Storia della radio

Invenzione

L’idea della comunicazione wireless precede la scoperta della “radio” con esperimenti di “telegrafia senza fili” tramite induzione induttiva e capacitiva e trasmissione attraverso il terreno, l’acqua e persino i binari del treno dal 1830 in poi. James Clerk Maxwell mostrò in forma teorica e matematica nel 1864 che le onde elettromagnetiche potevano propagarsi attraverso lo spazio libero., È probabile che la prima trasmissione intenzionale di un segnale per mezzo di onde elettromagnetiche sia stata eseguita in un esperimento di David Edward Hughes intorno al 1880, sebbene questa fosse considerata induzione all’epoca. Nel 1888 Heinrich Rudolf Hertz è stato in grado di dimostrare in modo conclusivo trasmesso onde elettromagnetiche nell’aria in un esperimento che conferma la teoria di Maxwell di elettromagnetismo.,

Dopo la scoperta di queste “onde Hertziane” (sarebbe quasi 20 anni per il termine “radio” per essere universalmente adottato per questo tipo di radiazione elettromagnetica) molti scienziati e inventori sperimentato la trasmissione e la rilevazione delle onde Hertziane., La teoria di Maxwell che mostra che la luce e le onde elettromagnetiche Hertzian erano lo stesso fenomeno a diverse lunghezze d “onda led scienziati” Maxwellian ” come John Perry, Frederick Thomas Trouton e Alexander Trotter di assumere che sarebbe analogo alla luce ottica. L’ingegnere serbo-americano Nikola Tesla (che nel 1893 propose un sistema di conduzione terrestre di potenza/comunicazione wireless simile alla radio) considerò le onde hertziane relativamente inutili per il suo sistema poiché la “luce” non poteva trasmettere oltre la linea di vista., Nel 1892 il fisico William Crookes scrisse sulle possibilità della telegrafia senza fili basata sulle onde hertziane. Altri, come Sir Oliver Lodge, Jagadish Chandra Bose, e Alexander Popov sono stati coinvolti nello sviluppo di componenti e teoria coinvolti con la trasmissione e la ricezione di onde elettromagnetiche nell’aria per il proprio lavoro teorico.

Nel corso di diversi anni a partire dal 1894 l’inventore italiano Guglielmo Marconi costruì il primo sistema di telegrafia senza fili completo e di successo commerciale basato su onde hertziane aviotrasportate (trasmissione radio)., Marconi dimostrò l’applicazione della radio nelle comunicazioni militari e marine e avviò una società per lo sviluppo e la propagazione di servizi e attrezzature di comunicazione radio.

19 ° secolo

Il significato e l’uso della parola “radio” si è sviluppato in parallelo con gli sviluppi nel campo delle comunicazioni e può essere visto per avere tre fasi distinte: onde elettromagnetiche e sperimentazione; comunicazione wireless e sviluppo tecnico; e radiodiffusione e commercializzazione.,

In un 1864 presentazione, pubblicata nel 1865, James Clerk Maxwell proposto teorie dell’elettromagnetismo, con dimostrazioni matematiche, che ha mostrato che la luce e previsto che la radio e raggi x sono stati tutti i tipi di onde elettromagnetiche che si propagano attraverso lo spazio libero., Nel 1886-88 Heinrich Rudolf Hertz condusse una serie di esperimenti che dimostrarono l’esistenza delle onde elettromagnetiche di Maxwell, usando una frequenza in quello che in seguito sarebbe stato chiamato lo spettro radio. Molti individui-inventori, ingegneri, sviluppatori e uomini d”affari—costruito sistemi basati sulla propria comprensione di questi e di altri fenomeni, alcuni precedenti Maxwell e le scoperte di Hertz. Così” telegrafia senza fili “e sistemi basati su onde radio possono essere attribuiti a più “inventori”., Lo sviluppo da una dimostrazione di laboratorio a un’entità commerciale ha attraversato diversi decenni e ha richiesto gli sforzi di molti professionisti.

