 10 000), не пренебрегли ли
каким-либо явлением, которое в действительности скажется
на работе устройства (например, утечкой токов через изо-
ляцию, трением, нагревом элементов). Часто эффективным
приемом выяснения реальности найденного решения является
рассмотрение его при экстремальных (очень больших или
очень малых) значениях некоторых параметров изделия. Та-
кое рассмотрение на качественном уровне (без строгих расче-
тов) «нацеливает» инженера на последующие расчеты
Остановимся на второй стадии формирования общего
представления об изделии, а именно пути поиска решения
возникшей задачи Этот процесс долгое время представлялся
исследователям иеподдающимся формализации творческим
феноменом. В настоящее время принято выделять следующие
пути поиска решения: свободных ассоциаций, эмпатия, со-
ставления полной матрицы, метод «мозгового штурма», метод
синэктики.
Путь свободных ассоциаций основан на предоставлении
инженеру и изобретателю почти не контролируемой свободы
поиска вариантов путем ассоциаций — связи явлений или
процессов, которые уже были использованы в других ситуа-
циях, с той задачей, пути решения которой отыскиваются.
Наблюдение «постороннего» явления может подсказать реше-
ние задачи. Хотя этот путь и назван путем свободных ассоци-
аций, тем не менее его применение можно упорядочить, ис-
пользуя ряд подходов, которые представлены в табл 5.2
Путь свободных ассоциаций требует от инженера широко-
го кругозора, знания смежных областей, воображения, не-
предвзятости и смелости мышления.
Путь эмпатии, который можно считать дополнением к пу-
ти свободных ассоциаций, состоит в мысленном «помещении»
самого себя на место рассматриваемого изделия (устройст-
ва) и даже на место искомой «идеи». Эмпатия основана, по-
видимому, на том, что «вжившийся в образ» инженер-изо-
бретатель острее чувствует задачу и сопутствующие ей обсто-
134
Таблица 5.2
Некоторые возможности поиска решений путем
свободных ассоциаций
Возможные подходы	Содержание
Приспособление по сходству	Найти сходную по форме задачу в дру- гой области, приспособить этот подход к своей задаче
Реализация неисполь- зованных возможностей	Рассмотреть решение сходной задачи другими инженерами и отыскать какие- либо переменные (величины, параметры), которые не были ими использованы (на- пример, полоса частот, время, полярность)
Движение во времени	Рассмотреть возможность решения за- дачи иухем перемещения операций во вре- мени введением сдвига, задержки, сжа- тия или растяжения временною масштаба
Движение в простран- стве	Рассмотреть целесообразность измене- ния габаритов, формы, пропорций отдель- ных частей существующих сходных изде- лий
Перестановки и обрат- ные решения	Рассмотреть целесообразность измене- ния порядка (последовательности) опера- ций или расположения деталей (частей) устройства. Попробовать применить про- тивоположное (или почти противополож- ное) известному решение
Отвлечение от конкрет- ной формулировки (зада- чи)	Слишком конкретно поставленная зада- ча может ограничить изобретателя в поис- ках путей решения. Целесообразно по- пробовать расширить постановку, осмыс- лить не к>, чю предла, ается сделать, а зачем
Преобразование и за- мена	Рассмотреть возможность изменения природы рассматриваемых процессов (на- пример, переход от механических процес- сов к электрическим), замены операций (например, возведения в квадрат — умно- жением), смены материалов или вида элементарных частей
ятельства. При этом он яснее может отвечать на вопросы,
возникающие у него самого или которые ему ставят.
Составление полной матрицы переменных состоит в систе-
матическом переборе независимых переменных, связанных
с решаемой задачей, и рассмотрением их возможных комби-
наций. Так, при поиске наилучшего приемного устройства
можно выбрать в качестве независимых переменных тип ак-
тивных элементов (полупроводниковые, электронные или
др.), число диапазонов волн, типы автоматических регулиро-
вок, виды принимаемых сигналов.
135
Сочетание значений каждой переменной образует комби-
нацию. Некоторые сочетания могут оказаться невозможными,
некоторые явно нецелесообразными. Среди оставшихся не-
обходимо произвести отбор на последующих стадиях процес-
са. Путь составления полной матрицы очень трудоемок, одна-
ко позволяет систематически пересмотреть все (или почти все)
явные варианты. При таком методе поиска решения целесо-
образно пользоваться наглядным представлением результа-
тов, например в виде графической диаграммы вариантов, что
позволяет быстро отыскивать и сопоставлять варианты
Метод «мозгового штурма» основан на корреляции (взаи-
мосвязи) мышления группы людей и взаимном стимулирова-
нии их мышления. (Это знакомо каждому учащемуся по
опыту совместной проработки сложного вопроса программы.)
«Штурмом» управляет эрудированный опытный руководи-
тель. Он обязан создать атмосферу, способствующую смелым
высказываниям всех участников «штурма» Все предложения
только записываются. Критика идей типа «это не верно», «это
уже давно известно» и других не допускается. Критический
отбор предложений осуществляется после окончания процес-
са «генерирования» предложений.
Синэктика (совместное действие) может рассматриваться
как разновидность или продолжение метода «мозгового штур-
ма», однако при этом ведется не только поиск, но и разра-
ботка отобранных идей (обычно не более трех). При синэкти-
ке возрастают требования к квалификации и организацион-
ным способностям руководителя. Он не только решает (в ходе
процесса обсуждения), какие из высказанных идей отобрать,
но и дает направление обсуждению по их развитию.
В заключение еще раз подчеркнем, что не существует
единой формулы творчества Этот процесс может быть лишь
частично упорядочен. Хорошо развитая память, глубокие
специальные знания, кругозор, способность к самообразова-
нию, любознательность, наблюдательность, критическое вос-
приятие, энтузиазм и находчивость — вот исходные составля-
ющие, необходимые для творчески мыслящего инженера.
5.4.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ - ОПТИМИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ
Схему, соответствующую процессу проектирования, можно
представить в форме «шестиполюсника», «входами» которого
являются результаты работы инженера на этапе замысла
и критерии проектирования, а «выходом» — технический про-
ект изделия (рис. 5.3). Характерной особенностью хорошего
136
Рис. 5.3. Схематическое представление этапа проектирования
проекта должна являться оптимальность предложенного ин-
женерного решения по заданному критерию (или нескольким
критериям).
Можно сказать, что на этапе замысла устанавливаются
принципиальная возможность и пути создания изделия. На
этапе же проектирования отыскиваются конкретные пути его
изготовления с учетом реальных возможностей и ограниче-
ний. На этапе проектирования необходимы глубокие инже-
нерные и экономические знания, умения рассчитывать, коли-
чественно находить лучшие конкретные решения и учитывать
дополнительные обстоятельства.
На этапе проектирования создают два документа: эскиз-
ный проект (на начальной стадии проектирования) и техниче-
ский проект. Они отличаются глубиной проработки задачи.
Процесс проектирования, как и .замысел, можно представить
в виде последовательности действий (рис. 5 4)
Выработка цели проектирования состоит в конкретизации
замысла, которая может выражаться и в качественных,
и в количественных (если это возможно) показателях. Так,
в отличие от замысла — спроектировать радиоприемник для
приема УКВ радиостанций, в том числе стереофонических
передач,— при выработке цели может быть установлен кон-
кретный диапазон перестройки, желательные качественные
показатели, степень автоматизации устройств.
Очень важно не смешивать цели проектирования с воз-
137
можными способами решения. Так, цель — повысить качество
звучания — неправильно сформулировать в виде «использо-
вать высококачественные динамические громкоговорители
данного типа», так как повышение качества звучания являет-
ся более широкой задачей, чем использование хороших дина-
миков. При выработке цели проектирования инженер опира-
ется на найденные на этапе замысла общие пути решения
задачи. Эти пути конкретизируются в форме графических
структурных схем, кинематических диаграмм, возможно, про-
странственных моделей, предварительных (оценочных) под-
счетов, указаний типа «больше, чем», «хуже, чем». Вовсе не
исключено, что на этом этапе будут обнаружены новые пути
решения, не найденные на предыдущем этапе.
На этапе выработки цели устанавливаются предваритель-
ные физико-технические и экономические ограничения. Так,
могут быть установлены количество изделий, которое будет
выпущено (всего или в год), максимальная себестоимость
изделия, другие дополнительные ограничения.
Изучение научно-технической информации. Обычно инже-
нер или группа инженеров-проектировщиков являются специ-
алистами высокой квалификации. Однако для того, чтобы
использовать все имеющиеся достижения в данной конкрет-
ной области, они собирают научную и техническую информа-
цию по данному вопросу из всех доступных им источников.
Ими являются специальные книги и журналы, научно-техни-
ческие отчеты других предприятий, патентные материалы,
каталоги деталей и элементов устройств (например, микро-
схем, активных элементов, справочники, ГОСТы).
Важным условием успешного проведения этапа прора-
ботки информации являются глубокие базовые знания, кото-
рыми должны обладать инженеры. Информационный анализ
должен быть произведен в короткий срок и квалифицирован-
но. В результате может быть вынесено два отрицательных
решения: 1) о невозможности изготовления проектируемого
изделия (например, вследствие отсутствия элементов с не-
обходимыми свойствами или подходящих материалов); 2)
о нецелесообразности проектирования, так как подобное из-
делие оказывается чрезмерно дорогим и неэкономичным. Но
если на этапе замысла анализ был проведен достаточно
полно, вероятность таких решений очень мала. Чаще всего
инженер-проектировщик получает необходимые данные, что-
бы перейти к следующему, весьма ответственному шагу про-
ектирования.
Составление технического задания. На основании выво-
дов, сделанных на этапах выработки цели и информационной
138
подготовки, оформляют документ — техническое задание
(ТЗ), который становится техническим законом для последу-
ющих действий.
Как правило, ТЗ содержит такие разделы: назначение
устройства; природа и диапазон изменения значений величин,
которые для будущего устройства являются «входными»;
«выходные» параметры устройства; условия эксплуатации
(температура, влажность, вибростойкость и др.); требования
к надежности (гарантированное время работы до отказа или
другие показатели); масса и габариты; условия на использо-
вание конкретных материалов или элементов («полуфабрика-
тов»); степень автоматизации; допустимая степень влияния
на окружающую среду (экологические требования и техника
безопасности); предельная потребляемая мощность.
В процессе проектирования ТЗ может изменяться. Однако
для этого должны быть очень важные основания, и это со-
пряжено с необходимостью переутверждения ТЗ (или утвер-
ждения корректирующих его документов).
Предварительное моделирование (см. рис. 5.4). Хотя об-
щие пути построения изделия становятся известными на этапе
замысла и уточняются на этапах выработки цели и изучения
информации, конкретные возможности (способы) создания
отдельных блоков, узлов и элементов устройства могут еще
оставаться неясными. Так, при построении радиоприемного
устройства по ииюстной структурной схеме не всегда ясна
возможность ипоговления усилители chi налов с /ребуемым
устойчивым коэффициентом усиления в 1аданиой полосе
частот. В этом случае производится моделирование усилителя
Моделированием называют избранный способ замены
изучаемого объекта. Модели могут быть математическими
(описание с помощью формул, графиков, таблиц) и физиче-
скими. Физическая модель — это упрощенное по сравнению
с будущим изделием устройство (макет), но сохраняющее его
основные свойства Последнее требование называют адекват-
ностью модели. Выбор модели является очень ответственным
шагом, так как заранее далеко не всегда ясно, какие именно
свойства изделия должна сохранить модель. Так, модель
усилителя, изгртовленная (сконструированная) более «про-
сторно», чем будущий усилитель в изделии, может дать
положительные результаты, тогда как реальный усилитель,
уменьшенный по габаритам, может оказаться неустойчивым.
При моделировании широко применяют цифровые ЭВМ'
и специальные моделирующие — аналоговые ЭВМ. Модели-
рование может производиться на самых различных этапах
проектирования, как до, так и после составления ТЗ.
139
Расчет и оптимизация. Так как структурная схема опре-
деляет только характер и последовательность операций над
входными величинами, то, как правило, имеется несколько
технических путей их выполнения. Расчет и оптимизация
состоят в рассмотрении всех возможных вариантов пос i рое-
ния частей изделия. В настоящее время подавляющее число
блоков, составляющих сложное радиотехническое изделие,
могут быть теоретически рассчитаны, т. е. могут быть найде-
ны параметры всех составляющих блок элементов.
Цель оптимизации — найти такой вариант построения
устройства, при котором будут выполнены основные требова-
ния, а другие (вспомогательные) параметры не выйдут за
заданные пределы. Так, основным требованием при проекти-
ровании радиоприемного устройства может быть чувствитель-
ность при габаритах, массе и потребляемой мощности, не
превышающих заданные значения.
Конструирование — это графическое моделирование бу-
дущего изделия, т. е. изготовление чертежей, определяющих
пространственное расположение и общее устройство состав-
ных частей будущего изделия при ограничениях, наложенных
на предыдущих этапах. При этом должен быть принят во
внимание ряд соображений, прежде всего соответствие теоре-
тически рассчитанных процессов тем, которые будут реально
происходить в изделии (отсутствие паразитных связей, «уте-
чек» и других явлений); удобство управления изделием; удоб-
ство подведения энергии для электропитания, входных и вы-
ходных колебаний; эстетический вид изделия; удобство его
установки и транспортировки; защита от влажности, пыли
и других внешних воздействий; обеспечение безопасной рабо-
ты с устройством; исключение недопустимого воздействия
на внешнюю среду.
Конструирование обычно осуществляет специальная
группа инженеров, которые должны хорошо знать как теоре-
тические основы работы устройства, так и особенности произ-
водства (технологии), на котором будут изготовлять изделие.
Конструктор должен знать Государственные стандарты
(ГОСТы) и Единую систему конструкторской документации
(ЕСКД) и строго выполнять их. Обычно конструкторы рабо-
тают в тесной связи как с инженерами, проектирующими изде-
лие, так и с инженерами производственных подразделений.
Процесс конструирования изделия может быть автомати-
зирован на основе использования САПР. В наиболее совер-
шенных системах автоматизировано даже изготовление чер-
тежей и выдача документации.
Изготовление опытного образца. Хотя на всех предшес-
140
твующих стадиях проектирования были приняты возможные
меры к успешному окончанию процесса проектирования, он
не может считаться завершенным до того, как будет изготов-
лен опытный образец и произведено его испытание. Опытный
образец, изготовляемый часто в нескольких экземплярах,
создают в строгом соответствии с расчетом и конструкторской
документацией, так как его работоспособность является окон-
чательным критерием оценки правильности проведения всех
предшествующих стадий проектирования.
Испытания состоят в экспериментальной проверке опыт-
ного образца изделия на соответствие техническому заданию.
Наиболее ответственные изделия проходят несколько видов
испытаний. Основные из них — лабораторные и полевые.
При лабораторных испытаниях производят проверку вы-
полнения требований ТЗ по выходным показателям, их со-
хранение при изменении внешних условий (климатические
испытания), при тряске (вибрационные испытания), по по-
треблению энергии и др. Полевые испытания подразумевают
проверку изделия в реальных условиях эксплуатации, пре-
дусмотреть которые в лаборатории невозможно. При этом
в ряде случаев, например при проверке подвижных радио-
станций, полевые испытания могут быть связаны с выездом
«в поле» в буквальном смысле для проверки работоспо-
собности системы на местности. Лабораторные и полевые
испытания производит комиссия по предварительно вырабо-
танной методике. По результатам составляю! протоколы.
Решение о передаче изделия в производство выносится по
результатам испытаний при удовлетворении'всем требовани-
ям ТЗ. Окончание этого этапа оформляется в виде техниче-
ского проекта. При отклонении некоторых параметров от
ТЗ отыскивают причины несоответствия. Ошибки могут быть
обнаружены на всех этапах проектирования. При обнаруже-
нии ошибок данный этап (и все следующие за ним) повторя-
ют (на рис. 5.4 этому соответствуют штриховые линии).
В крайних случаях могут быть пересмотрены требования ТЗ.
5.5.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ (ПРОИЗВОДСТВО) ИЗДЕЛИЙ
Изготовление изделий является заключительным этапом на-
учно-производственного цикла.
Изготовление изделий может быть индивидуальным, мел-
косерийным, серийным и массовым в зависимости от общего
числа производимых изделий. Однако в любом случае изго-
товление является ответственным этапом, от успеха которого
зависит оценка всего научно-производственного цикла. В не-
котором смысле можно утверждать, что сама ценность этапов
141
Рис. 5.5. Схематическое представление процесса произ-
водства
замысла и проектирования условна. Оиа станет реальной
лишь в случае успешного выпуска изделий.
Процесс изготовления существенно отличается в зависи-
мости от вида изделий, организации производства (автомати-
ческое, поточное, конвейерно-ручное или смешанное), осна-
щения предприятия оборудованием, исторически сложивши-
мися иными условиями. Схема основных стадий процесса
изготовления представлена на рис. 5.5.
Подготовка конструкторской документации. Современные
радиотехнические изделия, как правило, настолько сложны,
что их изготовление не может производиться инженерами,
мастерами и рабочими на основании только схем изделий,
представления об их функционировании и общих чертежей.
(Вспомним, что свой фонограф Эдисон просто нарисовал на
листе бумаги и передал мастеру для изготовления, дав лишь
словесные пояснения.)
Конструкторская документация — это полный комплект
чертежей и указаний к ним, необходимых для того, чтобы
правильно понять задание и изготовить каждый отдельный
элемент изделия, собрать узлы и блоки и смонтировать изде-
лие в целом. Конструкторская документация составляется
в строгом соответствии с существующими Государственными
стандартами и требованиями ЕСКД. Правильно составлен-
ная конструкторская документация должна содержать до-
статочную информацию для изготовления изделия на предна-
значенном для этого предприятии. На основании конструк-
торской документации отдел снабжения предприятия осущест-
вляет составление заявок на те части изделия, которые
должны быть получены от смежных предприятий.
Разработка технологического цикла. В конструкторской
документации даются четкие и однозначные указания о том,
что именно необходимо изготовить, но не говорится однознач-
но, как это сделать. Каждый элемент изделия обычно можно
изготовить с применением различных станков или другого
оборудования, различной последовательностью операций.
142
Для наиболее эффективного и качественного выполнения
элементов и изделия в целом мастерам и рабочим необходимы
также указания о том, как, в каком порядке и на каком обору-
довании целесообразно производить операции, как и чем их
контролировать. Эти указания возникают как результат дли-
тельной и трудоемкой разработки всего технологического
цикла инженерами-технологами, хорошо знающими особен-
ности изделия и оборудование предприятия, а также смежные
дисциплины технологического процесса (теорию материалов,
теорию допусков и др.). В результате разработки техноло-
гического цикла каждый элемент изделия снабжается комп-
лектом технологической документации, содержащей полную
информацию о порядке изгоювления элемента.
Разработка и изготовление оснастки. Как бы хорошо ни
было укомплектовано предприятие станками, приборами
и другим стандартным оборудованием, изготовление нового
изделия не может быть начато без дополнительных (вспомо-
гательных) устройств, учитывающих специфику изготовления
конкретного изделия и возможности имеющегося оборудова-
ния. Эти изделия называют оснасткой, оиа как бы «сог-
ласует» изделие и его составные части с универсальным
оборудованием. Разработка оснастки представляет широкое
поле деятельности для конструктора и изобретателя.
Освоение процесса изготовления изделия. Несмотря на
тщательно разработанную конструкторскую документацию
и весь технологический цикл, изготовление нового изделия на
конкретном предприятии может ветре)И1ь некоторые препят-
ствия. Это объясняется очень большим количеством состав-
ных элементов производства, их взаимодействием и взаимным
влиянием, учесть которые заранее практически невозможно.
