Historia radia
wynalazek
idea komunikacji bezprzewodowej poprzedza odkrycie „radia” eksperymentami w „telegrafii bezprzewodowej” poprzez indukcję indukcyjną i pojemnościową oraz transmisję przez ziemię, wodę, a nawet tory kolejowe od 1830 roku. James Clerk Maxwell pokazał w formie teoretycznej i matematycznej w 1864 roku, że fale elektromagnetyczne mogą propagować się w wolnej przestrzeni., Jest prawdopodobne, że pierwsza zamierzona transmisja sygnału za pomocą fal elektromagnetycznych została przeprowadzona w eksperymencie Davida Edwarda Hughesa około 1880 roku, chociaż w tym czasie uważano to za indukcję. W 1888 roku Heinrich Rudolf Hertz był w stanie jednoznacznie udowodnić przenoszone fale elektromagnetyczne w powietrzu w eksperymencie potwierdzającym teorię elektromagnetyzmu Maxwella.,
inżynier elektryk / wynalazca Guglielmo Marconi z nadajnikiem iskry (po prawej) i odbiornikiem koherer (po lewej) użył w niektórych swoich pierwszych transmisji radiotelegrafii dalekiego zasięgu w 1890 roku.
po odkryciu tych „fal Hertziańskich” (to byłoby potrzeba prawie 20 lat, aby termin „Radio” został powszechnie przyjęty dla tego typu promieniowania elektromagnetycznego) wielu naukowców i wynalazców eksperymentowało z transmitowaniem i wykrywaniem fal hertzowskich., Teoria Maxwella pokazująca, że światło i Hertzowskie fale elektromagnetyczne są tym samym zjawiskiem przy różnych długościach fal, doprowadziła naukowców Maxwella, takich jak John Perry, Frederick Thomas Trouton i Alexander Trotter, do założenia, że będą one analogiczne do światła optycznego. Serbski amerykański inżynier Nikola Tesla (który w 1893 roku zaproponował bezprzewodowy system przewodnictwa elektrycznego/komunikacyjnego podobny do radia) uznał fale Hertzowskie za stosunkowo bezużyteczne dla jego systemu, ponieważ „światło” nie mogło transmitować dalej niż linia wzroku., W 1892 fizyk William Crookes napisał o możliwościach telegrafii bezprzewodowej opartej na falach Hertzowskich. Inni, tacy jak Sir Oliver Lodge, Jagadish Chandra Bose i Alexander Popov, byli zaangażowani w rozwój komponentów i teorii związanych z transmisją i odbiorem fal elektromagnetycznych w powietrzu do własnych prac teoretycznych.
w ciągu kilku lat, począwszy od 1894 roku, włoski wynalazca Guglielmo Marconi zbudował pierwszy inżynieryjny kompletny, komercyjnie udany system telegrafii bezprzewodowej oparty na falach Hertza (transmisja radiowa)., Marconi zademonstrował zastosowanie radia w komunikacji wojskowej i morskiej i założył firmę zajmującą się rozwojem i propagacją usług i sprzętu radiokomunikacyjnego.
19th century
znaczenie i użycie słowa „radio” rozwinęło się równolegle z rozwojem w dziedzinie komunikacji i można zauważyć, że mają trzy odrębne fazy: fale elektromagnetyczne i eksperymenty; komunikacja bezprzewodowa i rozwój techniczny; oraz nadawanie radiowe i komercjalizacja.,
James Clerk Maxwell (1831-1879), twórca teorii elektromagnetyzmu
w Prezentacji z 1864 roku, opublikowanej w 1865 roku, James Clerk Maxwell zaproponował teorie elektromagnetyzmu, z dowodami matematycznymi, które pokazywały to światło i przewidywały, że promieniowanie radiowe i rentgenowskie były wszystkie rodzaje fal elektromagnetycznych propagujących się w wolnej przestrzeni., W latach 1886-88 Heinrich Rudolf Hertz przeprowadził serię eksperymentów, które dowiodły istnienia fal elektromagnetycznych Maxwella, wykorzystując częstotliwość w tzw. widmie radiowym. Wiele osób—wynalazców, inżynierów, programistów i biznesmenów-konstruowało systemy w oparciu o własne zrozumienie tych i innych zjawisk, niektóre poprzedzające odkrycia Maxwella i Hertza. Stąd „telegrafia bezprzewodowa” i systemy bazujące na falach radiowych mogą być przypisywane aż wielu „wynalazcom”., Rozwój od demonstracji laboratoryjnej do podmiotu komercyjnego trwał kilkadziesiąt lat i wymagał wysiłków wielu praktyków.