Nel 1878, David E. Hughes notò che le scintille potevano essere udite in un ricevitore telefonico quando sperimentava con il suo microfono in carbonio. Ha sviluppato ulteriormente questo rilevatore a base di carbonio e alla fine ha potuto rilevare segnali su poche centinaia di metri. Ha dimostrato la sua scoperta alla Royal Society nel 1880, ma è stato detto che era solo induzione, e quindi abbandonato ulteriori ricerche., Thomas Edison si imbatté nel fenomeno elettromagnetico mentre sperimentava un telegrafo a Menlo Park. Notò un effetto di trasmissione inspiegabile mentre sperimentava un telegrafo. Si riferì a questo come forza eterica in un annuncio il 28 novembre 1875. Elihu Thomson ha pubblicato le sue scoperte sulla nuova”forza “di Edison, attribuendola nuovamente all’induzione, una spiegazione che Edison ha accettato. Edison sarebbe andato il prossimo anno per eliminare gli Stati Uniti., Brevetto 465,971 su un sistema di comunicazione elettrica senza fili tra navi basato su accoppiamento elettrostatico utilizzando l’acqua e terminali elevati. Anche se questo non era un sistema radio, Edison avrebbe venduto i suoi diritti di brevetto al suo amico Guglielmo Marconi presso la Marconi Company nel 1903, piuttosto che un altro interessato che potrebbe finire per lavorare contro gli interessi di Marconi.

Onde hertziane

Tra il 1886 e il 1888 Heinrich Rudolf Hertz pubblicò i risultati dei suoi esperimenti in cui era in grado di trasmettere onde elettromagnetiche (onde radio) attraverso l’aria, dimostrando la teoria elettromagnetica di Maxwell. Pertanto, date le scoperte complete di Hertz, le onde radio furono chiamate “onde hertziane”., Tra il 1890 e il 1892 fisici come John Perry, Frederick Thomas Trouton e William Crookes proposero onde elettromagnetiche o hertziane come ausilio alla navigazione o mezzo di comunicazione, con Crookes che scrisse sulle possibilità della telegrafia senza fili basata sulle onde hertziane nel 1892.

In una conferenza sul lavoro di Hertz, poco dopo la sua morte, i professori Oliver Lodge e Alexander Muirhead dimostrarono la segnalazione wireless usando le onde Hertziane (radio) nel lecture theatre del Museo di Storia Naturale dell’Università di Oxford il 14 agosto 1894., Durante la dimostrazione le onde radio furono inviate dal vicino edificio del Clarendon Laboratory e ricevute da apparecchi nel teatro delle conferenze.

Basandosi sul lavoro di Lodge, il fisico indiano bengalese Jagadish Chandra Bose accese la polvere da sparo e suonò un campanello a distanza, usando microonde a lunghezza d’onda millimetrica, in una dimostrazione pubblica del novembre 1894 al Municipio di Calcutta, in India. Bose ha scritto in un saggio bengalese, “Adrisya Alok” (“Luce invisibile”), ” La luce invisibile può facilmente passare attraverso muri di mattoni, edifici ecc., Pertanto, i messaggi possono essere trasmessi per mezzo di esso senza la mediazione di fili.”Il primo articolo scientifico di Bose,” Sulla polarizzazione dei raggi elettrici mediante cristalli a doppia rifrazione ” fu comunicato alla Società Asiatica del Bengala nel maggio 1895.

In seguito, Bose ha prodotto una serie di articoli in inglese, uno dopo l’altro. Il suo secondo documento fu comunicato alla Royal Society di Londra da Lord Rayleigh nell’ottobre del 1895. Nel dicembre 1895, il London journal The Electrician (Vol. 36) pubblicato carta di Bose, “Su un nuovo elettro-polariscopio”., A quel tempo, la parola “coherer”, coniata da Lodge, era usata nel mondo di lingua inglese per indicare ricevitori o rivelatori di onde hertziane. L’elettricista (dicembre 1895) prontamente commentato coherer di Bose. L’inglese (18 gennaio 1896) citò L’elettricista e commentò così: “Se il professor Bose riuscisse a perfezionare e brevettare il suo “Coherer”, potremmo col tempo vedere l’intero sistema di illuminazione costiera in tutto il mondo navigabile rivoluzionato da uno scienziato indiano bengalese che lavorava da solo nel nostro laboratorio del Presidency College., Bose progettò di” perfezionare il suo coherer”, ma non pensò mai di brevettarlo.