Возникают также прямые ошибки в начале производства
изделия. Поэтому период освоения процесса изготовления
изделия неизбежен, а его продолжительность определяется
новизной и сложностью изделия для предприятия В процессе
освоения могут вноситься коррективы в конструкторскую до-
кументацию, технологический цикл и оснастку. Изготовление
серии изделий и сопровождающий его технический контроль
являются завершающими стадиями всего НПЦ.
По мере накопления опыта изготовления и эксплуатации
изделия творчески мыслящие инженеры, техники и рабочие
вносят усовершенствования, направленные на повышение
производительности труда, экономию материалов, улучшение
качества изделия (рационализаторские предложения, передо-
вой опыт). Одной из оценок налаженного производства явля-
ется присвоение изделию государственного Знака качества.
143
ГЛАВА 6
РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ ОТРАСЛЬ НАРОДНОГО
ХОЗЯЙСТВА
Теория, мой друг, сера, но вечно зелено
дерево жизни.
И. В. Гёте
6.1.	ЧТО ТАКОЕ ОТРАСЛЬ
Отрасль — это совокупность взаимосвязанных предприя-
тий, учреждений, организаций, обеспечивающих выполнение
качественно однородных народнохозяйственных задач. На-
родное хозяйство состоит из отраслей производственного
и непроизводственного типов. Так, автомобильная, авиаци-
онная, химическая промышленность, сельское хозяйство яв-
ляются отраслями производственного типа, где создаются
изделия, продукты, трвары определенного назначения. Их
предприятиям свойственны и специфические технологические
процессы.
Отраслями народного хозяйства непроизводственного ти-
па являются системы здравоохранения, просвещения, высше-
го образования и т. д.
Радиотехническая отрасль народного хозяйства — от-
расль производственного типа. Ассортимент продукции дан-
ной отрасли чрезвычайно широк, что объясняется все более
широким применением радиоэлектроники. В радиопромыш-
ленности в процессе производства непосредственно использу-
ют новейшие научно-технические достижения. Ее прогресс
теснейшим образом связан с прогрессом фундаментальных
и прикладных наук. Можно утверждать, что здесь наука
стала производительной силой.
Практически уже со времени своего зарождения радио-
промышленность стала опираться на систему научно-исследо-
вательских институтов, результаты деятельности которых на-
ходили и находят непосредственный выход в сферу производ-
ства. Большинство изделий проходит стадию опытного
производства в подразделениях, нередко непосредственно
входящих в состав научно-исследовательских институтов
(НИИ) или конструкторских бюро (КБ). В таком взаимодей-
ствии находит логическое завершение организация поисковых
научно-исследовательских работ, проводимых в НИИ и КБ.
Радиотехническая отрасль — радиопромышленность —
144
состоит из предприятий, объединенных под руководством не
только одного министерства. Такое положение можно объяс-
нить широким масштабом выпуска готовой продукции и ее
нацеленностью на большое число потребителей. Это опреде-
ляется также требованием гибкости, оперативности управле-
ния народным хозяйством. Основная часть промышленных
предприятий и научно-исследовательских организаций радио-
технического профиля находится в ведении Министерства
радиопромышленности (Минрадиопрома). Наряду с предпри-
ятиями Минрадиопрома разработкой и производством радио-
аппаратуры заняты предприятия Министерства промышлен-
ности средств связи (Минпромсвязи), ориентированные в ос-
новном на обеспечение систем связи, радиотелевизионного
вещания, а также на производство широкого ассортимента
бытовой радиоэлектроники. Минпромсвязи выделилось как
самостоятельное сравнительно недавно из состава Минради-
опрома. Можно указать также и на ряд других министерств,
в ведении которых находится некоторая часть предприятий,
главным образом научно-исследовательских и опытно-кон-
структорских, ориентированных на удовлетворение потребно-
стей соответствующих отраслей в специальной радиоэлек-
тронной аппаратуре, например, министерства медицинской
промышленности, гражданской авиации, авиационной про-
мышлеппосги, судостроительной промышленности. На пред-
приятиях них министерств успешно трудится значительное
число выпускников высших радиотехнических учебных за-
ведений Можно сказать, что от их подюТОВкн, усилий и до-
стижений зависят успехи «нерадиотехнических» предприятий
и отраслей.
Радиотехническая отрасль имеет широкие связи с други-
ми отраслями народного хозяйства. Их можно разделить
в основном на два типа. Первый — это поставки готовой
продукции (радиоустройств и систем) ее потребителям и за-
казчикам. Второй тип связей определяется Тем, что радиопро-
мышленность сама является потребителем широкого ассорти-
мента изделий, полуфабрикатов и материалов, производи-
мых предприятиями других отраслей народного хозяйства,
например электротехнической, химической, металлургичес-
кой.
Особо тесные связи Минрадиопром имеет с Министерст-
вом электронной промышленности (Минэлектронпром), пред-
приятия которого производят изделия, являющиеся элемента-
ми радиотехнических аппаратов и систем (полупроводнико-
вые диоды, транзисторы, микросхемы общего применения,
полупроводниковые устройства различного назначения и раз-
6 А. Л. Зиновьев, Л. И. Филиппов	145
личных диапазонов длин волн, электровакуумные приборы,
резисторы, конденсаторы).
Министерство электронной промышленности выделилось
как самостоятельное из состава Минрадиопрома в 60-х годах.
Это был период перевооружения нашей промышленности на
основе последних достижений электронной техники. С тех пор
промышленность, производящая компоненты радиоаппарату-
ры, сделала огромный шаг вперед. Было налажено массовое
производство новых электронных приборов, расширился их
ассортимент. Неизмеримо повысились надежность как эле-
ментов радиоаппаратуры, так и аппаратуры в целом, функци-
ональная законченность изделий. Все это в сочетании с про-
грессивными принципами проектирования радиоаппаратуры
позволило достичь качественно нового уровня ее тактико-
технических, технологических и эксплуатационных характе-
ристик, осуществить миниатюризацию. В свою очередь, это
привело к расширению сферы применения радиоэлектронных
устройств и систем.
6.2.	ОРГАНИЗАЦИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Развитию радиопромышленности в нашей стране уделяется
огромное внимание. Выдающийся вклад в ее развитие был
сделан Валерием Дмитриевичем Калмыковым (1907—1974),
удостоенным звания Героя Социалистического Труда, кото-
рый являлся продолжительное время Министром радиопро-
мышленности.
Современная радиопромышленность — это сложная
система, содержащая большое число кооперированных пред-
приятий: научных, конструкторских и непосредственно про-
изводящих готовую продукцию. Наряду с внутренними связя-
ми радиотехнические предприятия имеют развитую сеть
внешних связей с предприятиями — поставщиками материа-
лов, приборов, изделий, необходимых при производстве ра-
диоэлектронной аппаратуры, а также с организациями —
потребителями готовой продукции. Схематически место ра-
диопромышленности в системе народного хозяйства ил-
люстрирует рис. 6.1. На схеме стрелками показаны главные
каналы взаимодействия. В ведении Совета Министров СССР
находится большое число министерств и ведомств, одним из
которых является Минрадиопром. Функции планирования
и контроля выполнения государственных планов Правитель-
ство СССР осуществляет через Госплан СССР.
Минрадиопром возглавляют Министр и его заместители.
146
Рис. 6.1. Место радиопромышленности в системе народного
хозяйства
В составе министерства имеется несколько крупных подраз-
делений, осуществляющих функции оперативного управления
предприятиями. Основными предприятиями, входящими в
сое гав министерства, ннлнютсн заводы, КВ, НИИ, а также
научпо-нрои июдствеппые объединения (НПО), Рассмотрен-
ные в гл. 5 »1апы процесса Прон июдстви радиоаппаратуры
хорошо согласуются с приведенной схемой организации ра
диопромышленности.
Несмотря на различие характера деятельности таких
предприятий, общая цель у них одна — обеспечение выпуска
готовой продукции. В зависимости от назначения это может
быть продукция массового либо серийного производства, еди-
ничная и даже уникальная. Примером массовой продукции
являются телевизоры, навигационное радиоэлектронное обо-
рудование самолетов, широко используемые измерительные
приборы. Примером уникальной продукции могут служить
радиотелескопы различных типов, радиоэлектронное оборудо-
вание космических кораблей, используемых для исследования
дальнего космоса.
Научно-исследовательские институты, как
об этом свидетельствует само название,— это предприятие
в основном научного, поискового характера. Здесь ведется ис-
следование путей создания изделий в соответствии с народно-
хозяйственными задачами, синтезируются математические
6*
147
алгоритмы, описывающие принцип действия устройств
и систем, намечаются инженерные методы реализации
устройств, проводится исследование будущего образца на
моделях. Практически нецелесообразно отделять этапы обду-
мывания решения и даже его замысла от этапа проектирова-
ния изделия. Поэтому в НИИ осуществляется и проектирова-
ние. Кроме того, совместно с конструкторскими подразделе-
ниями и опытными производствами (входящими в состав
НИИ либо самостоятельных организаций подобного профи-
ля) на завершающем этапе проектирования производятся
разработка и изготовление опытных образцов будущих изде-
лий, а также их испытания. После успешного завершения
испытания опытных образцов проект изделия передается для
внедрения в производство на завод.
Конструкторские бюро — это предприятия, име-
нуемые так потому, что их продукцией является конструктор-
ская документация, необходимая для освоения выпуска про-
дукции промышленным предприятием. В КБ, как и в НИИ,
нередко предусматривается проведение и поисковых работ.
В этом смысле весьма часто КБ оказываются по характеру
деятельности довольно близкими НИИ Конструкторские бю-
ро тесно связаны с заводами, которым поручается освоение
выпуска изделий. Крупные КБ могут иметь и свое опытное
производство, где проверяются конструкторские решения.
Завод — предприятие промышленного типа. Его функ-
ции состоят в производстве изделий в соответствии с про-
ектом и требованиями к качеству. На заводе происходит
сложный процесс материализации проекта, в ходе которого
из отдельных элементов, заготовок и просто материалов рож-
дается законченное изделие Завод — это система, содержа-
щая множество подразделений, объединенных согласованным
режимом работы. Схематически состав основных подразделе-
ний завода и их взаимодействие показаны на рис. 6.2.
Основной производственной единицей завода является
цех во главе с начальником цеха. В состав цеха может
входить несколько подразделений — участков В цехе вы-
полняют определенные технологические операции, произво-
дят детали и узлы, поступающие далее либо на последующие
операции, либо непосредственно на сборку изделия. В качест-
ве примера можно указать на следующие характерные для
радиотехнического производства цехи:
механические, включающие заготовительный, штамповоч-
ный, токарный, намоточный и другие участки (на крупных
производствах такие участки могут являться самостоятель-
ными цехами);
148
Рис 6.2. Состав основных подразделений завода и струк-
тура управления
инструментальный, изготовляющий специальные приспо-
собления, оснастку производства, нестандартный инструмент;
гальванический или цех покрытия, где изготовляемые
изделия или нх детали подвергаются декоративному или
защитному покрытию;
по производству специфических для конкретного изделия
нестандартных компонентов, например печатных плат, транс-
форматоров, источников питания, входных устройств сверх-
высоких частот, блоков телевизионных разверток, устройств
коммутации, отображения информации и т. д.;
сборочные, куда nociynaioT комплектующие покупные и »-
делия, а также продукция отдельных цехов и участков завода
и где происходит постепенное, от операции К операции, «на
ращивание» изделия, его постепенное приближение к закон
ченному виду.
На этапах изготовления отдельных элементов, а также по
окончании сборки изделия подвергаются регулировке и тех-
ническому контролю на соответствие установленным парамет-
рам и требованиям качества. Данные операции могут про-
водиться на специально оборудованных участках либо в от-
дельных цехах или лабораториях. Полностью законченные
изделия обычно подвергаются комплексу специальных испы-
таний, имеющих целью выявление скрытых дефектов, а также
оценку надежности, в том числе и при работе в экстремаль-
ных условиях. К таким испытаниям относятся испытания на
термо-, вибро- и влагостойкость, на устойчивость работы при
изменении давления и др. Этим испытаниям может подвер-
гаться не вся продукция, а выборочно отдельные изделия.
Заводские лаборатории играют важную роль
в производственном процессе. От них в большой степени
зависит качество продукции. В лабораториях проводят иссле-
149
дования, непосредственно связанные с производственным
процессом, такие, как анализ свойств материалов, поступаю-
щих в производство, качество покрытий, электрические ха-
рактеристики особо ответственных комплектующих изделий,
а также деталей, производимых на заводе. В лабораториях
устанавливают причины брака, проверяют допустимость вне-
сения изменений в технологический режим, замены использу-
емых материалов.
Заводские лаборатории — это в сущности научно-иссле-
довательские подразделения завода. Там осуществляется по-
иск путей усовершенствования изделий, новых конструктор-
ско-технологических решений. В лабораториях производится
разработка специальной измерительной и испытательной ап-
паратуры.
Следует подчеркнуть, что современному производству
свойственна кооперация. Кооперация является средством по-
вышения рентабельности производства, т е. лучшего исполь-
зования ресурсов, снижения себестоимости продукции, повы-
шения ее качества. Кооперация может быть межотраслевая
и внутриотраслевая.
При кооперированной организации производства отдельным
заводам поручают изготовление типовых деталей, например
переключателей программ телевизионных приемников, источ-
ников электропитания. Кооперация тем более выгодна, чем
более массовым является производство. Она предполагает
соблюдение строжайшей дисциплины и технической культуры
производства и основана на стандартизации, которой в нашей
стране уделяется большое внимание.
Государственные стандарты (ГОСТы), отраслевые
стандарты (ОСТы) и стандарты предприятия (СТП), регла-
ментирующие параметры и качество изделий и полуфабрика-
тов,— это закон современного производства.
6.3.	НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ
Качество продукции, ее основные характеристики, включая
экономические показатели, продолжительность периода ее
разработки и освоения в производстве определяются всеми
этапами производственного процесса, включая этап поиско-
вых исследований. Следовательно, наибольший эффект мо-
жет быть достигнут при обеспечении тесного взаимодействия
подразделений, обеспечивающих выполнение всех производ-
ственных циклов. В организационном плане это означает
наличие управления комплексом, состоящим из научно-иссле-
150
довательского института, конструкторского бюро и завода,
а также наличие постоянных производственных связей между
ними.
С целью создания прогрессивных производственных
структур, отвечающих современным требованиям организа-
ции производства на основе активного использования новей-
ших научных достижений и гибких методов управления, в на-
шей стране проведена большая работа по реализации в на-
родном хозяйстве системы комплексных укрупненных органи-
заций, называемых объединениями (научно-производствен-
ными или производственными), на которых производится
почти половина всей промышленной продукции. Передовой
опыт организации проектирования и освоения производства,
накапливаемый в научно-производс1венном объединении
(НПО), станови!ся досюянием других предприятий отрасли.
Деятелыюсп. НПО позволяет оптимально использовать ре-
сурсы и фонды, сокращать время разработки и освоения
производства новой техники.
Создание крупных объединений наряду с повышением
эффективности управления и органического слияния науки
и производства имеет и немалое социальное значение. Радио-
инженер (или инженер другой специальности), направленный
после окончания вуза на одно из предприятий, входящих
в состав НПО, получает возможность в наиболее полной
стисни использовать приобретенную в высшей школе под-
готовку, выбрать по душе род копире! ной инженерной дея-
тельности. К такому выбору специалист приходит обычно не
сразу Для этого необходимо приобрести некоторый опыт
самостоятельной работы на производстве. Этот опыт, как
и советы более опытных товарищей по труду, подсказывает,
что следует выбрать радиоинженеру в качестве «дела жиз-
ни» — конструирование радиоаппаратуры, создание радио-
технических систем, проектирование микросхем частного
применения, поисковые научные исследования или же, на-
конец, организацию произволеiвенных гехнологических про-
цессов.
Конкретная деятельность радиоинженера можег быть
весьма разнообразной. В условиях большой комплексной ор-
ганизации, какой является НПО, перемещения инженера
в сфере производственной деятельности могут происходить
наиболее оптимальным образом, т. е. при лучшем сочетании
интересов производства и личных устремлений специалиста.
В условиях НПО полнее реализуются возможности творче-
ского роста личности, наиболее целесообразно используются
кадры. В научно-производственных объединениях как передо-
151
вых предприятиях отрасли организация труда должна быть
поставлена на научную основу. Принципы научной организа-
ции труда (НОТ) нашли широкое распространение в на-
родном хозяйстве. В условиях НПО эти принципы могут
быть реализованы наиболее полно.
6.4.	АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
Практически любое современное производство все в большей
степени становится автоматизированным. Сначала механиз-
мам были переданы мускульные функции человека, затем
автоматы объединили действия механизмов. В результате
возникли автоматические установки и технологические линии,
высокоавтоматизированные предприятия. Выполнение многих
операций успешно поручается «интеллектуальным» автома-
там-роботам. Развитие робототехники — одно из магистраль-
ных направлений совершенствования производства.
Качественно новый шаг в направлении повышения эффек-
тивности и качества продукции связан с введением автома-
тизированного упр авл сн ия производством. Автомати-
зированная система управления (АСУ) отлича-
ется от автоматической тем, что в контуре управления
обязательно присутствует (выполняет функции) человек-опе-
ратор, принимающий решения в непредсказуемых, экстре-
мальных ситуациях. Народное хозяйство в целом, его отрасли
и даже отдельные предприятия являются сложными много-
связными системами. Управление ими без применения
средств автоматизации становится экономически неэффек-
тивным. На службу управления в народном хозяйстве по-
ставлены АСУ. В соответствии с назначением различают
АСУ технологическими процессами, предприятиями (либо их
отдельными функциями), объединениями предприятий, транс-
портом и др.
Развитие производства вычислительной техники и других
технических средств и приборов, используемых при построе-
нии атоматизированных систем управления создает пред-
посылки для дальнейшего развития автоматизации управле-
ния в нашей стране, к охвату ею все более крупных народно-
хозяйственных подразделений и регионов, для перехода
к автоматизированным системам управления отраслями на-
родного хозяйства и автоматизированным системам обще-
государственного значения.
На рис. 6.3 приведена схема автоматизированного управ-
ления предприятием (АСУП). Центральное место в ней
152
Рис 6 3. Схема автоматизированной системы управления пред-
приятием
отводится специализированной ЭВМ. АСУП — это, в сущно-
сти, управление технологическими процессами, согласованное
с требуемым и реальным состоянием производства, его ре-
сурсами, объемом готовой продукции и т. д. В результате
этого оптимальным образом решаются главные задачи: сво-
евременный выпуск готовой продукции, отвечающей требова-
ниям к ее качеству при минимальных затршах, а гакже ее
своевременная реализация (отправка по1ребшелн>) Сбор
данных о состоянии производственного (lexmwioi ичсского)
процесса в подразделениях, о состоянии оборудования, ре-
сурсах, объеме готовой и промежуточной продукции система
осуществляет автоматически. Эта информация по линии пере-
дачи 1 поступает в ЭВМ через устройства дистанционного
ввода Она может храниться в запоминающем устройстве.
В ЭВМ вводя гея программы обработки поступающей инфор-
мации, заранее под|отопленные на основе логических схем
производственных процессов математиками и инженерами —
организаторами производства. Обработанная в ЭВМ инфор-
мация через устройства вывода (в виде цифр, печатного
текста, символов, графических изображений) поступает
в распоряжение руководителей предприятия или его подраз-
делений для принятия необходимых решений. Для этого слу-
жит, в частности, устройство дистанционного ввода команд
(линии передачи 2).