w 1878 roku David E. Hughes zauważył, że iskry można usłyszeć w odbiorniku telefonicznym podczas eksperymentów z jego węglowym mikrofonem. Opracował ten detektor oparty na węglu i ostatecznie mógł wykrywać sygnały na przestrzeni kilkuset metrów. W 1880 roku zademonstrował swoje odkrycie Royal Society, ale powiedziano mu, że jest to jedynie indukcja, w związku z czym zaniechał dalszych badań., Thomas Edison natknął się na zjawisko elektromagnetyczne podczas eksperymentów z telegrafem w Menlo Park. Podczas eksperymentów z telegrafem zauważył niewyjaśniony efekt transmisji. Określił to jako siłę eteryczną w ogłoszeniu Z 28 listopada 1875 roku. Elihu Thomson opublikował swoje ustalenia na temat nowej”siły „Edisona, ponownie przypisując ją indukcji, Wyjaśnienie, które Edison zaakceptował. W przyszłym roku Edison ruszy do USA., Patent 465,971 na system bezprzewodowej komunikacji elektrycznej między statkami oparty na sprzężeniu elektrostatycznym za pomocą wody i podwyższonych terminali. Chociaż nie był to system radiowy, Edison sprzedał swoje prawa patentowe swojemu przyjacielowi Guglielmo Marconi w firmie Marconi w 1903 roku, a nie innej zainteresowanej stronie, która może skończyć się pracą przeciwko interesom Marconiego.
fale Hertzowskie
Heinrich Rudolf Hertz (1856-1894) odkrył ważny krok w procesie rozwoju radia, zwany falami Hertzowskimi.,
w latach 1886-1888 Heinrich Rudolf Hertz opublikował wyniki swoich eksperymentów, w których był w stanie transmitować fale elektromagnetyczne (fale radiowe) w powietrzu, potwierdzając teorię elektromagnetyczną Maxwella. W związku z tym, biorąc pod uwagę wszechstronne odkrycia Hertza, fale radiowe były określane jako „fale Hertzowskie”., W latach 1890-1892 fizycy, tacy jak John Perry, Frederick Thomas Trouton i William Crookes, zaproponowali fale elektromagnetyczne lub Hertzowskie jako pomoc nawigacyjną lub środek komunikacji.
w wykładzie na temat pracy Hertza, krótko po jego śmierci, profesorowie Oliver Lodge i Alexander Muirhead zademonstrowali bezprzewodową sygnalizację za pomocą fal Hertzowskich (radiowych) w teatrze wykładowym Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego 14 sierpnia 1894 roku., Podczas demonstracji fale radiowe były wysyłane z sąsiedniego budynku Clarendon Laboratory i odbierane przez aparaturę w teatrze wykładowym.
bazując na pracy Lodge ' A, Bengalski indyjski fizyk Jagadish Chandra Bose zapalił proch i zadzwonił dzwonkiem na odległość, używając mikrofal o długości fali milimetrowej, podczas publicznej demonstracji w Ratuszu w Kolkacie w Indiach w listopadzie 1894 roku. Bose napisał w bengalskim eseju „Adrisya Alok” („niewidzialne światło”), ” niewidzialne światło może łatwo przejść przez ceglane ściany, budynki itp., Dlatego wiadomości mogą być przesyłane za jej pomocą bez pośrednictwa przewodów. Pierwsza praca naukowa”Bose”, „On polarization of electric rays by double-refracting crystals” została przekazana Asiatic Society of Bengal w maju 1895 roku.