Nel 1895, conducendo esperimenti sulla falsariga della ricerca di Hertz, Alexander Stepanovich Popov costruì il suo primo ricevitore radio, che conteneva un coherer. Popover perfezionò ulteriormente la sua invenzione come rivelatore di fulmini e lo presentò alla Russian Physical and Chemical Society il 7 maggio 1895. Una rappresentazione del rivelatore di fulmini è stata stampata nel Journal of the Russian Physical and Chemical Society lo stesso anno (pubblicazione del verbale 15/201 di questa sessione – numero di dicembre della rivista RPCS)., Una precedente descrizione del dispositivo fu data da Dmitry Aleksandrovich Lachinov nel luglio 1895 nella seconda edizione del suo corso “Fondamenti di Meteorologia e Climatologia”, che fu il primo corso del genere in Russia. Il ricevitore di Popov è stato creato sulla base migliorata del ricevitore di Lodge e originariamente destinato alla riproduzione dei suoi esperimenti.

Guglielmo Marconi

Nel 1894, il giovane inventore italiano Guglielmo Marconi iniziò a lavorare sull’idea di costruire sistemi di trasmissione wireless a lunga distanza basati sull’uso di onde hertziane (onde radio), una linea di indagine che notò che altri inventori non sembravano perseguire., Marconi lesse la letteratura e usò le idee di altri che stavano sperimentando le onde radio, ma fece molto per sviluppare dispositivi come trasmettitori portatili e sistemi riceventi che potessero funzionare su lunghe distanze, trasformando quello che era essenzialmente un esperimento di laboratorio in un utile sistema di comunicazione. Nell’agosto del 1895, Marconi stava testando sul campo il suo sistema, ma anche con miglioramenti era in grado di trasmettere segnali solo fino a mezzo miglio, una distanza che Oliver Lodge aveva predetto nel 1894 come la massima distanza di trasmissione per le onde radio., Marconi alzò l’altezza della sua antenna e colpì l’idea di mettere a terra il suo trasmettitore e il suo ricevitore. Con questi miglioramenti il sistema era in grado di trasmettere segnali fino a 2 miglia (3,2 km) e sulle colline. Apparato sperimentale di Marconi dimostrato di essere il primo sistema di trasmissione radio ingegneria-completo, commercialmente successo. L’apparato di Marconi è anche accreditato per aver salvato le 700 persone sopravvissute al tragico disastro del Titanic.,

Nel 1896, Marconi ricevette il brevetto britannico 12039, Miglioramenti nella trasmissione di impulsi elettrici e segnali e negli apparati, il primo brevetto mai rilasciato per un sistema telegrafico wireless a base di onde hertziane (onde radio). Nel 1897 fondò una stazione radio sull’isola di Wight, in Inghilterra. Marconi aprì la sua fabbrica “wireless” nell’ex fabbrica di seta di Hall Street, Chelmsford, in Inghilterra, nel 1898, impiegando circa 60 persone. Poco dopo il 1900, Marconi detenne i diritti di brevetto per la radio., Marconi avrebbe vinto il premio Nobel per la fisica nel 1909 e avrebbe avuto più successo di qualsiasi altro inventore nella sua capacità di commercializzare la radio e le sue apparecchiature associate in un business globale. Negli Stati Uniti alcuni dei suoi successivi perfezionamenti brevettati (ma non il suo brevetto radio originale) sarebbero stati ribaltati in un caso giudiziario del 1935 (confermato dalla Corte Suprema degli Stati Uniti nel 1943).

20 ° secolo

Nel 1900, il sacerdote brasiliano Roberto Landell de Moura trasmise la voce umana in modalità wireless., Secondo il giornale Jornal do Comercio (10 giugno 1900), condusse il suo primo esperimento pubblico il 3 giugno 1900, davanti ai giornalisti e al Console generale di Gran Bretagna, C.P. Lupton, a São Paulo, in Brasile, per una distanza di circa 8 chilometri (5,0 miglia). I punti di trasmissione e ricezione erano Alto de Santana e Paulista Avenue.

Un anno dopo quell’esperimento, de Moura ricevette il suo primo brevetto dal governo brasiliano., E “stato descritto come” attrezzature allo scopo di trasmissioni fonetiche attraverso lo spazio, terra e acqua elementi a distanza con o senza l ” uso di fili.”Quattro mesi dopo, sapendo che la sua invenzione aveva un valore reale, lasciò il Brasile per gli Stati Uniti con l’intento di brevettare la macchina presso l’Ufficio brevetti degli Stati Uniti a Washington, D. C.

Avendo poche risorse, dovette fare affidamento su amici per spingere il suo progetto., Nonostante la grande difficoltà, tre brevetti sono stati assegnati:” Il trasmettitore d’onda”(11 ottobre 1904), che è il precursore del ricetrasmettitore radio di oggi; “Il telefono senza fili” e il “Telegrafo senza fili”, entrambi datati 22 novembre 1904.