Естественно, что АСУП — это всего лишь средство управ-
ления в руках организаторов производства — руководящего
153
и инженерно-технического персонала. Поэтому, какой бы со-
вершенной ни была АСУП, ее функции предопределены той
программой оптимального управления, которая разработана
специалистами и направлена на достижение сформулирован-
ной ими цели управления. Таким образом, окончательное
решение при управлении всегда остается за руководителями
и инженерами. Они ведут наблюдение за ходом управления
производством. Для этого служат терминальные
устройства (дисплеи), с помощью которых можно полу-
чить на экране данные о тех или иных показателях производ-
ственного процесса, материально-технических ресурсах
и т д. и при необходимости внести изменения в режим управ-
ления, принять оперативные меры по изменению технологиче-
ского процесса, ускорению сбыта готовой продукции, улучше-
нию промежуточной проверки качества продукции.
Особый класс автоматизированных систем представляют
системы автоматизированного проектирования (САПР). Ис-
пользование САПР позволяет найти пруктуру и параметры
конструкций, которые обычными средствами, без автоматиза-
ции, получить практически невозможно из-за нереально боль-
ших затрат времени. Конечным результатом
автоматизированного проектирования должна являться под-
готовка коне грукторско-технологической документации для
производства, причем в таком виде, который допускал бы
автоматизированное управление непосредственно технологи-
ческим процессом производства разработанного изделия
или его части. Такие системы проектирования могут слу-
жить ярким примером достижений научно-технической рево-
люции.
Овладеть современным арсеналом средств проектирова-
ния и управления производством радиоинженеру помогает
прежде всего его фундаментальная теоретическая и практи-
ческая подготовка, а также подготовка в области использова-
ния ЭВМ для решения инженерных задач, моделирования
и управления.
Создание необходимого математического обеспечения для
АСУП, САПР и других автоматизированных информационно-
управляющих систем является задачей в первую очередь
математиков-прикладников (инженеров-математиков). Спе-
циалистов такого профиля, очень необходимых для народного
хозяйства, выпускает наша высшая школа. Однако полно-
стью работа по созданию математического обеспечения мо-
жет быть успешно доведена до конца при условии тесного
взаимодействия радиоинженеров и инженеров-математиков
Ключом к созданию творческой атмосферы при решении
154
сложных инженерных задач и установлению научного и ин-
женерного взаимопонимания специалистов различных профи-
лей является глубокая фундаментальная и специальная под-
готовка радиоинженеров в высшей школе.
6.5.	ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА КАЧЕСТВО
Качество продукции — одна из главных ее характеристик.
Плохо работающий телевизор создает дискомфорт. Но мно-
гие изделия выполняют функции намного более ответствен-
ные (например, система связи с космическими кораблями,
навигационные системы), чем прием телевизионных про-
грамм. За качество изделия ответственны все участники его
создания, все работники предприятий-поставщиков полуфаб-
рикатов и материалов. Это и руководитель предприятия —
директор, который несет ответственность за качество наряду
с ответственностью за другие показатели предприятия,
и главный инженер — непосредственный организатор всех
служб, участвующих в производстве и определяющих качест-
во изделий. Ответственным за качество является и радио-
инженер — разработчик, организатор производства, руково-
дитель испытаний, поскольку ему принадлежит ведущая роль
при производстве радиоаппаратуры. Разработчик изделия
или сисц'мы «опекает» свое «детище» и в процессе производ-
ства, colрудпичая при ком с инженерами друых специально-
стей. Эю технологи различных профилей, химики-гальваники,
специалисты но обработке материалов, настройщики аппара-
туры, регулировщики и испытатели приборов и многие другие.
В ходе реализации последовательности производственных
технологических операций, а также при контроле и испытани-
ях первых образцов обычно выявляют ряд факторов, не
учтенных на этапах проектирования и конструирования. Это
требует внесения соответствующих изменений в проект изде-
лия, в конструкторско-технологические решения. В такой си-
туации радиоинженеры-разработчики должны найти прием
лемое решение, свободное от выявленных дефектов и отвеча-
ющее требованиям к качеству. Его поиск и устранение «узких
мест» в конечном счете являются общим делом проектиров-
щиков и производственников. Однако решающее слово оста-
ется за радиоинженером-разработчиком и главным конструк-
тором системы или изделия.
С учетом того, что радиотехническое производство
является полиинженерным, т. е. основанным на сочетании
разнообразных технологических процессов и приемов, легко
155
понять, почему функции радиоинженера как разработчика,
так и главного конструктора или руководителя участка про-
изводства являются не только в высшей степени ответствен-
ными, но и сложными, требующими высокой книлификации
и широкой инженерной эрудиции. В СССР высшая радио-
техническая школа стремится подготовить именно таких спе-
циалистов. Перед инженером поставлена задача преодолеть
барьер отставания в качестве важнейших видов продукции,
не подтягиваясь до мировых стандартов, а став их законода-
телями. Из этого следует, сколь велика ответственность моло-
дежи, пополняющей инженерный корпус страны, решающей
задачи перестройки всех сторон жизни, в том числе пере-
стройки производства в направлении его большей эффектив-
ности и гарантированного качества продукции. Эффектив-
ность и качество — это социальная и политическая проблема.
На ее решение направлен Закон о государственном пред-
приятии (объединении). Важную роль в борьбе за качество
призвана играть вневедомственная приемка (контроль) про-
дукции, которая получила широкое распространение на пред-
приятиях страны.
ГЛАВА 7
НА ПУТИ К ЗВАНИЮ РАДИОИНЖЕНЕРА
Вечным законом да будет: учить
и учиться всему через примеры, настав-
ления и применение на деле.
Ян Каменский
7.1.	БЫТЬ РАДИОИНЖЕНЕРОМ — ЭТО НЕ ПРОСТО,
НО ОЧЕНЬ УВЛЕКАТЕЛЬНО
Проблема выбора — это проблема принятия решений, боль-
ших или малых, в зависимости от последствий выбора и ситу-
аций, в которых принимается решение. По-видимому, выбор
специальности следует отнести к числу значительных собы-
тий, в большой степени определяющих жизненный путь чело-
века. Опыт показывает, что, как правило, специальность
выбирается один раз в жизни. Намного реже, и такие явления
с полным основанием можно отнести к исключениям, человек
меняет специальность. Сказанное относится в первую очередь
к специальностям, приобретение которых связано со значи-
тельной подготовкой в течение продолжительного времени.
Чтобы избежать разочарования в будущем, выбор любой
специальности должен бы и. обоснованным, с учетом многих
факторов. Это относится и к рассматриваемой специальности
радиоинженера, хотя ее привлекательность традиционна. Для
осознанного выбора необходимо конкретно представлять об-
ласть и содержание своей будущей деятельности, объект
труда, научные методы и технологические приемы, приво-
дящие к конечной цели (для инженера — к созданию аппара-
туры и систем). Для овладения комплексом знаний, навыков
и умений специалист должен пройти определенную подго-
товку. I1рпблпшгельное содержание, ее последовательность
и особенное!и должны быть также известны молодому чело-
веку, избирающему специальность и тем более уже ее избрав-
шему. Источниками необходимой информации являются по-
пулярные книги и журналы по выбираемой специальности,
научно-популярные фильмы, собственная практика конструк-
тора-любителя, опыт и знания старших товарищей, родите-
лей, посещение «дней открытых дверей» в учебных заведени-
ях и т. д.
В данной книге речь идет не о выборе специальности во-
обще, а о выборе специальности радиоинженера. В самом
деле, поставьте себе вопрос: «Почему я хочу стать радио-
157
инженером? Почему я выбираю именно эту специальность?».
Ответить на данный вопрос в нескольких словах едва ли
возможно. Как было показано в предыдущих главах, радио-
техника (радиоэлектроника) — это динамичная, увлекатель-
ная область техники. Радиопромышленность — это обширная
отрасль народного хозяйства. Как наука радиоэлектроника
многогранна, она интенсивно развивается и непрерывно со-
вершенствуются методы ее исследования, она опирается на
новейшие достижения физики и математики. Но точно так же
можно охарактеризовать и многие другие отрасли науки,
техники и народного хозяйства. Поэтому, отвечая на по-
ставленный вопрос в не слишком пространной форме, лучше
всего обратиться к характеристике радиоинженера или, как
принято говорить в настоящее время, к модели специалиста.
Модель специалиста — это некоторый комплекс
показателей качества, сформулированный исходя из сложив-
шейся практики подготовки специалистов в вузах, опыта их
использования в народном хозяйстве и, что особенно важно,
с учетом перспектив развития науки, техники и потребностей
народного хозяйства. В соответствии с моделью специалиста
строится учебно-воспигательный процесс в вузе. Определение
модели — задача не простая прежде всего потому, что на ее
решение накладывается ряд весьма существенных ограниче-
ний, таких, как продолжительность обучения (около пяти
лет), психофизиологические возможности восприятия инфор-
мации человеком, стоимость обучения и др.
Разработку модели поручают ведущим профессорам
и преподавателям вузов совместно с опытными представите-
лями радиотехнической отрасли народного хозяйства. Модель
определяет содержание подготовки специалиста и его место
на производстве, что должно хараюеризовать его как участ-
ника целенаправленной деятельности трудового коллектива
и общества в целом. Понятие «модель» включает область
деятельности, функции специалиста в народном хозяйстве;
прочный фундамент образования; инженерную коммуника-
бельность; высокую идейную зрелость. Остановимся на этих
компонентах подробнее.
Область деятельности и главная функция радиоинжене-
ра — разработка новых, ранее не существовавших устройств
и систем либо модернизация уже существующих, а также
организация производства. Из приведенных в предыдущих
главах примеров читатель составил представление о конеч-
ном продукте и объекте труда радиоинженера — радиоэлек-
тронных устройствах большей или меньшей сложности, взаи-
модействующих между собой и выполняющих определенные,
158
вытекающие из их назначения функции. Круг таких задач
весьма широк.
Среда нашего обитания буквально насыщена средствами
радиоэлектроники. Работая одновременно и часто в непосред-
ственной близости друг к другу, радиоустройства должны
надежно, не мешая друг другу, выполнять свои функции.
В этой связи уже давно возникла практическая задача: как
сделать, чтобы взаимные помехи не превышали допустимого
уровня.
Для этого, как мы знаем, необходимо использовать раз-
личные участки диапазонов длин волн, т. е. осуществлять
частотную селекцию колебаний. Но часто этого недостаточно
или это неприемлемо. Эта проблема, называемая проблемой
электромагнитной с о в м е с г и мости, гораздо шире,
и радиоинженеру приходится решать ее комплексно, с учетом
многих возможных каналов взаимного нежелательного влия-
ния, искать для этого новые научно-технические решения
и даже принципы действия. Это одна из актуальнейших
проблем современной радиоэлектроники. Создавая «свою»
систему, инженер должен позаботиться о том, чтобы не на-
рушить работу других. В определенном смысле любая новая
система должна быть «чистой», не должна «загрязнять» сре-
ду, в которой функционируют другие системы. В первую
очередь не следует создавать «лишних» систем, а стремиться
к более полному использованию уже существующих.
Перед радиоинженером встают все новые, часто непред-
виденные заранее задачи, и несмотря на это, необходимо
быть под!отопленным к их решению.
Хотя существует большое разнообразие радиотехниче-
ских систем, их элементы часто весьма сходны по принципу
действия. Это генераторы колебаний различных типов, усили-
тели, антенные и волноводные устройства, модуляторы,
устройства преобразования и обработки информации на осно-
ве ЭВМ и др II зависимости от на П1ачения системы входящие
в нее ус1ройстна могут иметь совершенно различные характе-
ристики, однако почти всегда совпадающие или близкие при-
нципы действия. Последнее обстоятельство является весьма
существенным. Оно позволяет на основе достаточно общей
научной теории подготовить радиоинженера к проектирова-
нию систем различного назначения, в том числе и таких,
область применения которых пока, быть может, трудно пред-
видеть.
Прочный фундамент образования — это та основа, на
которую опирается инженерная практика. В период интенсив-
ного развития всех отраслей производства, науки и техники
159
происходит быстрое обновление знаний, изменение технологи-
ческих методов. Так как подготовка инженеров занимает
4...5 лет — весьма значительный срок при современных тем-
пах развития, то на практике инженера могут ждать задачи,
с которыми в процессе обучения познакомиться объективно
не представлялось возможным. Чтобы и в такой ситуации
специалист чувствовал себя достаточно уверенно, он должен
обладать качеством, которое принято называть фундамен-
тальностью подготовки, и широким кругозором.
В основных направлениях перестройки высшего и средне-
го специального образования в стране поставлена задача по-
вышения роли фундаментальных наук в теоретической и про-
фессиональной подготовке специалистов широкого профиля,
что предполагает глубокое изучение физических явлений
и овладение современным математическим аппаратом, вклю-
чая его важнейшую прикладную отрасль — вычислительную
математику и программирование задач для ЭВМ. Физико-
-математической подготовке радиоинженеров в вузах страны
уделяется большое внимание. Уместно заметить, что многие
выпускники радиотехнических факультетов, посвятившие се-
бя научной деятельности, подготавливают кандидатские и до-
кторские диссертации в области не только технических, но
и физико-математических наук.
В радиотехнических вузах на первых курсах студенты
глубоко изучают электричество, магнетизм, основные законы
электромагнитного поля. Для решения современных и особен-
но перспективных задач очень важно хорошо знать строение
вещества и особенно физику твердого тела и квантовую меха-
нику. На основе принципов, рассматриваемых в этих об-
ластях, работают многие электронные приборы и устройст-
ва — усилители, генераторы, преобразователи колебаний,
а также особый класс генераторов — квантовые генераторы,
имеющие чрезвычайно высокую стабильность частоты коле-
баний. Получили развитие новые и очень важные направле-
ния: акусто- и оптоэлектроника, где используются явления
взаимодействия волны со средой распространения.
Однако-радиоинженер не может ограничиваться познани-
ями, пусть даже весьма глубокими, только в области электри-
чества, магнетизма, физики твердого тела. Его кругозор до-
лжен быть существенно шире, иначе созданные им изделия
в реальных условиях не смогут функционировать надежно.
Поэтому программа по физике предусматривает изучение
студентами основных законов термодинамики, механики, вол-
новой оптики, квантовой природы излучения и специальной
теории относительности.
160
С первых дней пребывания в институте студент погружа-
ется в увлекательный мир математических утверждений (ак-
сиом), теорем и их доказательств, постепенно вооружаясь
аппаратом анализа и расчета. Этот аппарат далее должен
быть не только сохранен как средство инженерного труда, но
и по мере возникновения конкретных практических задач
развит применительно к ним.
Наряду с фундаментальными разделами математики сту-
денты изучают численные методы решения задач на ЭВМ,
а также их программирование. Уровень физико-математиче-
ской подготовки по радиотехнически^ специальностям весьма
высок.
Практическая деятельность инженера основана на анали-
зе, на строгих или приближенных расчетах. Поэтому при
изучении на старших курсах специальных инженерных дис-
циплин широко используется математический аппарат. Сле-
довательно, освоение радиоинженерной специальности пред-
полагает глубокое изучение современной математики и при-
ложение ее методов применительно к задачам радиоаппара-
тостроения. В еще большей степени математикой насыщена
радиоэлектроника, как наука. Опыт показывает, что радио-
инженеры, достигающие заметных успехов в своей практиче-
ской деятельности, хорошо владеют математикой.
Фундаментальность образования обеспечивается также
глубоким изучением ряда профилирующих дисциплин. Это
теория цепей и сигналов, электродинамика, электронные
и квантовые приборы, теория автоматического регулирова-
ния. Эти дисциплины образуют некий «мост», переброшенный
между физико-математическим циклом и циклом инженерных
дисциплин на старших курсах.
В процессе создания нового изделия обычно решают за-
дачи выбора оптимального, предпочтительного варианта. Вы-
бор основывается на сопоставлении ряда возможных реше-
ний, каждое из которых имеет достоинства и недостатки.
Изделие (система) может быть весьма надежным и физиче-
ски долговечным, однако дорогим в проектировании и про-
изводстве. Всякой системе грозит «моральное» старение, ко-
торое может привести к преждевременному прекращению ее
производства. В радиоэлектронике действие данного фактора
очень ощутимо. Следовательно, значительные начальные за-
траты и издержки могут оказаться не оправданными. Пра-
вильно сориентироваться при выборе решения инженеру всег-
да помогает выработать владение диалектическим методом.
Рассматривая складывающуюся ситуацию (спрос, по-
требность в изделии, стоимостные характеристики, элемент-
161
ную базу, инженерно-эстетические требования и т. д.) в ее
совокупности и не как застывшую, а имеющую определенные
тенденции к изменению, инженер должен обоснованно и с об-
щих позиций выбрать наилучшее решение. Любое инженер-
ное решение является единством противоположных свойств,
взаимодействующих между собой, достоинств и недостатков.
Учет взаимодействия противоречий, являющегося источником
всякого развития, свойственного всем предметам и явлениям
материального мира, освобождает инженера от бесплод-
ных поисков «идеальных», в принципе невозможных, вариан-
тов.
Разрабатываемое изделие обычно взаимодействует с дру-
гими, входя в состав системы. Достоинства и недостатки
отдельных изделий по-разному влияют на качество системы
в целом. Поэтому при проектировании изделий и систем
радиоинженер пользуется системным подходом. Системный
подход при проектировании — это использование важнейше-
го принципа диалектики о всеобщей связи предметов и явле-
ний в природе.
Марксистско-ленинскую философию студенты изучают
в начальный период обучения (обычно на втором курсе).
В ходе изучения специальных дисциплин, при выполнении
курсовых и дипломных проектов они используют (с направля-
ющим участием преподавателей) диалектический метод для
решения конкретных задач.
Следует выделить весьма важный аспект фундаменталь-
ной радиоинженерной подготовки. Он состоит во владении
современными методами радиотехнических измерений. Любая
практическая и научная деятельность радиоинженера непо-
средственно связана с проведением разнообразных измери-
тельных операций. Измерениям подвергаются параметры сиг-
налов — амплитуда, частота, фаза, длительность, период по-
вторения, направление прихода, задержка распространения
и т. д. Широко распространены в повседневной практике
измерения статистических характеристик случайных колеба-
ний, физических параметров материалов и среды распростра-
нения с помощью радиоволн. В радиоэлектронике измерения
должны быть высокоточными. Наука об измерениях называ-
ется м е т р о л о г и е й. Радиоинженер должен в полной степе-
ни владеть ее методами, уметь грамотно поставить экспери-
мент, выбрать измерительные приборы, произвести измерения
и осуществить обработку их результатов. Весьма часто при-
ходится обосновывать и саму методику эксперимента. Данная
сторона подготовки радиоинженера обеспечивается инженер-
ными дисциплинами, обширным лабораторным практикумом,
162
а также специальной дисциплиной по общим проблемам ра-
диотехнических измерений.
Инженерная коммуникабельность. В производстве радио-
аппаратуры заняты специалисты многих отраслей техники.
Главную роль в этом процессе играет радиоинженер. Однако
при всей широте и глубине образования от него нельзя требо-
вать специальных знаний й области, например, точной меха-
ники, металлообработки, химии, гальваники. Поэтому вместе
с радиоинженерами непосредственное участие в создании
радиоаппаратуры принимают инженеры-механики, инжене-
ры-гальваники, инженеры-коиструкторы, технологи точного
приборостроения и другие специалисты. Таким образом, на
всех этапах создания радиоаппаратуры, особенно при ее
конструировании и организации гехнологического процесса,
радиоинженер постоянно взаимодействует с инженерами
смежных специальностей.
Такое целенаправленное взаимодействие возможно, если
в коллективе разработчиков, конструкторов, технологов име-
ется общее понимание особенностей главной задачи, особен-
ностей изделия. Поэтому ведущий разработку радиоинженер
должен донести до каждого исполнителя требования к со-
держанию и качеству выполняемых ими работ, допустимость
отклонения от технологического цикла, замены материалов
и комплектующих изделий, способов промежуточных испыта-
ний и т. д. Чтобы руководить процессом изготовления радио-
аппаратуры, радиоинженер должен быть хорошо знаком с ха-
рактером деятельности инженеров смежных специальностей.