Po tym, Bose wyprodukował serię artykułów w języku angielskim, jeden po drugim. Jego druga praca została przekazana Royal Society of London przez Lorda Rayleigha w październiku 1895 roku. W grudniu 1895 w londyńskim dzienniku the Electrician (Vol. 36) opublikował pracę Bose „On a new electro-polariscope”., W tym czasie słowo „coherer”, ukuty przez Lodge ' a, było używane w świecie anglojęzycznym na określenie Hertzowskich odbiorników fal lub detektorów. Elektryk (grudzień 1895) Anglik (18 styczeń 1896) cytowany od Elektryka i skomentował w następujący sposób: „jeśli profesor Bose uda się udoskonalić i opatentować jego „spójnika”, możemy z czasem zobaczyć cały system oświetlenia wybrzeża w całym świecie żeglownym zrewolucjonizowany przez indyjskiego naukowca bengalskiego pracującego samotnie wręczone w naszym laboratorium Kolegium prezydentury.,”Bose planował” doskonalić swojego koherenta”, ale nigdy nie pomyślał o opatentowaniu go.
w 1895 roku, przeprowadzając eksperymenty na wzór badań Hertza, Alexander Stepanovich Popov zbudował swój pierwszy Odbiornik Radiowy, który zawierał spójnik. Popover udoskonalił swój wynalazek jako detektor piorunów i zaprezentował go rosyjskiemu Towarzystwu fizyczno-chemicznemu 7 maja 1895 roku. Opis detektora pioruna został wydrukowany w czasopiśmie Rosyjskiego Towarzystwa fizyczno-chemicznego w tym samym roku (publikacja protokołu 15/201 tej sesji-grudniowy numer czasopisma RPCS)., Wcześniejszy opis urządzenia podał Dmitrij Aleksandrowicz Lachinow w lipcu 1895 roku w drugiej edycji jego kursu „podstawy Meteorologii i Klimatologii”, który był pierwszym takim kursem w Rosji. Odbiornik Popova został stworzony na ulepszonej podstawie odbiornika Lodge ' A i pierwotnie przeznaczony do reprodukcji jego eksperymentów.
Guglielmo Marconi
brytyjscy inżynierowie poczty sprawdzają urządzenia bezprzewodowej telegrafii (radia) Guglielmo Marconi w 1897 roku.,
w 1894 roku młody włoski wynalazca Guglielmo Marconi rozpoczął prace nad pomysłem budowy systemów bezprzewodowej transmisji na duże odległości w oparciu o wykorzystanie fal Hertzowskich (fal radiowych), linia dochodzeniowa, której inni wynalazcy nie zdawali się realizować., Marconi czytał literaturę i wykorzystywał pomysły innych, którzy eksperymentowali z falami radiowymi, ale zrobili wiele, aby opracować urządzenia, takie jak przenośne nadajniki i systemy odbiorników, które mogłyby pracować na dużych odległościach, zamieniając to, co było zasadniczo eksperymentem laboratoryjnym w użyteczny system komunikacji. Do sierpnia 1895 Marconi testował swój system w terenie, ale nawet dzięki ulepszeniom był w stanie przesyłać sygnały Tylko do pół mili, odległość którą Oliver Lodge przewidział w 1894 jako maksymalną odległość transmisji dla fal radiowych., Marconi podniósł wysokość swojej anteny i wpadł na pomysł uziemienia nadajnika i odbiornika. Dzięki tym ulepszeniom system był w stanie przesyłać sygnały do 2 mil (3,2 km) i ponad wzgórzami. Eksperymentalna Aparatura Marconiego okazała się pierwszym kompletnym, komercyjnie udanym systemem transmisji radiowej. Aparat Marconiego przypisuje się również uratowanie 700 osób, które przeżyły tragiczną katastrofę Titanica.,