Il successivo avanzamento fu il vacuum tube detector, inventato dagli ingegneri Westinghouse., La vigilia di Natale del 1906, Reginald Fessenden usò un trasmettitore sincrono a scintilla rotante per la prima trasmissione radiofonica, da Ocean Bluff-Brant Rock, Massachusetts. Le navi in mare ascoltarono una trasmissione che includeva Fessenden che suonava O Holy Night sul violino e leggeva un passo della Bibbia. Questa è stata, a tutti gli effetti, la prima trasmissione di ciò che ora è noto come modulazione di ampiezza o radio AM.

Nel giugno del 1912 Marconi aprì la prima fabbrica di radio appositamente costruita al mondo a New Street Works a Chelmsford, in Inghilterra.,

Il primo programma di notizie radiofoniche fu trasmesso il 31 agosto 1920 dalla stazione 8MK di Detroit, Michigan, che sopravvive oggi come all-news format station WWJ sotto la proprietà della rete CBS. La prima stazione radio del college iniziò a trasmettere il 14 ottobre 1920 dall’Union College di Schenectady, New York sotto le lettere di chiamata personale di Wendell King, uno studente afro-americano della scuola.,

Quel mese 2ADD (rinominato WRUC nel 1947), andò in onda quello che si crede essere il primo spettacolo pubblico trasmesso negli Stati Uniti, una serie di concerti di giovedì sera inizialmente ascoltati entro un raggio di 100 miglia (160 km) e successivamente per un raggio di 1.000 miglia (1.600 km). Nel novembre 1920, andò in onda la prima trasmissione di un evento sportivo. Alle 21: 00 del 27 agosto 1920, la Sociedad Radio Argentina trasmise dal vivo l’opera Parsifal di Richard Wagner dal Teatro Coliseo nel centro di Buenos Aires. Solo una ventina di case in città avevano ricevitori per sintonizzare questo programma radiofonico., Nel frattempo, le trasmissioni di intrattenimento regolari iniziarono nel 1922 dal Marconi Research Centre di Writtle, in Inghilterra.

Anche le trasmissioni sportive iniziarono in questo periodo, inclusa la trasmissione radiofonica del college football di una partita di calcio West Virginia vs. Pittsburgh del 1921.

Uno dei primi sviluppi all’inizio del 20 ° secolo fu che gli aerei utilizzavano stazioni radio AM commerciali per la navigazione. Questo continuò fino ai primi anni 1960, quando i sistemi VOR si diffusero. Nei primi anni 1930, la singola banda laterale e la modulazione di frequenza furono inventate dagli operatori radioamatori., Entro la fine del decennio, sono state stabilite modalità commerciali. Radio è stato utilizzato per trasmettere immagini visibili come televisione già nel 1920. Trasmissioni televisive commerciali iniziato in Nord America e in Europa nel 1940.

Nel 1947 A&T commercializzato il servizio di telefonia mobile. Dal suo inizio a St. Louis nel 1946, AT & T ha poi introdotto il servizio di telefonia mobile in cento città e corridoi autostradali entro il 1948. Il servizio di telefonia mobile era una rarità con solo 5.000 clienti che effettuavano circa 30.000 chiamate ogni settimana., Poiché erano disponibili solo tre canali radio, solo tre clienti in una data città potevano effettuare chiamate di telefonia mobile contemporaneamente. Il servizio di telefonia mobile era costoso, costando US US 15 al mese, più $0,30-0,40 per chiamata locale, equivalente a (nel 2012 dollari USA) circa $176 al mese e $3,50–4,75 per chiamata. L’avanzato sistema di telefonia mobile analogico sistema di telefonia mobile cellulare, sviluppato da Bell Labs, è stato introdotto nelle Americhe nel 1978, ha dato molto più capacità. E ‘ stato il sistema di telefonia mobile analogico primario in Nord America (e in altre località) attraverso il 1980 e nel 2000.,

A seguito dello sviluppo della tecnologia a transistor, i transistor a giunzione bipolare hanno portato allo sviluppo della radio a transistor. Nel 1954, la Regency company introdusse una radio a transistor tascabile, la TR-1, alimentata da una “batteria standard da 22,5 V”.”Nel 1955, la neonata società Sony introdusse la sua prima radio transistor, la TR-55., Era abbastanza piccolo da stare in una tasca del giubbotto, alimentato da una piccola batteria. Era resistente, perché non aveva tubi a vuoto da bruciare. Nel 1957, Sony introdusse la TR-63, la prima radio a transistor prodotta in serie, che portò alla penetrazione sul mercato di massa delle radio a transistor. Nei successivi 20 anni, i transistor sostituirono quasi completamente i tubi ad eccezione dei trasmettitori ad alta potenza.