Ключом к этому является также хорошая базовая подго-
товка. В этом радиоинженеру помогает изучение ряда специ-
альных дисциплин конструкторско-технологического и орга-
низационно-производственного профиля. Особо важную роль
играет производственная практика в период учебы на пред-
приятиях радиотехнической отрасли. Объем такой практики
весьма значиюлен
Таким образом, инженерная коммуникабельность—это
способность творческого производственного общения радио-
инженера с представителями других специальностей.
Вне зависимости от конкретной области деятельности
специалист решает производственные или научные задачи,
являющиеся частью народнохозяйственных задач, сознавая
ближайшие и перспективные цели, понимая необходимость
своего труда для общества. Иными словами, любого специа-
листа, радиоинженера в том числе, должна отличать высокая
идейная зрелость. А это означает высокий уровень сознатель-
ности, преданность идеалам коммунистического строительст-
ва
ва, любовь к Родине, патриотизм, коллективизм, чувство
интернациональной солидарности с трудящимися всех стран.
Современный специалист должен быть глубоко нравственным
человеком, носителем социалистической культуры.
Основой идейного воспитания в вузе является глубокое
изучение марксистско-ленинской теории, включая такие дис-
циплины, как история КПСС, марксистско-ленинская филосо-
фия, политическая экономия, научный коммунизм. Получен-
ные знания дополняются общественной практикой студентов,
формы которой весьма разнообразны: строительные и сель-
скохозяйственные студенческие отряды, активное участие
в общественной жизни института, широкое развертывание
вузовского самоуправления.
В основных направлениях перестройки высшей школы
в стране отмечено, что специалиста должны отличать инициа-
тива и ответственность, потребность в постоянном обновлении
и обогащении своих знаний, способность смело принимать
новаторские решения и активно проводить их в жизнь.
7.2.	ВЫСШАЯ ШКОЛА В СИСТЕМЕ
. НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Образование, как никогда, призвано соответствовать пос-
тоянно усложняющимся потребностям научно-технйческого
и социального прогресса и способствовать достижению со-
циального равенства и развертывания социалистической де-
мократии. Средняя школа закладывает фундамент общей
культуры, готовит юношей и девушек к работе в системе
народного хозяйства. Одновременно создается хорошая осно-
ва для пополнения высшей школы. В вузах страны обучается
более 5 млн. человек. Ежегодно из вузов страны выходит
более 800 тыс. молодых специалистов.
Радиотехника — сравнительно молодая отрасль техники,
а потому и сравнительно молодо это направление подготовки
инженеров. Одному из старейших факультетов в нашей стра-
не — радиотехническому факультету Московского энергети-
ческого института, деканом которого длительное время яв-
лялся В. А. Котельников, в 1988 г. исполнилось 50 лет. Полу-
чить специальность радиоинженера можно было и раньше.
Однако выпуск таких специалистов был невелик, а их под-
готовка проводилась на базе электротехнических специально-
стей. К концу 40-х годов в стране еще не было ни одного
специализированного высшего радиоинженерного учебного
заведения. Масштабы задач, поставленных перед радиопро-
мышленностью, требовали расширения подготовки радиоин-
164
1
женеров. В начале 50-х годов было создано первое радио-
техническое высшее учебное заведение — Таганрогский ра-
диотехнический институт, ныне носящий имя одного из
выдающихся организаторов радиотехнической промышленно-
сти в нашей стране В. Д. Калмыкова.
В настоящее время наряду со старейшими радиотехниче-
скими факультетами, а также отдельными факультетами и ка-
федрами радиотехнического профиля в политехнических ву-
зах действует несколько специализированных радиотехниче-
ских вузов (в Москве, Минске, Таганроге, Харькове, Рязани).
Содержание и направленность подготовки специалистов
в вузах тесно связаны с требованиями к ним предприятий
и учреждений различных отраслей народного хозяйства.
Между вузами и предприятиями имеются прямые связи. Так,
в вузах радиотехнического профиля по широкой программе
ведется научно-исследовательская работа по договорам с уч-
реждениями и промышленными предприятиями Минрадиоп-
рома, Минсудпрома, Минпромсвязи и других министерств.
Студенты радиотехнических специальностей проходят про-
изводственную практику в цехах и конструкторских бюро
заводов, в лабораториях научно-исследовательских институ-
тов промышленных министерств и Академии наук СССР.
В вузах преподают крупные специалисты — ведущие инжене-
ры, конструкторы, ученые.
В некоторых учебных заведениях созданы курсы или фа-
культеты повышения квалификации работников промышлен-
ности, ведется их переподготовка в соответствии с новыми
тенденциями развития науки, техники и технологии. Таким
образом осуществляется взаимное и благотворное влияние
сфер подготовки специалистов и их использование в народном
хозяйстве, интеграция образования, науки и производства.
Эффективное управление народным образованием в со-
временных условиях возможно лишь с использованием
средств автоматизации. В вузах, как и в системе народного
хозяйства в целом, внедряю, ся системы автоматизированного
управления (АСУ), применение которых обеспечивает опера-
тивность управления, быеiрогу выдачи данных о различных
показателях учебно-воспитательной деятельности и принятия
решений. Автоматизированные системы находят широкое
применение и непосредственно в учебном процессе — при
контроле понимания и усвоения материала, в качестве репе-
титоров.
Современные высшие технические учебные заведения,
осуществляющие подготовку радиоинженеров, можно разде-
лить на два типа: политехнические институты, имеющие ра-
165
библио
теки
\Аругиёпод
[разделения
Вычисли
тельный
центр
Обще
житие
Опытный
завод
Политехнический
институт
Спортивно
оздоровит
комплекс
,,,,
Радиотех
начес кий
факультет
J Другиё~~\
\фикультеты |
ЛНаучныемЛ
П бара тории, j
а)
\Студенчегкие
* конструктор
ские бюро
Строитель
ный
факультет
Рис. 7.1. Структура вузов
диотехнический факультет (рис. 7.1, а), и вузы, специализи-
рованные на подготовку радиоинженеров и специалистов род-
ственных профилей (автоматики, автоматизированных систем
управления, электронных и полупроводниковых приборов
и т. д.) (рис. 7.1, б). Политехнические институты выпускают
специалистов по широкой номенклатуре инженерных специ-
альностей. Это, например, Челябинский, Красноярский, Кау-
насский и другие политехнические институты. К политехниче-
ским можно отнести и такие широко известные вузы, как
МВТУ им. Н. Э. Баумана, Московский энергетический ин-
ститут.
7.3.	УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ КОМПЛЕКС ИНСТИТУТА
Современные вузы стремятся к органическому соединению
учебно-воспитательного процесса и научных исследований.
В высшей школе работает свыше 35 % научно-педагогиче-
ских кадров страны, в том числе около половины докторов
наук. Развитие научных исследований и решение конкретных
народнохозяйственных задач именно в высшей школе напол-
няет учебный процесс современным содержанием, способ-
ствует обновлению лабораторной базы учебных заведений.
Представляется также весьма важным, что вовлекаемые
в научную работу студенты приобщаются к самостоятельной
исследовательской деятельности. Научная работа творчески
объединяет их.
Однако научная отдача высшей школы, конкретный вклад
в ускорение развития народного хозяйства пока не отвечают
современным требованиям. Это тормозит и дело воспитания
творческих инициативных специалистов. Скорейшее преодо-
166
ление такого «недуга» рассматривается нашей партией как
одна из первоочередных задач.
Профессиональную подготовку будущих радиоинженеров
обеспечивают специальные кафедры, которые играют основ-
ную роль в учебно-воспитательном процессе и проведении
научных исследований. Наименования кафедр радиотехниче-
ских факультетов различных вузов отражают отдельные эта-
пы подготовки специалистов, например, «Кафедра теоретиче-
ских основ радиотехники», «Кафедра радиотехнических
устройств», «Кафедра антенных устройств и распространения
радиоволн», «Кафедра конструирования радиоаппаратуры».
Как правило, кафедру возглавляет крупный специалист,
известный своими научными трудами, опытом проектирова-
ния и производства радиоэлектронной аппаршуры и радиоси-
стем. Нередко руководитель кафедры может гордиться со-
зданной им школой своих последователей — молодых ученых
и педагогов.
Объединения преподавателей нередко носят и межкафед-
ральный характер. Основой для такого сотрудничества явля-
ются крупные научно-исследовательские работы по особо
актуальной и комплексной тематике, выходящие за пределы
одной кафедры. Иногда на базе таких работ создаются меж-
кафедральные научные (так называемые проблемные или
отраслевые) лаборатории.
Ряд родственных кафедр образуют факультет.
Факультет возглавляет декан факультета. На декана и его,
как правило, небольшой аппарат заместителей и начальников
курсов возлагаются функции руководства кафедрами
и всем комплексом учебно-воспитательной и научной работы.
При декане действует ученый совет факультета — совеща-
тельный орган, рассматривающий принципиальные вопросы
состояния и перспектив подготовки специалистов. В состав
Ученых советов входят и лучшие представители студенчества.
Деятельность факультетов направляют рекюр института
и его заместители (проректоры). В состав института кроме
факультетов и отдельных кафедр прямого подчинения входят
и другие подразделения, обеспечивающие учебно-воспита-
тельную и научную деятельность: библиотека, вычислитель-
ный центр, общежитие для иногородних студентов, спортив-
ный клуб, Дом культуры и др.
Администрация института работает в тесном взаимодей-
ствии с партийной, комсомольской и профсоюзной организа-
циями. Их роль в жизни института непрерывно возрастает.
В вузовских партийных организациях плечом к плечу с ве-
теранами активно работает большой отряд студентов — ком-
167
мунистов, лучших представителей студенчества. Перестройка
высшего образования приводит в движение неиспользован-
ные резервы, развивает инициативу, демократические начала
в жизни вузов.
Лицо, авторитет любого вуза, факультета, кафедры оп-
ределяется качеством подготовки специалистов, уровнем раз-
вития методической работы, состоянием и практической цен-
ностью научных исследований. Многие радиотехнические
учебные подразделения (и не только старейшие) заслужен-
но завоевали широкое признание в нашей стране и за ее
пределами.
Инженеры, недавние выпускники института, нередко пос-
вящают себя научной работе, становятся кандидатами и до-
кторами наук. Признание приходит не сразу. Оно является
плодом настойчивой повседневной работы, постоянного на-
учного поиска. Период «созревания» ученого определить
трудно. Многое зависит от самих выпускников, от условий
работы, содержания исследуемой проблемы. В среднем в об-
ласти радиоэлектроники настойчивый инженер может под-
готовить кандидатскую диссертацию за 5...8 лет, обучаясь
в очной или заочной аспирантуре, имеющейся при большинст-
ве вузов и на многих предприятиях, или выполняя научную
работу самостоятельно. Успех в достижении поставленной
цели связан с актуальностью решаемой научной задачи, ее
значимостью для практики.
При подготовке докторской диссертации будущий соиска-
тель обычно возглавляет какое-либо актуальное научное на-
правление, которое он разрабатывает совместно со своими
учениками и последователями. Высшая радиотехническая
школа активно участвует в подготовке докторов наук.
Решение вопросов присвоения ученых оепеней в нашей
стране поручено специализированным советам, утверждае-
мым Высшей аттестационной комиссией при Совете Минист-
ров СССР. Такие советы создаются при вузах и научно-
исследовательских институтах. Наиболее авторитетные ра-
диотехнические высшие учебные заведения имеют специали-
зированные советы, получившие право присуждать ученые
степени.
7.4.	ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Учебно-воспитательный процесс в вузе во многом отличается
от школьного, что определяется прежде всего различием
решаемых задач. В средней школе учащиеся должны овла-
деть основными законами материального мира, ставится цель
168
воспитать их, дать им необходимую в соответствии с требова-
ниями социалистического общества профессиональную ори-
ентацию, привить культуру. Выпускники специальной средней
школы (ПТУ) при этом получают и рабочую квалификацию.
В техническом вузе будущий специалист овладевает мето-
дами создания изделий по техническим условиям с учетом
эксплуатационных, экономических, эстетических факторов.
Полученные знания позволяют инженеру и самому задавать
технические требования на разрабатываемое им изделие.
Учебный процесс с самого начала пронизан атмосферой
творчества. Студенту предоставляется большая самостоя-
тельность в решении поставленных перед ним задач, освое-
нии теории, планировании и использовании своего времени.
Эта свобода — свобода интенсивно трудиться. Не пове-
зет тому, кто превратно поймет предоставляемую самостоя-
тельность и начнет не в меру увлекаться второстепенными
и неучебными делами. Такого незадачливого студента жизнь
немедленно «выбивает из седла» и дальнейшее обучение ста-
новится невозможным.
Следует с первых дней учебы понять и принять основные
принципы организации вузовского учебного процесса. Они
мало зависят от конкретно выбранного вуза и даже специаль-
ности. В различных вузах радиотехнического профиля могут
быть Meeiiibie особенности организации учебного процесса,
могут бын. небольшие отличия в сроках обучения.
Ускоренное обновление чннннй, накопленных в различных
областях деятельности человечен нм, характерное для нашей
эпохи, приводит к естественной необходимости готовить спе-
циалистов «с дальним прицелом» Научить специалиста, как
обращаться только с техникой сегодняшнего дня, пусть даже
со всем многообразием методов ее проектирования, нецелесо-
образно. За время обучения в ву »е происходит значительное
обновление технических решений и в какой-то степени при-
нципиальных усгпновок на проектирование новой техники.
В радиоэлектронике этот процесс проявляется во всей пол-
ноте. Некоторые технические знания сегодняшнего дня для
специалиста завтрашнего дня могут иметь лишь историче-
скую ценность. Поэтому изучить детали и особенности по-
строения всего многообразия радиотехнических устройств
и систем практически невозможно.
В связи с этим единственно правильный путь подготовки
радиоинженеров состоит в глубоком изучении фундаменталь-
ных законов природы, математики, в овладении эффектив-
ными методами анализа устройств и систем и обобщенного
подхода к их проектированию. Общие фундаментальные поло-
169
жения уже в процессе учебы применяют к решению конкрет-
ных инженерных задач, чем прививаются необходимые прак-
тические навыки и умения. В высшей школе студент учится
учиться, регенерировать знания, извлекать недостающие све-
дения из различных источников и черпать их из практики.
Привить такие качества возможно, если уже в стенах вуза
будущий специалист приобщится к «технологии» своей даль-
нейшей деятельности. В ее основе лежат два тесно связанных
фактора — самостоятельность и творческое отношение к по-
ставленной задаче. Самостоятельность не означает, что сту-
дент предоставлен сам себе. Он постоянно работает под
руководством профессора, преподавателя. Самостоятель-
ность означает умение настроиться на критическое осмысле-
ние материала, постановку вопросов перед собой, дискуссию
с преподавателями, активную работу с литературой.
Существует довольно верный признак глубины усвоения
материала: если у учащегося не возникает вопросов, то мате-
риал не усвоен. Изучаемый предмет в таком случае как бы
принимается на веру, заучивается. Такие знания бесплодны,
они, как правило, быстро улетучиваются. Нелишне заметить,
что некоторые студенты пытаются работать именно таким
способом, «штурмуя» предмет за несколько горячих дней
и ночей перед экзаменом. У таких специалистов, конечно, не
может быть хорошей перспективы.
Самостоятельность делает процесс познания и приобрете-
ния специальности творческим, приводит к использованию
нестандартных, оригинальных методов решения стоящей пе-
ред студентом задачи, часто весьма продуктивных. Для этого
очень важно не ограничиваться первым, пусть даже удачным
вариантом решения и уж во всяком случае не рассматривать
его как единственно возможный. Сопоставление нескольких
возможных вариантов обычно приводит к выявлению теорети-
чески нестандартного и практически ценного метода.
Самостоятельность предполагает обязательную работу
с источниками информации (книгой, статьей, справочником).
По окончании вуза в практической деятельности специалиста
такие источники сделаются главными. Поэтому умение рабо-
тать с ними должно быть приобретено уже в процессе учебы.
Важная особенность процесса обучения в вузе состоит
в тесном взаимодействии студента и преподавателя. Оно
начинается на лекции, практическом занятии в лаборатории,
на консультации и продолжается в процессе выполнения
научно-исследовательской работы. Это вносит в учебный про-
цесс важное качество — обратную связь между учителем
и учащимся, без чего глубокое постижение физических за-
170
Дипломное
проектирование
S 5
£ §
S' Sf

/ Физика- математи -
' ческие основы
инженерной подготовки
/Дисциплины,
/у(танодленные
советом вуза
/ Радиоинженер-
ныв дисциплины
Теоретические
основы
специальности
Рис. 7 2 Диаграмма процесса формирования радиоин-
женера
конов, лежащих в основе такой динамичной специальности,
как радиоэлектроника, современных методов проектирования
аппаратуры, наконец, формирование специалиста как лично-
сти было бы невозможно.
Стоит указать на еще одну особенность учебного процесса
в вузе. Она состоит в логически обоснованном и очень стро-
гом порядке изучения дисциплин (рис. 7.2). Прежде всего
изучают общенаучные фундаментальные дисциплины (мате-
матику, физику). Далее (и частично одновременно с этим)
происходит освоение специальных физико-математических
дисциплин, образующих основу выбранной инженерной спе-
циальности (теория сигналов и цепей, электродинамика).
Параллельно изучаются вспомогательные консчрукторско-
технологические дисциплины, имеющие важное значение при
формировании инженерных навыков. На старших курсах изу-
чаются специальные радиоинженерные дисциплины, выпол-
няются проекты устройств и систем.
Весь учебный процесс органически сочетается с изучени-
ем общественных наук, необходимых для формирования на-
учного мировоззрения, воспитания, жоиомнческн грамотных
и идейно зрелых специалистов. Подготовка инженеров пре-
дусматривает изучение иностранных языков, приобретение
навыков технического перевода, устной речи. Образованный
человек во все времена владел иностранным языком и не
одним. В наше время языковой барьер — явление для инже-
нера недопустимое, не говоря уже об общекультурной стороне
этого вопроса, ибо знание языка — компонент профессио-
171
нальной квалификации инженера, ключ к ознакомлению с до-
стижениями зарубежной науки и техники.
Режим обучения в вузе довольно интенсивный. Поэтому
если в процессе учебы какая-то часть программы оказывается
непроработанной, то, как следствие, это влечет за собой труд-
ности в понимании последующего материала. Пробелы в зна-
ниях, особенно в области фундаментальных дисциплин,
приводят к невозможности изучения специальных радиотех-
нических дисциплин.
В нашей стране для большинства инженерных специаль-
ностей, включая радиоэлектронику, продолжительность обу-
чения в вузе составляет пять лет. Наиболее отличившимся,
проявившим творческие наклонности в освоении специально-
сти студентам допускается продление срока обучения еще на
один год.