A metà degli anni 1960, la Radio Corporation of America (RCA) utilizzava transistor ad effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo (MOSFET) nei loro prodotti di consumo, tra cui radio FM, televisione e amplificatori., Metal-oxide-semiconductor (MOS) large-scale integration (LSI) ha fornito una soluzione pratica ed economica per la tecnologia radio, ed è stato utilizzato nei sistemi radio mobili dai primi anni 1970.

Nel 1963, la televisione a colori veniva trasmessa commercialmente (anche se non tutte le trasmissioni o i programmi erano a colori), e il primo satellite di comunicazione (radio), Telstar, Nel 1970, LORAN divenne il primo sistema di navigazione radio. Ben presto, la U. S. Navy sperimentò la navigazione satellitare, culminando nel lancio del Global Positioning System (GPS) constellation nel 1987.,

Lunghezza d’onda (metri) vs. frequenza (kilocicli, kilohertz)

Nei primi radio, e in misura limitata molto più tardi, il segnale di trasmissione della stazione radio è stato specificato in metri, riferendosi alla lunghezza d’onda, la lunghezza dell’onda radio. Questa è l’origine dei termini onda lunga, onda media e radio a onde corte. Porzioni dello spettro radio riservate per scopi specifici sono stati spesso indicati dalla lunghezza d’onda: la banda di 40 metri, utilizzata per radioamatori, per esempio., La relazione tra lunghezza d’onda e frequenza è reciproca: maggiore è la frequenza, minore è l’onda e viceversa.

Man mano che le apparecchiature progredivano, divenne possibile un controllo preciso della frequenza; le prime stazioni spesso non avevano una frequenza precisa, in quanto era influenzata dalla temperatura delle apparecchiature, tra gli altri fattori. Identificare un segnale radio dalla sua frequenza piuttosto che dalla sua lunghezza si dimostrò molto più pratico e utile, e a partire dal 1920 questo divenne il metodo usuale per identificare un segnale, specialmente negli Stati Uniti., Le frequenze specificate in numero di cicli al secondo (kilocicli, megacicli) sono state sostituite dalla designazione più specifica di hertz (cicli al secondo) circa 1965.

Era digitale

Nel 1970, la rete telefonica a lunga distanza degli Stati Uniti ha cominciato a transizione verso una rete telefonica digitale, impiegando radio digitali per molti dei suoi collegamenti. La transizione verso le reti di telecomunicazione digitali è stata abilitata da chip di circuiti integrati MOS a segnale misto che utilizzano tecnologie di modulazione a condensatore commutato (SC) e pulse-code modulation (PCM)., Alla fine del 1980, Asad Ali Abidi presso UCLA sviluppato RF CMOS (radio-frequency CMOS), un sistema ricetrasmettitore radio su un chip MOS IC a segnale misto, che ha permesso l’introduzione di elaborazione del segnale digitale nelle comunicazioni wireless.

Nel 1990, gli standard di codifica video discrete cosine Transform (DCT) abilitavano la trasmissione della televisione digitale (DTV) sia nei formati standard Definition TV (SDTV) che High-Definition TV (HDTV). Nei primi anni 1990, gli sperimentatori radioamatori iniziarono a utilizzare personal computer con schede audio per elaborare i segnali radio.,

Nel 1990, la rivoluzione wireless è iniziata, con l’avvento delle reti wireless digitali. È iniziato con l’introduzione di reti mobili cellulari digitali, abilitate da amplificatori di potenza RF LDMOS (power MOSFET) e circuiti CMOS RF. Nel 1994, l’esercito degli Stati Uniti e la DARPA lanciarono un progetto aggressivo e di successo per costruire una radio software-defined che può essere programmata per essere praticamente qualsiasi radio cambiando il suo programma software.

Le trasmissioni digitali iniziarono ad essere applicate alle trasmissioni commerciali alla fine degli anni 1990., Nel 1995, Digital Audio Broadcasting (DAB), uno standard radio digitale, lanciato in Europa. ISDB-S, uno standard televisivo digitale giapponese, è stato lanciato nel 1996, ed è stato successivamente seguito dallo standard radio digitale ISDB-T.

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