В качестве примера рассмотрим наиболее распространен-
ный режим обучения. Основным документом, определяющим
состав дисциплин, их объем и последовательность изучения,
количество экзаменов, проектов, учебной практики и т д,
является учебный план. В табл. 7.1 показан фрагмент
Таблица 71
Фрагмент учебного плана
Название дисциплины
История КПСС
Марксистско-ленинская
философия
Политическая экономия
Научный коммунизм
Экономика промышленно-
сти
Организация и планирова-
ние производства, управле-
ние предприятием
Иностранный язык
Физическое воспитание
Инженерная графика
Введение в специальность
172
Окончание табл 7 1
	Распределение по семестрам	Число учебных часов (ориентировочно)
	3	к ₽ S §
	£ ь V 9	Я	« со	®
Название дисциплины	си со	m м
	3	ОР	3	==	з S	*	си
	S	3	Й	“ s	о о СО	О	CJ	(J	_ s 2 2 я
		
	X	Я	>>	>>	
	СП	п	СО	\о со О
		R с
Высшая математика	1,1,2	2	510 265 17 228
	2,3,4	
Вычислительная техника в		
инженерных расчетах и осно-		
вы САПР	1,4, 9	4	102 51 51
Физика	1,2,3 1,2,3	272 136 85 51
Основы теории цепей	2, 3 2, 3	3	221 128 47 46
Радиоматериалы и радио-		
детали	,	3	51 34 17
Электронные приборы	3	3	102 68 24 10
Микроэлектроника	4	68 34 34
Усилительные устройства	5	5	5	102 68 17 ,17
Радиотехнические цепи и		
СИ! 1Ы ПЫ	4, 5	4, 5	170 102 34 34
Э'н । |родннамикп и рш		
npociранение радионо/ш	4	4 !>	1,16 102 17 17
Импульсные и цифровые		
устройства	(> (>	84 50 ,14
Элек|рош1ые приборы		
СВЧ и квантовые приборы	5	5	51 34 17
Электротехнические уст-		
ройства	5	51 34 17
Антенные и устройства		
СВЧ	6	5, 5	6	124 79 28 17
Радиоавтоматика	6	6	84 56 28
Микропроцессоры и вы-		
числительные устройшва	7	7	7	98 70 28
Электрорадиоизмерения	6	70 42 28
Устройства-		
радиопередающие	6, 7	7	7	112 70 28 14
радиоприемные	7, 8 7, 8 8	126 84 28 14
Конструирование и про-		
изводство радиоаппаратуры	8	7, 8	98 70 28
Телевидение	7	42 28 14
Радиотехнические системы	8, 9 8, 9	9	182 126 42 14
Охрана труда	9	9	42 28 14
Советское право	9	28 28
Гражданская оборона		50
Дисциплины, установлен-		
ные Советом вуза	8,9,9	8	196 140 28 28
173
учебного плана, используемого до недавнего времени, одной
из радиоэлектронных специальностей. Учебный план утвер-
ждается Государственным комитетом СССР по народному
образованию, а его подготовка осуществляется ведущими
профессорами и преподавателями учебных заведений совме-
стно с представителями промышленности. Периодически по
мере возникновения новых потребностей производства учеб-
ные планы корректируются
Высшая школа находится в процессе перестройки, в по-
иске новых, более эффективных способов подготовки специа-
листов. Поэтому режим обучения в отдельных вузах может
отличаться и существенно. Обычно весь срок обучения делит-
ся на десять семестров (длительность каждого —
4,5...5 мес), причем последний, десятый семестр, как правило,
полностью отводится на дипломное проектирование. Каждый
семестр завершается экзаменационной сессией. Более двад-
цати недель составляет общий объем произволе тонной прак-
тики (на вычислительном центре или в учебных мастерских,
в цехах и конструкторских бюро заводов, в лабораториях
научно-исследовательских институтов). Регламент обучения
предусматривает девятичасовой учебный день с увеличением
доли самостоятельной рабты Из девяти часов в среднем
4—5 должно приходиться на занятия в аудиториях и лабора-
ториях института, а остальные на самостоятельную работу.
На изучение общественных наук выделяется около 10 % обще-
го времени обучения, на физико-математическую подготовку —
около 20 %, на теоретические основы специальности — около
17 %, на радиоинженерные дисциплины, включая курс «Ра-
диотехнические системы»,— более 15 %, на цикл конструк-
торско-технологических дисциплин и дисциплины экономи-
ки, планирования и управления производством — 12 %.
Для специальности радиоинженера-конструктора и техно-
лога последний цикл оказывается существенно большим по
объему.
Особую роль играют дисциплины, предусмотренные учеб-
ным планом, состав и программы которых определяются со-
ветом вуза в зависимости от запросов различных отраслей
народного хо>яйства В ряде случаев это дисциплины, обеспе-
чивающие yi дубленное итучение отдельных научно-техниче-
ских проблем, выбираемые самими студентами в соответствии
со сложившимися за годы учебы личными интересами. Это
знакомство с новейшими достижениями науки и техники в от-
дельных направлениях радиоэлектроники, с обзорами состоя-
ния проблем, а также расчет и проектирование специализиро-
ванных устройств и систем. Выбирая эти дисциплины, студент
174
делает следующий после выбора специальности важный шаг.
Такой выбор может в значительной степени предопределить,
по крайней мере, ближайшую перспективу его инженерной
и научной деятельности Следовательно, выбор цикла дисцип-
лин в сущности играет роль некой специализации. Вузам
предоставлено право при необходимости и в пределах 15 %
общего объема времени видоизменить, специализировать
подготовку студентов с ориентацией на новые задачи, удов-
летворение запросов промышленности. Такая специализация
ни в какой мере не снижает качество подготовки специалиста.
При необходимости такой специалист сможет успешно рабо-
тать и в иной конкретной области радиоэлектроники.
Основой учебного процесса в вузе являются лекции.
Это одна из старейших в истории образования и одновремен-
но вполне современная форма общения учителя с учеником.
Лекции читают профессора, доценты, старшие преподавате-
ли. Несмотря на интенсивное развитие других способов пере-
дачи информации (учебники, книги, журналы, учебные филь-
мы и т. д.), значение хорошей лекции все более возрастает.
Почему столь исключительна роль лекции в учебном про-
цессе? Укажем несколько причин.
Лекция не утратила и никогда не’утратит своего направ-
ляющего значения. Она позволяет вскрыть принципиальные
положения предмета, ею эволюцию и перспективу развития,
раскрыть основные методы исследования и проектирования.
На лекционный курс как на стройную основу дисциплины
«нанизыванием» друтие виды занятий: упражнения, семина-
ры, лабораторный практикум, а также самостоятельная внеа-
удиторная работа студентов.
Другая важная роль, которую играет лекция, состоит
в возможности концентрированного изложения обширного
материала. К настоящему времени наука и практика на-
копили огромное количество сведений, усвоение которых если
и возможно, то при условии их тщательного, экономного
отбора и обобщения. Этот отбор и обобщение и помогает
сделать лектор.
Наконец, очень важным является и то, что на лекции
студент общается, как правило, с крупным специалистом
в определенной области знаний, с человеком, имеющим широ-
кий кругозор. Студент может почувствовать эволюцию мысли,
процесс построения умозаключений. Лектор стремится во-
влечь аудиторию в свой творческий процесс. Это требует от
слушателей определенного напряжения ума, сосредоточенно-
сти, стремления понять и записать главное.
Чтобы быть полноценным участником лекционного про-
175
цесса, на лекцию студент должен приходить внутренне на-
строенным и подготовленным к ее восприятию. Материал
предыдущей лекции должен быть проработан.
Лекцию нужно уметь слушать и конспектировать.
Отвлечение, неаккуратная, небрежная запись, чрезмерно по-
спешное формирование вопросов (соседу или лектору) приво-
дят к плохому усвоению материала. Не следует торопиться
задавать вопросы. Задавать вопросы можно и даже нужно,
но они должны «созреть». При этом очень важно приучить
себя правильно формулировать и записывать вопросы, перед
тем как задать их в подходящий момент преподавателю.
Прежде всего с лектором в какой-то степени необходимо
«сжиться», приспособиться к его манере чтения лекции. При
написании конспекта хорошо оставлять свободные места,
полезно предусматривать поля, так как при проработке мате-
риала с использованием книги может возникнуть и часто
возникает необходимость дополнить, а иногда и скорректиро-
вать записи. Важно подчеркнуть, что именно такая работа
с конспектом приводит к необходимой глубине понимания
и освоения предмета. Опыт показывает, что добротные сту-
денческие конспекты лекций, дополненные решенными при-
мерами и развитые за счет использования дополнительных
источников, нередко становились хорошей основой даже для
подготовки преподавателем учебных пособий. Такие учебные
пособия рождаются как результат творческого содружества
преподавателя и одного или группы студентов. Однако при
всем этом конспект не может рассматриваться как главное
и тем более единственное учебное пособие. Его скорее следует
представлять как развернутую программу дисциплины.
Главным учебным пособием должна оставаться книга,
рекомендованная лектором. К работе с книгой следует себя
приучать с первых дней учебы в институте, так как именно
книга, статья станут в будущей деятельности специалиста
главными источниками пополнения и обновления знаний.
Общий объем лекционных занятий в вузе на радиоинже-
нерных специальностях составляет около 50 % общего време-
ни аудиторных занятий. Это подчеркивает ту большую роль,
которая отводится этому виду учебного процесса. Поэтому
весьма важно, чтобы работа студента на лекции (именно
работа, а не просто слушание) была эффективной, побужда-
ющей к творчеству и самостоятельности.
Удельный вес лекции может быть и меньшим. Чем лучше
учебный процесс обеспечен учебной литературой, тем более
концентрированным может быть изложение материала на
лекции. При этом лекция приобретает установочный, про-
176
блемный характер и возрастает роль самостоятельной, твор-
ческой работы студентов вне лекционной аудитории.
Остальное учебное время делится между различными
видами занятий, способствующих усвоению теоретического
курса, прививающих навыки решения конкретных задач.
К ним относятся практические занятия, обычно по-
священные решению задач под руководством преподавателя
и, что особенно важно, разбору самостоятельно решаемых
студентами задач.
Очень важным видом занятий, прививающих навыки про-
ведения эксперимента, умение общаться с аппаратурой, в том
числе и с радиоэлектронной, является лабораторный
практикум. В лабораториях, оснащенных обычно совре-
менной, а иногда и уникальной аппаратурой, студенты могут
экспериментально исследовать модель того или иного аппара-
та, детально изучить физическую сторону процессов, про-
текающих в реальных устройствах.
Будущему инженеру очень важно поверить в силу мате-
матического аппарата, позволяющего анализировать явле-
ния, предсказывать их изменения при изменении условий,
проводить расчеты. И эта вера приходит именно в процессе
сопоставления результатов теории с результатами, получен-
ными экспериментально.
Здесь следует помнить, что точность совпадения этих ре-
зультатов по принципиальным соображениям не может быть
сколь угодно высокой. Во-первых, при расчете и теоретиче-
ском анализе делают допущения, пренебрегают влиянием
второстепенных факторов. Такой подход неизбежен, посколь-
ку он позволяет упростить модель явления, более отчетливо
представить основные особенности протекающих процессов
и оценить ожидаемые параметры устройства. Во-вторых, и эк-
спериментальное исследование по своей природе приближен-
ное, так как в процессе измерений неизбежны ошибки. Поэто-
му самое большее, к чему можно стремиться в ходе расчета
и эксперимента, это к уменьшению несоотшчствия результа-
тов либо к установлению причин такого несоответствия. Если
несоответствие невелико, т. е, по характеру решаемой задачи
является допустимым, то результаты признаются удовлетво-
рительными. В противном случае следует искать и устранять
причины, его вызвавшие. В лаборатории перед студентами
открывается интереснейший мир физических явлений, воз-
можность их количественного анализа и предсказания, а так-
же целенаправленного управления ими.
Продуктивная работа в лаборатории предполагает хоро-
шую предварительную подготовку к ней, владение методами
7 А. Л. Зиновьев, Л. И. Филиппов
177
теоретического и инженерного анализа и расчета. В частно-
сти, особое значение при проведении экспериментов и оценке
достоверности результатов имеют теория вероятностей, мате-
матическая статистика, а также математические методы пла-
нирования эксперимента.
Ряд теоретических дисциплин сопровождается семина-
рами, являющимися разновидностью практических занятий.
Семинары используются для углубления понимания основных
положений теории, развития навыков работы с учебной и на-
учной литературой, прежде всего при изучении дисциплин
обществоведческого цикла.
Появилась специальная форма учебного процесса, на-
зываемая «Учебные исследовательские работы». Особенность
таких работ состоит в том, что студент получает индивидуаль-
ное задание иа исследование. Предметом исследования мо-
жет быть явление, принцип построения прибора, новое кон-
структорское или технологическое решение и т. д. Проводя
исследование, студент проходит все этапы исследовательской
работы — от знакомства с прототипами решения заданной
проблемы и обдумывания до обобщения результатов про-
деланной им работы. При этом предполагается использование
ЭВМ, создание экспериментальных макетов устройств с при-
менением современной элементной базы, проведение экспери-
мента.
Нередко исследовательские работы студентов перераста-
ют в дипломное проектирование и далее определяют направ-
ление деятельности специалиста, по крайней мере, на бли-
жайшие годы его самостоятельной работы уже в сфере про-
изводства.
Тему исследовательской работы студент имеет возмож-
ность выбрать из нескольких возможных, которые ему пред-
лагаются на кафедре. Часто бывает так, что выбранная тема
является частью научной работы, которая ведется коллекти-
вом кафедры. Очень важно, что формирование специалиста
происходит в условиях выполнения им части работы, на-
ходящей непосредственное практическое применение в на-
родном хозяйстве.
Развитию индивидуальных творческих наклонностей сту-
дентов в значительной степени способствует и деятельность
студенческих научно-технических обществ (СНТО). В рамках
СНТО проводятся научно-технические конференции, на кото-
рых студенты докладывают наиболее интересные результаты,
полученные ими в ходе самостоятельной работы. Самые зна-
чительные из них рекомендуют к опубликованию в научных
журналах.
178
Приобретению навыков проектирования радиоэлектрон-
ной аппаратуры служит выполнение курсовых проек-
тов. Реальный процесс проектирования по своей сущности
является синтезом устройства либо системы по заранее
заданным требованиям. При этом создаются не существовав-
шие ранее структуры устройства (т. е. его функциональная
и принципиальная схемы), его конструкция, и если необходи-
мо, то и специальная технология. Конечно, при курсовом
проектировании не ставится задача детальной проработки
технического решения, а разрабатываются принципиальная
схема и элементы конструкции какой-то части устройства или
системы.
В ходе работы над проектом студент использует знания
и навыки, приобретенные им при изучении не одной, а не-
скольких предшествующих дисциплин, может возникнуть не-
обходимость ознакомиться со специальной технической лите-
ратурой, использовать при расчетах или моделировании
ЭВМ. В данном смысле проектирование — это также синтез,
синтез знаний, навыков, умения. Проектирование представля-
ет собой вид учебного процесса, целью которого является
подготовка к непосредственной инженерной деятельности.
Оно наилучшим образом должно побуждать к творчеству,
развивать самостоятельность, инженерную хватку молодого
специалиста
Выполнив разработку, студент защищает свое инже-
нерное решение. Именно защищаем а не сдает экзамен.
Защита курсового проекта — это особая школа. Студент дол-
жен коротко с помощью систем соотношений, таблиц, графи-
ков сформулировать постановку задачи, обосновать метод ее
решения и уметь отстаивать правильность полученных ре-
зультатов. При защите нужно быть готовым к ответу на
вопросы, связанные с проектом, которых может быть немало.
Комиссия преподавателей (конечно, доброжелательная, но
одновременно и требовательная) проверяет студента на
устойчивость ei о инженерной позиции, обоснованность разра-
ботанного проекта.
В ряде институтов нашей страны (например, в Москов-
ском энергетическом, Таганрогском радиотехническом) со-
зданы студенческие конструкторские бюро (СКВ) радиотех-
нического профиля. Включаясь в работу СКВ, наиболее ак-
тивные студенты принимают участие в конструировании
и непосредственном изготовлении приборов, необходимых для
народного хозяйства и выполняемых по заказам. На ВДНХ
СССР можно видеть оригинальные экспонаты, созданные
непосредственно студентами в СКВ. Быть участником
7
179
ВДНХ — это большая честь. Но еще большая честь — быть
отмеченным медалью или дипломом ВДНХ.
Качество работы студентов в вузе непрерывно контроли-
руется. Это, во-первых, текущий контроль преподавателей за
их систематической работой, стимулирующий планомерную
учебу, выполнение в срок учебных заданий. В какой-то степе-
ни по результатам текущего контроля можно прогнозировать
и результаты экзаменов. Текущий контроль — одна из форм
обратной связи между учителем и учениками, оказания им
помощи в выполнении заданий. Завершается он зачетом
по данной дисциплине
Главный же отчет в приобретенных знаниях происходит
на экзаменах. Экзамены—это официальная форма ат-
тестации студентов в вузе. В нашей стране принято проведе-
ние двух экзаменационных сессий в учебном году (по числу
семестров). На основании результатов экзаменов принимают-
ся решения о переводе на следующий курс обучения, о на-
значении стипендии, о поощрении студентов, показавших
выдающиеся результаты (именными стипендиями), главной
из которых является Ленинская стипендия. Увы, принимают-
ся решения и об отчислении из института.
В экзаменационную сессию студент сдает 4—5 экзаме-
нов, на подготовку к ним отводится несколько дней. Экзаме-
национная сессия — это весьма ответственный период вузов-
ской жизни, поскольку он связан с подведением итогов. Для
студентов — это период обобщений, углубления понимания
предметов своей специальности. В этом смысле экзаменаци-
онная сессия может быть продуктивной лишь при условии,
что в течение семестра материал регулярно прорабатывался.
Тогда использование экзаменационного периода приводит
к ощутимым результатам, рождает чувство удовлетворения
у студента (и в не меньшей степени у преподавателя).
Необходимо отметить, что каждое последующее испыта-
ние — это не только экзамен по «сдаваемому» предмету.
Реально это и отчет о применении того, что было усвоено
ранее, в приложении к новой дисциплине. Именно так форми-
руется глубокая подготовка специалиста, основанная на про-
чном фундаменте научных положений
В свете изложенного ясно, что при обучении в вузе до-
лжен действовать принцип нарастающей ответственности
студента за качество приобретаемых знаний в ходе изучения'
последовательности дисциплин.
В заключение обратим внимание на необходимость при-
выкнуть пользоваться рядом вспомогательных, но чрезвычай-
но важных подразделений института — библиотекой, читаль-
180
ным залом и вычислительным центром В библиотеке к услу-
гам студентов, преподавателей и научных сотрудников
института имеется большой выбор учебной и научной литера-
туры, а также художественной литературы. Как «не хлебом
единым сыт человек», так не только в специальности должны
состоять радости познания. Художественная литература —
незаменимое средство формирования личности специалиста,
расширения его кругозора, нравственных установок.
Современная система учета и хранения литературы весь-
ма гибка и оперативна. В библиотечном деле существуют
каталоги двух типов, алфавитый и предметный. В алфавит-
ном каталоге книги расположены в алфавитном порядке по
фамилиям авторов, а в предметом — по тематике. По ката-
логу, в частности, можно узнать об нем издания, посвященно-
го той или иной проблеме. С помощью каталогов (при необхо-
димости можно прибегнуть к помощи консультанта — работ-
ника библиографического отдела библиотеки) легко найти
нужную книгу. Собственно, найти нужно не книгу (пред-
полагается, что хотя бы приблизительно известно название
книги или фамилия автора), а шифр книги, однозначно опре-
деляющий ее адрес в хранилище. По шифру вам быстро
найдут нужное издание.
В тех случаях, довольно редких, когда требуется книга,
которой данная библиотека не располагает, то по заявке
преподавателя книга может быть получена из другой библио-
теки по межбиблишечному абонементу *.
Хорошую КПИ1 у, учебник или справочник приятно и полез-
но иметь постоянно в личном пользовании Особенно, если эта
книга по той области радиоэлектроники, в которой концентри-
руются интересы будущего специалиста. Случается, что та-
кая книга принадлежит перу одного из учителей студента.
Тогда она может быть украшена и памятным автографом
автора Сказать, что такая книга становится с годами особен-
но ценной, мало Несмо1ря на прогресс радиоэлектроники, на
неизбежные изменения в ной области, такая книга-реликвия
продолжает оставан.ся учебником, поскольку именно с ней
связаны первые познания в 1пбраииой области, пшнания,
которым суждено развивания и множиться  ходе самостоя-
тельной работы инженера Даже при наличии иной, более
современной литературы, первая книга часто остается
первой и к ней многократно обращаются. Жажда знаний
* В настоящее время библиотеки нашей страны пре/цгавляют
единую систему, в которой происходит непрерывный обмен литерату-
рой, осуществляемый в интересах читателей.
181
приведет к стремлению иметь свои книги, составить личную
библиотеку. Собирая ее, не следует разбрасываться. В основе
личной библиотеки должны быть фундаментальные книги по
специальности и книги по «любимой» проблеме радиоэлектро-
ники.
Личная библиотека и библиотека института не исклю-
чают, а дополняют одна другую. Они способствуют приобще-
нию будущего специалиста к главному источнику научно-
технической информации — книге.
Работа с источниками требует овладения определенной
системой пользования ими. Она вырабатывается путем по-
степенного отбора источников по интересующей проблеме
в зависимости от конкретно-прикладной и общенаучной зна-
чимости работы. Определенную помощь в систематизации
сведений и источников может оказать регулярное ведение
личного каталога просмотренных или изученных публикаций
с краткими резюме и отмеченными особенностями. С по-
мощью каталога быстро и легко можно найти нужный мате-
риал, книгу, статью.
К тому же личный каталог всегда находится под рукой,
он специализирован. В этом его достоинства перед библио-
течными каталогами, более универсальными, но более ску-
пыми.
В период научно-технической революции и непрерывно
увеличивающегося потока информации только хорошо на-
лаженная система работы, отбора сведений, ознакомления
с литературой и учета интересующей информации поможет
специалисту быть на уровне современных требований и не
«заблудиться» во множестве проблем и методов их решения.
Информационная служба в нашей стране поставлена на
научную основу. Научной информацией занимаются подраз-
деления отдельных предприятий, библиотеки и специальные
всесоюзные и отраслевые научно-исследовательские учрежде-
ния. К ним в первую очередь следует отнести Всесоюзный
институт научной и технической информации, который про-
водит огромную работу по анализу печатных изданий в нашей
стране и за рубежом практически по всем отраслям
естественных наук и техники. Институт публикует в кратком
изложении содержание статей, книг, патентов и изобретений
в реферативных журналах и сборниках по соответствующим
отраслям знаний. Эти материалы доступны и постоянно ис-
пользуются инженерами и научными работниками. Для ра-
диоинженеров и научных работников в области радиотехни-
ки имеется специальная серия «Радиотехника» этого жур-
нала.
182
7.5.	ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА
И СПОРТ В ЖИЗНИ СТУДЕНТА
Говоря о режиме и особенностях обучения в вузе, и тем более
по такой трудоемкой специальности, какой является радио-
техника, важно подчеркнуть, что путь к званию радиоинжене-
ра требует мобилизованности, собранности, высокой дисцип-
лины и значительной отдачи сил. Это не должно отпугивать,
а должно восприниматься как необходимое условие. Как
и в спорте, путь к успеху в науке не устлан розами, а дости-
жение поставленной цели является результатом волевых,
физических и умственных усилий человека.
Чтобы выдержать ритмы и нагрузки в период обучения,
необходимо правильно строить режим дня, отдыха, питания,
соблюдать гигиену умственного труда. Во многом помогают
здесь занятия физкультурой и спортом. Студенты обычно
любят спорт. Хорошо известно, что студенчество подарило
нашей стране и миру много замечательных спортсменов. Не
каждый становится «спортивной звездой», но каждому по
силам заставить спорт работать на пользу собственному
здоровью и, таким образом, поддерживать свою жизненную
активность, способствовать профессиональным достижениям
и творческому долголетию, что совпадает с интересами на-
шего общества в целом.
Став студентом, полезно внимательно присмотреться
к своим учителям (иногда далеко уже не молодым). Нередко
в маститом ученом нетрудно разглядеть спортсмена. Спор-
тсмена выдает подтянутость, осанка, координация движений.
Поговорите с вашим учителем на тему о физической культуре
и спорте, он может рассказать много поучительных и курьез-
ных историй из своей спортивной биографии. Но спорт у него
не только в прошлом. И сегодня своего учителя вы вдруг
встречаете (к радости обоих) на теннисном корте, в плава-
тельном бассейне, на лыжне, на склонах гор, а то и просто на
пробежке Увлечение спортом нсючннк здоровья, хороше-
го настроения.
В вузе студентам вреден (пилены нее возможности для
регулярных занятий спортом Во верных, программой обуче-
ния предусмотрены обязательные занятия физкультурой
и спортом (физическое воспитание). Однако их объем не-
велик и рассчитан лишь на то, чтобы дать минимальную
общефизическую подготовку, помочь иовичку выбрать по
душе спортивную «специальность». Для регулярных занятий
спортом, являющихся активными паузами между умственным
трудом, в вузах обычно имеются спортивные клубы, залы,
183
стадионы, бассейны и площадки, можно записаться в спор-
тивную секцию. Если такой возможности нет, то необходимо
делать хотя бы разминку на воздухе, утреннюю гимнастику,
выходить на прогулки.
Надо помнить простую истину: если «нет времени», то это
чаще всего связано с плохой организацией режима труда,
отсутствием необходимой самодисциплины. Ведь известно, что
наиболее занятые люди, знающие цену времени, так организу-
ют свой день, что находят время и на труд, и на отдых, и на
спорт, и на развлечения. Они точны и обязательны. Распро-
страненные сетования на недостаток времени отнюдь не укра-
шают личность. Они, скорее, говорят о ее слабости.
7.6.	ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН НА ЗРЕЛОСТЬ
И БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
Подготовленность будущего специалиста проверяется по хо-
ду его обучения. Сведения об уровне подготовленности дают
текущий контроль, результаты экзаменационных сессий и за-
щиты курсовых проектов. Однако комплексную проверку и ат-
тестацию молодой специалист проходит непосредственно пе-
ред окончанием института. Здесь можно назвать два основ-
ных рубежа, проходя которые молодой специалист раскрыва-
ет себя, демонстрирует свою зрелость.
Во-первых, это Государственный экзамен по
марксизму-ленинизму. Теоретические дисциплины,
семинары, общественно-практическая деятельность молодого
человека в вузовском коллективе, в строительных и сельско-
хозяйственных отрядах последовательно воспитывают созна-
тельного труженика. Экзамен по марксизму-ленинизму — это
экзамен на идейную зрелость, на теоретическую подготовлен-
ность к участию в строительстве нового общества. Он в корне
отличается от всех предыдущих экзаменов по общественным
дисциплинам комплексным характером, поскольку здесь выя-
вляется умение обобщать знания, полученные за годы учебы.
Экзамену предшествует период подготовки и консульта-
ций. Экзамены, по сути, подводят итоги идейно-воспитатель-
ной работы в вузе.
Проверкой теоретической подготовленности специалиста,
усвоения основ специальности служит введенный недавно
Государственный экзамен по специальности,
предшествующий дипломному проектированию.
После сдачи Государственных экзаменов можно присту-
пить к выполнению дипломного проекта. Это — глав-
ная инженерная разработка студента в институте и второй
184
рубеж проверки его общей подготовленности. В этой работе
должна найти отражение во всей полноте профессиональная
подготовка будущего специалиста — фундаментальные зна-
ния, владение современными инженерными методами расчета
и проектирования с использованием ЭВМ, умение обращать-
ся с измерительной аппаратурой и навыки постановки экспе-
римента, широта инженерного кругозора.
Целый семестр на выполнение проекта! За это время мож-
но многое сделать и полностью проявить свои знания, эруди-
цию. Приступая к решению поставленной инженерной задачи,
студент должен прежде всего ее глубоко осознать. Радио-
инженер вынужден вести нелегкую борьбу за свою систему,
когда его невидимыми «противниками» оказываются различ-
ного рода ограничения, вытекающие из объективных законов
природы, которым подчиняются все процессы и явления,
свойственные отдельным компонентам, устройствам и системе
в целом. Ограничения часто связаны с условиями реализации
системы, такими, как стоимость, габариты, масса, потребляе-
мая энергия и др. Найденное решение радиоинженер должен
уметь активно отстаивать, поскольку способов решения по-
ставленной задачи может существовать несколько. Обосно-
ванная аргументация — важное средство в арсенале радио-
инженера-разработчика.
Анализируя техническое задание на проектирование, сту-
дент знакомится со специальной литературой и прототипами,
рассматривает различные возможные варианты,
останавливается на оптимальном варианте и представляет
его руководителю проекта. Руководитель не лишает студента
самостоятельности в выборе решения, а наоборот, стремится
развить в нем ответственность за будущее разработки, на-
чало которому закладывается выбором, варианта проекта.
Студент несет полную ответственность за выбор решения
и качество инженерной проработки. Руководитель является
его советчиком, предостерегает от заблуждений, помогает
правильно распределить силы, чтобы проект был закончен
в установленный срок.
Проведя необходимые расчеты, поставив, если это требу-
ется, эксперимент и разработав элементы конструкции, сту-
дент делает чертежи и пишет пояснительную записку.
Предварительный критический анализ проекта делает ре-
цензент — преподаватель, научный или инженерный работ-
ник вуза либо работник промышленности.
Последний и самый важный шаг студента в институте —
доклад о дипломном проекте и его защита. Доклад и ответы
на вопросы заслушивает Государственная экзаменационная
185
комиссия (ГЭК), состоящая из нескольких человек — веду-
щих профессоров и преподавателей и обязательно из пред-
ставителей радиотехнической промышленности. Комиссия
присваивает молодому специалисту квалификацию радиоин-
женера. Решение о присвоении квалификации принимается
на закрытом заседании комиссии после обсуждения диплом-
ного проекта с учетом результатов учебы студента, его об-
щественно-политической характеристики и оценок, получен-
ных на Государственных экзаменах. Результаты защиты ГЭК
оценивает по четырехбальной системе.
Нередко дипломная работа студента оказывается вы-
дающейся. В таких случаях ГЭК может принять решение
о выдаче диплома с отличием, рекомендовать проект на кон-
курс студенческих работ и т. д. Эти формы поощрения явля-
ются стимулом успешной учебы и творческой деятельности
студентов.
Итак, студент стал радиоинженером, обладателем доку-
мента о законченном высшем техническом образовании —
диплома радиоинженера. Позади годы напряженной учебы,
труда. Что ждет молодого специалиста за пороюм института?
Как правило, перед выпускниками советских вузов ие встает
проблема занятости. Задолго до окончания института по
решению специальной межведомственной комиссии молодой
специалист с учетом его интересов распределяется на од-
но из предприятий по профилю его радиоэлектронной спе-
циальности. С работы в такой организации и начинается
трудовая деятельность молодого радиоинженера. Советское
законодательство оберегает права молодых специалистов, на
предприятии гарантируется их использование по полученной
специальности.
Предусмотрена стажировка молодых специалистов.
В этот период под руководством опытных сотрудников радио-
инженер знакомится с особенностями подразделения, его
тематикой, конкретными решаемыми задачами, делает пер-
вые пробные шаги, т. е., проверяя себя, свой багаж инженера,
решает первые конкретные производственные либо научно-
технические задачи.
Не исключено, что задачи, поставленные на этапе стажи-
ровки, могут потребовать углубления теоретических знаний
в некоторых новых для инженера областях радиоэлектроники.
Здесь на помощь также приходят старшие товарищи по
работе. Необходимые новые сведения излагаются молодым
инженерам в специальных циклах лекций, организуемых на
предприятиях. В период стажировки раскрывается и об-
щественное лицо молодого специалиста, укрепляются его
1в6
связи с общественными организациями. После первых трех
лет работы молодой специалист проходит аттестацию и полу-
чает квалификационный аттестат, что, по сути, является
окончательным признанием его профессиональной квалифи-
кации.
Дальнейшая судьба инженера во многом зависит от его
активности, коммуникабельности, ответственности за пору-
ченную работу и за общее дело. Высшая школа создала
необходимые предпосылки для успешного роста ее воспи-
танника. Фундамент подготовки радиоинженера достаточен
для того, чтобы далее самосовершенствоваться, творить, со-
здавать новые изделия, двигать научно-технический прогресс.
Лучшей школой профессионализма для радиоинженера
является производственная деятельность. Однако новые за-
дачи требуют пополнения и теоретического багажа, в боль-
шой степени путем самообразования. Заглянуть в научно-
техническую книгу, прочитать статью, ознакомиться с новым
патентом или принять участие в научно-технической конфе-
ренции для специалиста должно быть также необходимо, как
необходимы человеческое общение, повышение культурного
и идейного уровня, занятия спортом.
На определенном этапе может возникнуть необходимость
приобретения новых знаний в систематическом порядке в об-
ласти прикладных или фундаментальных наук. В таких случа-
ях на помощь приходят краткосрочные курсы повышения
квалификации. Форма их организации может быть различ-
ной — это и отраслевые институты повышения квалификации
и факультеты и курсы повышения квалификации при вузах,
а также отдельные циклы лекций по современным проблемам
науки и техники, широко организуемые в нашей стране на-
учными и учебными заведениями, народными университета-
ми, отделениями общества «Знание».
В радиопромышленности проводится значительная рабо-
та по повышению квалификации инженеров и по нх перепод-
готовке с появлением новых научно-технических направле-
ний. Выпускник вуза, радиоинженер, должен быть готов к са-
мосовершенствованию, к продолжению образования и по-
вышению своего научно-практического потенциала в течение
всего периода своей активной деятельности. В этом не только
залог его творческого долголетия, но и важная предпосылка
к тому, что его труд и труд его производственного коллектива
будут знаменоваться научно-техническими достижениями
и вознаграждаться.
Большое значение в прогрессе радиоэлектроники имеет
изобретательство — открытие новых способов, технических
187
решении, принципиальных схем устройств, технологических
приемов и т. д. В принципе изобретательством должна быть
проникнута деятельность любого творческого работника.
К сожалению, не каждое полезное для общественной инже-
нерной практики изобретение видит свет. А это ущерб для
производства и для науки. В нашей стране делу изобрета-
тельства уделяется значительное внимание, оно материально
поощряется, проводятся конференции изобретателей, ведется
публикация и учет изобретений.
Конечно, не каждое «изобретение» таковым признается.
На поверку может оказаться, что предлагаемая новинка не
более чем уже хорошо известный «велосипед». «Велосипеды»
изобретаются и по сей день. Это говорит о том, что прежде
чем изобретать что-то и тем более подавать заявку на изо-
бретение, следует хорошенько обдумать идею и познакомить-
ся в патентной библиотеке с существующими прототипами
и аналогичными устройствами.
Обобщая свою практику и развивая лежащую в ее основе
теорию, многие инженеры проводят серьезные научные рабо-
ты, которые затем защищают на соискание ученой степени.
Они выступают с докладами, публикуют статьи. В нашей
стране для этого созданы бла1 оприятиые условия — рё!гуляр-
но проводятся научно-технические конференции, функциони-
руют научно-технические общества, издается научно-техниче-
ская литература— журналы, книги, сборники научных тру-
дов. Иметь ученую степень каждому радиоинженеру необяза-
тельно, да и невозможно. Но повседневно стремиться
к обогащению общественной практики проектирования ра-
диоэлектронной аппаратуры, ее производства, испытания
и эксплуатации, развивая необходимую для этого теорию,
обязан каждый представитель передовой техники.
Суть призвания радиоинженера в том, чтобы не останав-
ливаться на достигнутом, проводить в жизнь новое, передо-
вое, что есть в радиоэлектронике и других технических нау-
ках, делиться своим опытом, дерзать. Дерзать так, как дерза-
ли А. С. Попов, М. А. Бонч-Бруевич, М. В. Шулейкин,
М. В. Келдыш, С. П. Королев, И. В. Курчатов, А. И. Берг,
В. Д. Калмыков! Работать так, как работают наши совре-
менники В. А. Котельников, К). Б. Кобзарев, В. И. Сифо-
ров и множество их учеников и последователей.
ГЛАВА 8
НАША СПЕЦИАЛЬНОСТЬ И ТЕХНИКА НАКАНУНЕ
ТРЕТЬЕГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ
Любой, уважающий себя ученый или
просто человек, близкий к науке, мечта-
ет оставить в ней заметный след Разу-
меется, в самом хорошем смысле этого
слова.
А Азимов
Любая область знаний, любая область техники развивается
в соответствии с объективными законами материального ми-
ра, с запросами практики и созидательной деятельностью
общества. Познание природы, так же как и совершенствова-
ние технических средств, не имеет пределов. По-видимому,
можно с достаточным основанием утверждать, что нет такой
области науки и техники, где было бы сказано последнее
слово. Это относится к радиоэлектронике — сравнительно мо-
лодой области деятельности человечества. Радиоэлектроника
не знала застоев в своем развитии. Более того, непрерывно
происходил и происходит процесс ее качесч венного совершен-
ствования и расширения сферы ее применения
Изделия радиоэлектроники чище всего не могут рассмат-
риваться как некий продукт, нспосредствепНЬ удовлетворяю-
щий духовные или материальные запросы Человека. Радио-
электроника является мощным средством технического и об-
щественного прогресса. Грандиозные успехи нашего общест-
ва были бы немыслимы без ее современных технических
средств.
Радиосвязь обеспечивает все отрасли народного хозяйст-
ва и личные потребности людей Радиовещание и телевидение
сделали переворот в среде гвах доставки < нежих новостей,
в развитии культурною досуга, образовании практически вне
зависимости от расстояний. Транспорт 0<ч радиолокации
и радионавигации оставался бы тихоходным, без радиоэлек-
троники не было бы современной авиации и морского флота.
Космическая техника и радиоэлектроника столь же органиче-
ски связаны, насколько связанно взаимодействуют органы
живого организма. Радиоэлектроника — одно из важнейших
средств, обеспечивающих пилотируемые и непилотируемые
полеты космических кораблей. Радиоэлектроника служит обо-
роне страны.
189
Однако в нынешнее время и в перспективе задачи, стоя-
щие перед радиоэлектроникой, технический уровень их реше-
ния неимоверно возрастут.
По-видимому, дальнейшее развитие этой области техники
будет определяться двумя взаимодействующими факторами:
во-первых, новыми задачами, которые будут возникать перед
радиоэлектроникой в связи с требованиями прогресса в тех
областях человеческой деятельности, где она находит при-
менение и является определяющим фактором, и, во-вторых,
естественными, так сказать, внутренними законами ее разви-
тия и совершенствования, как сферы приложения творческих
способностей человека.
В таком взаимодействии причин происходило ее развитие
и ранее. Можно напомнить, что развитие ускорителей эле-
ментарных частиц потребовало от радиоинженеров и ученых
разработать методы формирования колебаний с прецизион-
ными законами изменения частоты и фазы, требуемая точ-
ность соблюдения которых намного превышала то, что было
достигнуто ранее. В ходе решения этой сложной задачи
пришлось выполнить ряд исследований и разработок при-
нципиально нового типа
Достижения радиоэлектроники в области стабилизации
частоты колебаний и как результат этого создание промыш-
ленных образцов стандартов частоты позволили резко повы-
сить качество работы системы измерения параметров движе-
ния искусственных спутников Земли и других космических
аппаратов, а также точность управления ими. Примеров
взаимодействия радиоэлектроники и других областей техники
можно привести много, что является вполне закономерным
и находится в хорошем согласии с законами развития матери-
ального мира.
Сейчас трудно назвать область человеческой деятельно-
сти, которая не была бы связана с радиоэлектроникой. Поэто-
му появление принципиально новых сфер применения радио-
электроники можно ожидать в такой же степени, в какой
можно прогнозировать появление новых областей деятельно-
сти человеческого общества. В будущем можно ожидать
бурного развития радиоэлектроники, как средства связи, ра-
диовещания и телевидения. Все более значительную роль при
этом будут играть спутники-ретрансляторы. В принципе, со
спутником смогут непосредственно (без участия наземных
ретрансляционных станций) взаимодействовать и отдельные
абоненты, и тогда станет возможным прием телевизионных
Программ, ретранслируемых спутником, непосредственно ин-
дивидуальными приемниками. Это сделает телевидение до-
190
ступным для жителей практически любой точки планеты. При
этом роль телевидения значительно возрастет, масштабы его
применения станут поистине глобальными. Радиотелефонная
связь абонентов через спутники связи в будущем станет столь
же обычной и распространенной, как и обычная телефонная
связь.
Для решения этих задач ученым и радиоинженерам пред-
стоит преодолеть немало трудностей. Одна из иих состоит
в создании эффективной приемной аппаратуры, способной
выделять слабые сигналы приемниками индивидуального
пользования при приемлемых размерах приемных антенн для
индивидуального или коллективного пользования.
Весьма непростой инженерной задачей является создание
спутниковой бортовой аппаратуры связи, способной одновре-
менно взаимодействовать со множеством абонентов. Здесь
должна быть обеспечена весьма высокая пропускная спо-
собность ретранслятора, возможность безотказного функцио-
нирования системы. Для этого понадобятся весьма мощные
н одновременно малогабаритные бортовые передатчики и чув-
ствительные приемники, а также антенные системы, опреде-
ленным образом ориентированные в пространстве. Наряду
с этим должны быть созданы высокоэффективные и быстро-
действующие бортовые устройства обеспечения связи, уплот-
нения и обработки информации.
Одной из серьезных проблем является обеспечение таких
систем надлежащим энер| «(ресурсом на борту спутника, так
как постоинная работ сну тика в качестве ретранслятора
с индивидуальными абонентами потребует повышения мощ-
ности первичных источников энергопитания. Пока такими
источниками являются солнечные батареи. Возможно, что со
временем на службу спутниковой связи непрерывного дейст-
вия придут и другие источники с большим эиергоресурсом
(например, источники ядерной энергии).
Развитие радиоэлектроники как средства связи и веща-
ния будет идти также путем совершенствования неспутнико-
вых систем, т. е. радиорелейных, волноводных и кабельных
линий связи. Здесь многообещающие перспективы открыва-
ются при дальнейшем освоении все более коротких волн.
Хорошо известно, что при прочих равных условиях пропуск-
ная способность канала связи определяется полосой рабочих
частот. Поэтому в настоящее время ведется освоение не
только миллиметровых и субмиллиметровых волн, но и волн
оптического и более коротковолновых диапазонов. Информа-
ционные возможности этихч диапазонов поистине иеограниче-
иы. Однако, чтобы эти резервы направить в плоскость практи-
191
ческого использования, ученым и инженерам придется прео-
долеть немалые трудности.
Проблема «частотного голода» была бы полностью реше-
на, если бы удалось преодолеть плохую совместимость этих
воли со средой распространения — ослабить поглощение при
распространении.
Передовая научно-техническая мысль направлена на по-
иск эффективных канализирующих систем, полностью или
частично изолированных от окружающей среды. В качестве
таких систем могут быть использованы диэлектрические во-
лноводы или волноводы в виде полых металлических труб.
Для их создания требуются специальная технология и мате-
риалы, обеспечивающие высокую точность конструкции, ма-
лые потери энергии при передаче.
В диапазоне оптических воли направляющие системы вы-
полняют в виде стекловолоконных нитей. Кабель из тончай-
ших нитей является прекрасным каналом передачи сообще-
ний, к тому же весьма удобным в эксплуатации. В направле-
нии поиска подходящих материалов и технологии изготовле-
ния волноводов такого типа уже получены обнадеживающие
результаты. Большие возможности сулит освоение субмилли-
метрового диапазона и создание устройств и систем с чрезвы-
чайно высокими, пока еще не достигнутыми показателями
качества.
Важнейшей задачей ближайших поколений радиоинжене-
ров будет развитие Единой автоматизированной системы свя-
зи (ЕАСС) с использованием уже существующих систем
связи. Другой путь был бы экономически невыгоден. Однако
технически это не упрощает, а усложняет реализацию такой
«суперсистемы» из-за необходимости сопряжения сравни-
тельно разнородных систем, имеющих к тому же различную
пропускную способность. Здесь радиоинженеру на помощь
придут специализированные ЭВМ.
Развитие радиолокационной техники идет по пути повы-
шения дальности действия, точности измерения координат
объектов, разрешающей и пропускной способности. На ра-
диолокаторы с вычислительными устройствами возлагается
наблюдение одновременно за многими объектами пространст-
ва, их классификация. Такой процесс называется распознава-
нием образов. Иными словами, радиолокационные системы
должны не только «ощущать» пространство, но и «видеть»
его. Радиовидение как проблема не ново. Однако практиче-
ское осуществление системы с высокой разрешающей спо-
собностью, при которой возможно распознавание образов
(а не только положение объектов в пространстве), становит-
192
ся реальным благодаря использованию последних достиже-
ний радиоэлектроники в области пространственно-временной
обработки сигналов.
Р а ди о го л о гр а ф и я — это получение объемных изо-
бражений объектов с помощью радиосредств. В будущем она
станет столь же распространенной, как и обычная радиолока-
ция в наши дни. Радиоинженер должен овладеть быстродей-
ствующей вычислительной техникой и ие только как средст-
вом проектирования сложных систем, ио и как средством
обработки информации о пространстве, заключенной в элек-
тромагнитном поле.
Развитие радиолокации и техники связи позволит решать
еще более грандиозные задачи по освоению ближнего и даль-
него космоса, по обеспечению надежной работы авиации и др.
Транспортные средства будущего будут оснащены высо-
коточными и надежными радионавигационными приборами.
В принципе, можно полностью автоматизировать самолето-
вождение, включая посадку, вне зависимости от метеоусло-
вий. Это позволит исключить нарушения расписания, связан-
ные с погодой, повысить надежность воздушного транспорта.
Но для этого необходимо, чтобы» значительно возросла точ-
ность работы радионавигационных средств, была обеспечена
их работа с «нулевой» мертвой зоной. Радиосредства, уста-
новленные на борту самолета, должны «видеть» посадочную
полосу не только издали, но, самое главное, непосредственно
перед касанием, т. е. посадочные устройства должны видеть
ее лучше, чем видит пилот.
Определение координат кораблей в открытом море или
положения каких-либо географических объектов исстари про-
водилось по звездам. Однако это можно делать лишь в ясную
погоду. Радионавигация будущего больше будет связана со
специальными спутниками, выполняющими роль «рукотвор-
ных светил». Радиоизлучение искусственного спутника Земли,
орбита и закон движения которого заранее известны в не-
которой опорной системе координат и единой системе отсчета
времени (здесь опять работают новейшие достижения радио-
электроники— электронные хронометры высочайшей точно-
сти) , играет ту же роль, что и свет далеких звезд, с той только
разницей, что прием радиоизлучения не зависит от погоды.
Искусственные спутники Земли используются для навигации
и в настоящее время. В будущем их роль, а, стало быть,
и роль соответствующих радиотехнических средств будет
прогрессивно возрастать.
Актуальна задача построения надежных радиосистем, ис-
пользуемых для спасения терпящих бедствие. Определение их
193
координат возможно с помощью аварийных радиобуев, кос-
мических систем обзора земной поверхности, линий связи
спутников с наземными службами. Такие системы созданы
в результате сотрудничества нескольких государств. Вклад
советских ученых в создание этих систем весьма значителен.
Такие системы должны быть глобальными, быстродействую-
щими. Точность указания координат должна быть достаточно
высокой для оперативного оказания помощи.
Своими эиергоресурсами (быть может, кроме ядерной
энергии) человечество обязано нашему главному светилу —
Солнцу. Поэтому нельзя не упомянуть о возможности энерге-
тического использования радиоэлектроники в связи с обос-
трившимися энергетическими проблемами, принявшими гло-
бальный характер. Наряду с поиском эффективных способов
извлечения энергии из кладовых природы ученые исследуют
экономически выгодные способы улавливания и преобразова-
ния энергии, непрерывно испускаемой Солнцем. Было бы
заманчиво осуществить прямое преобразование солнечного
излучения в электрическую энергию. Данная проблема по-
рождает множество проектов. Один из иих состоит в том, что
за пределами атмосферы в состоянии невесомости можно
развернуть гигантское полотно, составленное из преобразова-
телей излучения Солнца в электрический ток. Тогда встает
задача передачи электрической энергии на Землю. Так как
передача по проводам в данном случае исключается, то един-
ственным средством является излучение радиоволн по воз-
можности более узким пучком. Здесь возникает множество
радиотехнических (научных и инженерных) и экономических
проблем. Однако ограничений принципиального характера
как будто нет. Необходимо проведение строгого технико-
экономического анализа таких задач В этой области при-
менения радиотехника, пожалуй, впервые в истории ее разви-
тия может выполнять энергетическую функцию, аналогичную
обычной линии электропередач.
Другие многочисленные пути применения радиоэлектро-
ники будут также модифицироваться и расширяться в со-
ответствии с прогрессом различных областей народного хо-
зяйства.
Возрастающие требования к радиоэлектронным устройст-
вам вынуждают ученых и конструкторов изыскивать новые
внутренние резервы в данной области техники. Поиск новых
технических решений практически всегда опирается на до-
стижения физики и технологии материалов и приборов. Вот
почему радиоинженеру так важно теперь и особенно в буду-
щем быть хорошо осведомленным в области фундаменталь-
194
иой и прикладной физики. Каковы же те «точки роста» радио-
электроники, которые обеспечивают ее прогресс и прогресс
связанных с ней сфер применения? Остановимся на некото-
рых из них.
Уже было отмечено интенсивное освоение субмиллиметро-
вого диапазона. Эта тенденция в принципе является «внут-
ренним делом» радиоэлектроники, ибо потребителю чаще
всего безразлично, какими средствами достигается постав-
ленная цель. Важно, чтобы радиоэлектронная система отве-
чала предъявляемым требованиям, включая ограничения на
массу, габариты, стоимость и т д. Поэтому освоение субмил-
лиметрового и оптического диапазонов — это одна из при-
мечательных и многообещающих особенностей внутреннего
развития радиоэлектроники. Решение данной важнейшей за-
дачи осуществляется комплексно — наряду с разработкой
генераторов новых типов, в первую очередь на полупроводни-
ковых приборах, а также оптических квантовых генераторов,
идет поиск эффективных технических средств модуляции та-
ких колебаний, их детектирования и обработки. Физики и тех-
нологи ведут поиск материалов и способов изготовления из
них канализирующих устройств с малыми потерями. Эти
задачи весьма сложны.
Другой важной тенденцией современной радиотехники
является поиск и использование сигналов со специальными
законами дискрет ной прост ране i веппо временной модуляции
и адекватных способов их прос1рансгвснно-времеш1ой обра-
ботки с применением ЭВМ Информация об объектах окружа-
ющего пространства заключена в электромагнитном поле.
Поле описывается пространственно-временным распределе-
нием. Поэтому традиционные способы обработки радиосигна-
лов с ее разделением на пространственную (определение
направления) и временную (раскрытие закона модуляции,
определение задержки сигнала и доплеровского сдвига часто-
ты) не являются полностью адекватными природе и описанию
поля Такие способы использовались и используются как
более простые, однако они проигрывают по информативности
пространственно-временным способам обработки.
В качестве одного из интересных приложений является
применение пространственно-временной обработки в радио-
локаторе бокового обзора. В этой системе чрезвычайно высо-
кая разрешающая способность по углу достигается не благо-
даря узкой диаграмме направленности антенны, а за счет
движения носителя РЛС (самолета). Наблюдение объектов
при движении происходит под разными утлами. Это и дает
возможность как бы сжать «угол зрения» устройства. В этом
195
случае говорят, что возникает как бы искусственный раскрыв,
синтезированная апертура антенны Примечательно, что при
прочих равных условиях сжатие диаграммы направленности
тем более эффективно, чем на большем интервале пути ведет-
ся наблюдение (увеличивается как бы эквивалентная база
точек наблюдения), т е. чем шире диаграмма направленности
реальной антенны.
Пространственно-временные принципы обработки в раз-
личных приложениях уже используют в настоящее время.
Выдающимся достижением в этой области является реализа-
ция проектов «Венера-15» и «Венера-16», позволившая полу-
чить радиолокационное изображение поверхности планеты
с очень высоким разрешением деталей. Радиоэлектроника
обеспечила радиолокационный обзор поверхности с орбиталь-
ных аппаратов, обработку полученной информации иа борту
аппаратов, передачу информации на многие миллионы кило-
метров, прием и обработку информации на Земле, В дальней-
шем подобные системы будут совершенствоваться и с их
помощью будут решать как «космические», так и «земные»
задачи.
Как уже отмечалось, широкое применение находят специ-
ализированные ЭВМ, встроенные в современные радиолока-
ционные станции. Работа ЭВМ основана на дискретном (во
времени) и квантованном (по уровню) цифровом представле-
нии процессов. Логическую завершенность такие РЛС при-
обретают, когда процессы формирования модулированных
колебаний и управления распределением электромагнитного
поля в раскрыве антенны являются не непрерывными,
а дискретными.
Дискретный характер закона модуляции (например, фа-
зовой или частотной) позволяет в соответствии с алгоритмом,
заложенным в ЭВМ, гибко и наиболее полно использовать ее
возможности в изменяющихся условиях работы. Аналоговые
(не цифровые) способы формирования модулированных коле-
баний к таким возможностям не приводят.
В принципиальном отношении сходная ситуация возника-
ет при использовании фазированных антенных решеток
(ФАР). Регулируя токи, питающие антенную систему
в дискретных точках, где помещаются элементарные изучате-
ли, можно получить требуемые характеристики направленно-
го излучения. Управление излучением становится не
механическим (например, поворотом всей антенной системы
или смещением ее облучателя), а электрическим. Электриче-
ское управление имеет большие преимущества перед механи-
ческим. Оно практически безынерционно, позволяет формиро-
196
вать диаграмму направленности требуемой формы, подавлять
излучение и прием в нежелательных направлениях Встроен-
ная в РЛС ЭВМ может управлять этими процессами с учетом
складывающейся обстановки
Примечательно, что элементы ФАР могут располагаться
не обязательно в строго регулярном порядке Их расположе-
ние может быть определено профилем сооружения, на кото-
ром они установлены (например, фюзеляжем и крыльями
самолета, палубными сооружениями корабля и даже рель-
ефом местности) ЭВМ, сопряженная с такой решеткой, «уч-
тет» реальные фазовые соотношения и сформирует диаграм-
му направленности, близкую к требуемой.
Число элементов фазированной антенной решетки опреде-
ляется ее габаритами, стоимостью, быстродействием ЭВМ
и может составлять тысячи и десятки тысяч
По видимому, по мере совершенствования технологии
и возрастания быстродействия и емкости памяти цифровых
ЭВМ такие системы будут решать все более сложные задачи
и станут основным типом радиотехнических систем простран-
ственно-временной обработки сигналов
В ходе рассмотрения перспектив развития радиоэлектро-
ники неоднократно подчеркивалась важность применения
ЭВМ, как составной части радиотехнической системы. Глубо-
кое проникновение ЭВМ в радиотехнические системы являет-
ся ( утесIвенной особенностью их ратвигия В перспективе
роль ЭВМ в кипше ргтдиотехнических систем и комплексов
будет все более отачителытой Основное на«качение ЭВМ со-
стоит в управлении режимом работы радиосистемы и в обра-
ботке информации В наиболее совершенных системах ис-
пользуют ЭВМ для адаптации, т. е для автоматического
приспособления алгоритма работы системы с целью обеспече-
ния иаилучших показателей в изменяющихся условиях.
Что же сдерживает более полное внедрение цифровых
ЭВМ в радиотехнические < ттстемы ? В первую очередь ограни-
ченность их быстродействии, стоимость, а в ряде случаев
масса, габариты, потребляемая мощность. Весьма часто об-
работка информации и управление должны осуществляться
в реальном масштабе времени Цифровая ЭВМ в отличие от
аналотовой требует, как правило, «начитеньно большего вре-
мени для обработки информации и, следовательно, принятия
решения при управлении Требуемое время возрастает с уве-
личением объема данных, т. е. По мере повышения точности,
гибкости алгоритмов и т. д. По мере совершенствования схе-
мотехнических решений и технологии повышается быстродей-
ствие цифровых ЭВМ, увеличивается емкость их памяти,
197
а также создается более эффективное математическое обес-
печение.
За цифровыми информационными радиосистемами боль-
шое будущее. Одиако из этого не должен следовать вывод
о том, что аналоговым системам не остается места. Это не
так, хотя бы потому, что главный потребитель информации —
человек — воспринимает ее не только в цифровом, но и в ана-
логовом виде. Цифровая обработка имеет и недостатки по
сравнению с аналоговой. Поэтому, скорее всего, и в дальней-
шем информационные системы будут комбинированными, ос-
нованными как на аналоговых принципах действия, так и на
цифровых.
Как уже отмечалось, достоинством аналоговых систем
обработки информации является то, что результаты выдают-
ся в реальном масштабе времени, т. е. практически без за-
держки. Используя новые физические явления и более со-
вершенные технологии, ученые ведут интенсивный поиск эф-
фективных алгоритмов и технических средств аналогового
управления электрическими колебаниями, участвующими
в информационном процессе, т. е. устройств для формирова-
ния прецизионных законов модуляции, выделения сигналов
на фоне помех и др. Поиск приводит к интересным и обнаде-
живающим результатам. Создаются функциональные устрой-
ства принципиально нового типа, основанные на распростра-
нении поверхностных акустических волн в ультразвуковых
линиях задержки, на принципах взаимодействия возбужден-
ной механическими колебаниями оптической среды со све-
товым потоком. Интересны устройства, в которых использует-
ся резонанс в магнитных и других средах. Применение таких
устройств в ряде практически важных случаев может ока-
заться единственно возможным. Радиоинженеры здесь еще
не сказали последнего слова.
Еще одной весьма заметной тенденцией развития радио-
систем и устройств является постоянное повышение их по-
тенциала. Под потенциалом понимают совокупность трех по-
казателей: мощности передатчика, чувствительности прием-
ника и коэффициента усиления антенн. Именно эти факторы
в основном определяют дальность действия радиосистем. За
дальность действия, как и за снижение потребляемой мощно-
сти, уменьшение массы, габаритов, стоимости, повышение
надежности, разработчики радиоаппаратуры и систем ведут
непрерывную «борьбу».
Единого рецепта решения данных задач не существует.
В зависимости от конкретного назначения системы повыше-
ние ее потенциала может происходить путем улучшения каж-
198
дого из трех показателей. В этом и проявляется искусство
радиоинженера. Можно, например, увеличивать мощность
передатчика, однако если передатчик должен находиться на
борту самолета и тем более внутри спускаемого инопланетно-
го аппарата, то при этом действуют жесткие ограничения на
массу, габариты, потребляемую энергию. Следовательно,
в таком случае должны быть испробованы другие возможно-
сти, например снижение уровня внутреннего шума и, если
позволяют условия размещения, увеличение площади антенн.
Ведется поиск эффективных способов усиления слабых
сигналов и выделения их из помех. Здесь для радиоинженера
необозримое поле деятельности, в которой ои использует
достижения физики (например, полупроводниковые и кванто-
вые приборы для генерации и усиления колебаний), криоген-
ной техники (глубокое охлаждение элементов усилителей,
ответственных за уровень внутреннего шума), точной механи-
ки (надежные конструкции антенных устройств), технологии
(масса, габариты, надежность) и т. д.
Повышается плотность компоновки РЭА, используются
функционально законченные изделия в интегральном испол-
нении. Хотя электровакуумные приборы еще используют и бу-
дут использовать в будущем, эпоха их господства как основ-
ных активных элементов радиоэлектронных аппаратов оста-
лась позади Позади и эпоха юсподства пришедших им иа
смену дискретных полупроводниковых приборов. Современ-
ные устройства в сочетании с миниатюрными устройствами
СВЧ иа базе пленочной технологии позволяют реализовать
очень компактные и надежные системы. Дальнейший про-
гресс в этой области связан с совершенствованием техноло-
гии. Однако наряду с технологическими первостепенное зна-
чение имеет решение схемотехнических задач, приводящее
в конечном счете к оптимальной структуре. Опираясь иа
дооижеиия физики и современные технологии, радиоинжене-
ры будут со1даваи> функционально законченные системы
и устройства с высокой плотностью компоновки.
Перед радиоэлектроникой и ее творцами — учеными и ин-
женерами— встают все более сложные и ответственные за-
дачи. Как же на эту общую тенденцию будет отзываться
высшее радиотехническое образование, какие изменения в его
методике и содержании можно предвидеть?
Вьв шее образование в нашей стране очень чувствительно
к запросам практики. В связи с этим ожидаемые задачи
и перспективы развития радиоэлектроники внесут как новое
содержание, так и новые формы в подготовку радиоинже-
неров. В первую очередь следует предполагать еще более
199
глубокую фундаментальную подготовку. Главные направле-
ния развития высшего образования определены документами
XXVII съезда КПСС. Более конкретные задачи поставлены
в «Основных направлениях перестройки высшего и среднего
специального образования в стране».
В настоящее время наша специальность имеет хорошую
научную базу. Однако новые задачи потребуют корректи-
ровки объема и содержания базовых дисциплин. Понадобит-
ся углубить и расширить подготовку радиоинженеров по
физике. Необходимо, чтобы методы физико-математической
подготовки надежно вооружали будущих специалистов при
решении нестандартных научно-технических задач.
Сила науки в ее массовости, в ее лидерах, в ее связи
с практикой. Это означает, что необходимо постоянно за-
ботиться о пополнении рядов ученых в области радиоэлектро-
ники. Хороший фундамент высшего радиотехнического обра-
зования — это одна из важнейших предпосылок того, что
в сфере инженерной деятельности будут появляться ростки
новых научных решений, методов и направлений, в результа-
те чего будет происходить процесс пополнения коллективов
промышленных предприятий и научных учреждений новыми
кадрами ученых. Очень важно, чтобы расширялся заводской
сектор науки. Высшая радиотехническая школа должна быть
надежной базой развития науки.
Овладение инженерными дисциплинами радиоэлектрон-
ной специальности должно приводить студентов к постановке
новых технических задач и отысканию методов их решения.
Возрастет роль вычислительной техники как средства расче-
та, моделирования, оптимизации инженерных решений, как
неотъемлемой части радиотехнической системы. Инженерные
дисциплины будут вооружать студентов методами системного
проектирования, основанного иа комплексном подходе к по-
иску наилучшего инженерного решения и на учете взаимосвя-
зи показателей качества системы, взаимодействия входящих
в нее подсистем и устройств. В ходе учебы студент будет
знакомиться с принципами, методами и примерами практиче-
ских реализаций систем автоматизированного проектирова-
ния (САПР) радиоаппаратуры.
Возрастет удельный вес самостоятельной работы студен-
тов как главного средства развития творческого подхода при
решении инженерных задач и при получении новых научных
результатов. С этой целью будут и далее совершенствоваться
такие виды учебного процесса, как лабораторный практикум,
учебные научные исследования, проектирование. Совершенст-
вование будет идти в направлении интеграции этих и других
200
видов работ с целью повышения их эффективности и эконо-
мии бюджета времени студентов, а также в направлении
максимального приближения содержания и методики работы
к условиям, соответствующим реальной деятельности в сфере
производства и науки. Выполнение крупных заданий, рассчи-
танных на углубление теоретических познаний и проведение
самостоятельных исследований, построение лабораторного
образца прибора и его экспериментальная проверка, наконец,
проектирование и разработка элементов конструкций,— так,
по-видимому, в идеале должна проводиться организация са-
мостоятельной работы студентов на радиотехнических фа-
культетах.
Такая работа должна быть подчинена единому плану
и может быть рассчитана на несколько семестров. Комплекс-
ные задания целесообразно давать студентам старших кур-
сов, овладевшим значительными специальными знаниями,
которые можно направить в руслб активной регенерации.
Такому развитию учебного процесса должны способствовать
постоянно углубляющиеся прямые связи вузов с промышлен-
ными и научно-исследовательскими организациями.
В учебном процессе будущего возрастет значение лекций,
которые, как и ранее, будут оставаться главным видом учеб-
ного процесса, определяющим его содержание и уровень.
Лекции во все большей степени будут являться средством
раскрытия фундаментальных положений теории, общих мето-
дов решения теоретических и инженерных задач, а также
демонстрации примеров.
Лекции помогут студентам увидеть под различными
углами зрения состояние и перспективы развития науки
и техники по избранной специальности, поставят перед ними
актуальные нерешенные задачи.
Возрастет вооруженность учебного процесса технически-
ми средст вами. Роль ЭВМ будет многогранной: автомати-
зированное программирование задач, моделирование
устройств, систем и явлений, обучение и контроль знаний. Это
должно привести к качественным изменениям в учебном про-
цессе, поднять его на новый уровень. Качественное совершен-
ствование подготовки специалистов будет происходить в ре-
зультате поиска новых форм обучения, улучшения содержа-
ния и методов обучения в высшей школе.
Можно отметить, что многие ученые и исследователи
прошлого, достигшие выдающихся результатов в своей основ-
ной деятельности, имели широкий кругозор, являлись цените-
лями искусства, знатоками истории, литературы, владели
иностранными языками. Это и понятно, ибо творческий порыв
201
в немалой степени побуждается глубинными процессами по-
знания прекрасного, уровнем общей культуры.
Не исключено, что, в частности, именно по этой причине
в мире в настоящее время наблюдается гуманитаризация тех-
нического образования Это отмечалось еще на VI Конгрессе
Международной ассоциации университетов (МАУ), прохо-
дившем в Москве в 1975 г. В нашем обществе гармоничное
развитие личности является одной из краеугольных проблем,
вытекающей из сущности общества и его целей. Поэтому при
обучении в вузе студенты должны получать не только про-
фессиональную подготовку, но и формироваться как гармо-
нично развитые, общественно активные личности, сочетаю-
щие в себе духовное богатство, моральную чистоту и физиче-
ское совершенство. Звание радиоинженера, как и инженера
в других областях техники, должно означать широту интере-
сов и общую культуру личности. В процессе ее формирования
в ряду таких важных факторов, как коллектив и семья, осо-
бую роль играет учитель. Пример учителя всегда был и оста-
нется важным фактором развития личности Непосредствен-
ное общение с учителем позволяет ученику в лучшей степе-
ни раскрыть свои индивидуальные возможности. Выступая
с докладом на VI Конгрессе МАУ, академик Р В. Хохлов
аргументированно развивал тезис об индивидуализации обу-
чения как существенной черте высшего образования на рубе-
же XXI в. С его мнением нельзя не согласиться Совершенст-
вование методов обучения позволит в конечном счете вы-
свободить время для таких видов занятий, при которых
происходит непосредственное общение студента и преподава-
теля,— семинаров, совместное выполнение научных исследо-
ваний, работы над проектами новой техники и т д.
Высшее техническое образование и в будущем останется
массовым. Но при этом будет развиваться и индивидуализа-
ция учебно-воспитательного процесса, в основе которой будет
находиться творческий союз высококвалифицированного пре-
подавателя и студента. В результате звание радиоинженера
сделается еще более авторитетным.
Избравшего радиотехническую специальность ожидает
увлекательная перспектива учебы и работы в одной из пере-
довых областей науки и техники
ПОСЛЕСЛОВИЕ
Знакомство со специальностью по данной книге является не более
чем предварительным Ваши знания, читатель, будут непрерывно уг-
лубляться в течение всего периода обучения, приобретая новое качест-
во, именуемое профессионализмом Хорошо известно, что освоение
нового, как и вообще процесс познания, невозможно без «встроенной»
системы контроля Особенно хорошо, когда контроль знаний и приоб-
ретения умений идет не только «извне», но и «изнутри» Последнее
означает, что обучающийся сам себе ставит вопросы Они неизбежно
должны возникать, и их не следует игнорировать Они могут иметь
существенно разное происхождение Вопросы могут являться след-
ствием плохого усвоения предшествующего материала и недоста-
точной подготовки, а иногда возникать в результате плохого изложе-
ния материала, в недоступной для понимания форме В этих случаях,
выражаясь профессионально, имеется неудовлетворительное согласо-
вание источника сообщений с получателем Подобные явления при
правильной организации процесса обучения должны быть скорее
исключением
Другая категория вопросов и задач, естественным образом встаю-
щих в процессе познания,— это результат проявления любознатель-
ности, творческой инициативы Если выражаться обобщенно, то они
могут быть сведены к следующим «А что будет, если ?» или «А ие
противоречит ли такой то вывод такому то основному принципу?».
Такого рода вопросы обычно свидетельствуют о приемлемом уровне
подготовки
Критическое начало в познавательной деятельности — это двига-
тель познания Одним из примеров, ставшим классическим, стала
«история» освоения коротких радиоволн Полагая, что эти радио-
волны, как и свет, распространяются в первом приближении прямо-
линейно, ранние исследователи пришли к выводу, что с их помощью
невозможно обеспечить радиосвязь за пределами «прямой видимости»
из-за кривизны поверхности Земли По этой причине их сочли не-
перспективными и отдали коротковолновый (КВ) диапазон радио-
любителям И именно р.|диолюб|||елн (0 первыми у< i ановили даль-
нюю радшк пи ш oiiponepi пув п< рвов ш.ыы|ы< ошибочные в и ляды на
эту проблему Чю радшк вя я, па коро|ких волнах оказалась возмож-
ной, читатель теперь знает, потому что наука теоретически и экспери-
ментально сумела объяснить этот феномен В радиотехнике есть
и другие примеры, когда опровергались, казалось бы, убедительные
научные суждения Так, между прочим, было и с частотной модуля-
цией
Новые теории создаются не часто, но вся практическая инже-
нерная деятельность состоит в критическом анализе и преодолении
противоречий Поэтому, читатель, обращайте внимание на «узкие»
места, на «несуразности», на размерности физических величин, на
нарушения логических связей между начальными установками анали-
за или проектирования и результатами Такую привычку следует
вырабатывать сразу, не откладывая это до «лучших времен»
Чтобы Вы, читатель, смогли попробовать свои силы, проявить
203
«любознательность», предлагаем для размышления (либо, что не
исключено, для количественного анализа) задачи, которые для кого-то
из вас могут оказаться интересными.
1.	В книге обсуждалась тема диапазонов радиоволн. Примени-
тельно к актуальным задачам освоения космоса, вероятно, не без-
различно, какой или какие диапазоны было бы целесообразно исполь-
зовать. Хотелось бы уяснить факторы, влияющие на выбор длин волн
в этом случае. Кстати, никогда не приходилось слышать, чтобы для
этого были использованы длинные, средние или короткие волны. Ведь
это чем-то обусловлено, не так ли? Хотелось бы также понять,
в каких диапазонах радиоволн можно обеспечить связь между косми-
ческими аппаратами.
2.	Ионосфера оказалась весьма важным фактором, определяю-
щим возможности построения линий радиосвязи между объектами,
установленными на Земле. (Этот вопрос рассмотрен в книге.) Как
можно было бы представить способ построения радиосистемы, пред-
назначенной для изучения свойств ионосферы? Какие диапазоны
радиоволн были бы в этом случае приемлемы, а какие, возможно, не
допустимы?
3.	Автоматическая регулировка усиления (АРУ) в радиовеща-
тельных приемниках предназначена для стабилизации громкости
при изменчивости условий распространения. Следовательно, АРУ
связана с мощностью сигнала. Но на коротких волнах в основном
используют амплитудную модуляцию, в результате которой мощность
сигнала не остается постоянной, а изменяется в соответствии с переда-
ваемым сообщением. Почему же АРУ не реагирует на модуляцию
сигнала, «не снимает» ее, а, наоборот, улучшает качество радио-
приема?
4.	По-видимому, порочной является постановка задачи, если
ожидаемый ответ не сообразуется с законом сохранения энергии.
Представим себе конденсатор заданной емкости, заряженный до
некоторого напряжения. Нетрудно подсчитать энергию, запасенную
в нем. Присоединим, далее, параллельно заряженному конденсатору
другой, не заряженный. Если считать, что емкости конденсаторов
одинаковы, заряды распределятся поровну между ними, то напряже-
ние уменьшится вдвое. При этом энергия, запасенная теперь уже
системой из двух конденсаторов, окажется в два раза меньше пер-
воначальной. Куда же делась другая ее половина?
Подобных задач может быть бесчисленное множество. Их харак-
тер и направленность реально определяются особенностями мышления
индивидуума, уровнем подготовки и общим кругозором и могут яв-
ляться предметом специального исследования. Ограничимся поэтому
этими четырьмя, как может оказаться для многих, тривиальными
примерами. Не будем навязчивыми и предоставим читателям самим
решить, как распорядиться своими знаниями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	80 лет радио /Под ред. А. Д. Фортушенко.— М.: Связь, 1975.
2.	Бренев И. В. Начало радиотехники в России.— М.: Сов.
радио, 1975.
3.	Карцев В. П. Приключения великих уравнений.— М.: Зна-
ние, 1978.
4.	Румпф К. Г. Барабаны, телефоны, транзисторы. Пер. с
нем.— М.: Мнр, 1974.
5.	Мейзда Ф. Интегральные схемы. Пер. с англ.— М.: Мир, 1981.
6.	Мясников В. А., Майоров С. А., Новиков Г. И. ЭВМ для
всех.— М.: Знание, 1980.
7.	Гутер Р. С., Полунов Ю. Л. От абака до компьютера.— М.:
Знание, 1981.
8.	Петрович Н. Т. Беседы об изобретательстве.— М.: Молодая
гвардия, 1978.
9.	Сухотии А. К. Парадоксы науки.— М.: Молодая гвардия,
1978.
10.	Приходько П. Т. Путь в науку.— М.: Знание, 1977.
11.	Гуткин Л. С. Современная радиоэлектроника и ее про-
блемы.— М.: Сов. радио, 1980.
12.	В начале творческого пути. Советы студентам технических
вузов: Метод, пособие /И. Н. Орлов, В. Г. Герасимов, П. Г. Грудин-
ский и др., Под ред. В. И. Добрыниной.— М.: Высшая школа, 1986.
13.	Сифоров В. И., Чистяков Н. И., Плонский А. Ф. Твоя наука
радиоэлектроника.— М.: Знание, 1974.
14.	Лосев А. К. Введение в специальность «Радиотехника».— М.:
Высшая школа, 1980.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................... 6
Глава 1.	Основные принципы	радиотехники.................. 8
1.1	С чего начинается	радиотехника................... 8
1.2.	Как возникает поле	излучения..................... 9
1.3.	Простые антенны................................... 13
1.4.	Как излучающая антенна взаимодействует со средой 16
1.5.	Особенности образования радиолиний на различных
частотах.............................................. 21
1.6.	Сообщения и их отправление радиопередатчиком 29
1.7.	Процессы в радиоприемнике. Радиотехническая си-
стема связи........................................... 35
1.8.	Как осуществляются основные радиотехнические
процессы.............................................. 38
1 9.	Радиотехнические системы различного назначения	44
1.10.	Пример устройства радиотехнической системы: си-
стема телевидения..................................... 52
1.11.	Радиотехника сегодня............................ 58
Г лава 2.	От необъяснимых явлений до великого изобретения	65
2.1.	Зачем инженеру знать историю..................... 65
2.2.	Возникновение науки об электросвязи ............. 66
2.3.	От зари радиотехники до великих уравнений ...	69
2.4.	Эксперимент — критерий истины.................... 71
2.5.	А. С. Попов — изобретатель радио................. 73
2.6.	Радиотехника после Великой Октябрьской социали-
стической революции................................... 75
2.7.	Пионеры отечественной радиотехники............... 78
Глава 3. Элементная база радиоэлектронной аппаратуры 84
3.1.	Материалы, компоненты, устройства................ 84
3.2.	Классификация электрорадиоэлементов.............. 86
3.3.	Электровакуумные приборы......................... 89
3.4.	Газоразрядные приборы............................ 92
3.5.	Полупроводниковые приборы........................ 94
3.6.	Линейные интегральные схемы...................... 99
3.7.	Цифровые интегральные схемы..................... 101
3.8.	Пассивные электрорадиоэлементы.................. 104
Г лава 4.	Наши помощники — ЭВМ............................ НО
4.1.	Что может делать ЭВМ............................. НО
4.2.	Как устроена и работает ЭВМ..................... 111
4.3.	Языки программирования.......................... 115
4.4.	Операционные системы ЭВМ........................ 118
4.5.	Микропроцессорные ЭВМ и микрокалькуляторы 121
4.6.	Научные и инженерные автоматизированные систе-
мы — АСНИ и САПР..................................... 123
206
4.7.	Области применения больших ЭВМ и микропроцессо-
ров в радиоэлектронике............................... 126
Глава 5. Наука и производство радиоаппаратуры.............. 129
5.1.	Инженер в научно-производственном цикле. . . .	129
5.2.	Основные этапы производственного процесса . . .	131
5.3.	Замысел — представление об изделии.................132
5.4.	Проектирование — оптимизация решения ....	136
5.5.	Изготовление (производство) изделий.......... 141
Глава 6.	Радиотехническая отрасль народного	хозяйства	144
6.1.	Что такое отрасль............................ 144
6.2.	Организация и взаимодействие промышленных пред-
приятий ............................................. 146
6.3.	Научно-производственные объединения..........150
6.4.	Автоматизированные системы................... 152
6.5.	Ответственность за качество.................. 155
Глава 7.	На пути к званию радиоинженера.............. 157
7.1.	Быть радиоинженером — это не просто, но очень ув-
лекательно .......................................... 157
7.2.	Высшая школа в системе народного хозяйства	.	.	.	164
7.3.	Учебно-научный комплекс института............166
7.4.	Основные принципы организации учебно-воспита-
тельного процесса................................. 168
7.5.	Физическая культура и спорт в жизни студента	.	.	.	183
7.6.	Государственный экзамен на зрелость и ближайшие
перспективы.......................................... 184
Глава 8. Наша специальность и техника накануне третьего
тысячелетия............................................... 189
Послесловие................................................ 203
Список литературы...........................................205
Зиновьев Андрей Леонидович
Филиппов Леонид Иванович
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
РАДИОИНЖЕНЕРА
Заведующий редакцией В. И. Трефилов. Редактор Е. В Вязова. Младший
редактор В. В. Пащенкова. Художник В. В. Гарбузов. Художественный ре-
дактор Т. М. Скворцова. Технический редактор Е. И. Герасимова. Корректор
В. В. Кожуткина
ИБ № 7392
Изд. № ЭР-486 Сдано в набор 10.1188. Подписано в печать 17.05 89.
Т—07805. Формат 84Х1081/зз. Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная.
Печать высокая. Объем 10,92 усл. печ. л. 11,34 усл. кр.-отт. 11,67 уч.-изд. л.
Тираж 75 000 экз. Зак. № 1825. Цена 60 коп.
Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул.,
д. 29/14.
Ордена Октябрьской Революции, ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградское производственно-техническое объединение «Печатный Двор»
имени А. М. Горького при Госкомиздате СССР. 197136, Ленинград, П-136,
Чкаловский пр., 15.