w 1896 roku Marconi otrzymał brytyjski patent 12039, ulepszenia w przesyłaniu impulsów elektrycznych i sygnałów oraz w aparatach tam-for, pierwszy patent w historii wydany dla Hertzian wave (fala radiowa) bazowy bezprzewodowy system telegraficzny. W 1897 założył stację radiową na wyspie Wight w Anglii. W 1898 roku Marconi otworzył swoją „bezprzewodową” fabrykę w dawnej fabryce jedwabiu przy Hall Street w Chelmsford w Anglii, zatrudniając około 60 osób. Wkrótce po 1900 roku Marconi posiadał prawa patentowe dla radia., Marconi będzie dalej wygrać Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1909 roku i być bardziej skuteczne niż jakikolwiek inny wynalazca w jego zdolności do komercjalizacji radia i związanego z nim sprzętu do globalnego biznesu. W Stanach Zjednoczonych niektóre z jego późniejszych opatentowanych udoskonaleń (ale nie jego oryginalny patent radiowy) zostały unieważnione w 1935 roku (utrzymane przez Sąd Najwyższy USA w 1943 roku).
XX wiek
w 1900 roku brazylijski ksiądz Roberto Landell de Moura bezprzewodowo przekazywał ludzki głos., Według dziennika Jornal do Comercio (10 czerwca 1900), przeprowadził swój pierwszy publiczny eksperyment 3 czerwca 1900, przed dziennikarzami i Konsulem Generalnym Wielkiej Brytanii, C. P. Lupton, w São Paulo w Brazylii, na odległość około 8 kilometrów. Punktami transmisji i odbioru były Alto De Santana i Aleja Paulista.
rok po tym eksperymencie de Moura otrzymał swój pierwszy patent od brazylijskiego rządu., Opisywany był jako ” sprzęt do transmisji fonetycznych przez Elementy przestrzeni, lądu i wody na odległość z użyciem lub bez użycia przewodów.”Cztery miesiące później, wiedząc, że jego wynalazek ma prawdziwą wartość, wyjechał z Brazylii do Stanów Zjednoczonych z zamiarem opatentowania maszyny w Urzędzie Patentowym USA w Waszyngtonie
mając niewiele zasobów, musiał polegać na przyjaciołach, aby popchnąć swój projekt., Pomimo ogromnych trudności przyznano trzy patenty: „Nadajnik fal „(11 października 1904), który jest prekursorem dzisiejszego „nadajnika radiowego”; „Telefon bezprzewodowy” i „telegraf bezprzewodowy”, oba z 22 listopada 1904.
kolejnym postępem był detektor próżniowy, wynaleziony przez inżynierów Westinghouse., W Wigilię Bożego Narodzenia 1906 roku Reginald Fessenden użył synchronicznego nadajnika obrotowo-iskrowego do pierwszego programu radiowego nadawanego z Ocean Bluff-Brant Rock w stanie Massachusetts. Statki na morzu słyszały transmisję, w której Fessenden grał O Holy Night na skrzypcach i czytał fragment z Biblii. Była to pierwsza transmisja tego, co obecnie znane jest jako modulacja amplitudy lub radio AM.
w czerwcu 1912 roku Marconi otworzył pierwszą na świecie fabrykę radiową w New Street Works w Chelmsford w Anglii.,
pierwszy radiowy program informacyjny został wyemitowany 31 sierpnia 1920 roku przez stację 8MK w Detroit, Michigan, która przetrwała do dziś jako all-news format stacji WWJ w posiadaniu sieci CBS. Pierwsza stacja radiowa college rozpoczęła nadawanie 14 października 1920 Z Union College w Schenectady w Nowym Jorku pod osobistym wezwaniem Wendella Kinga, afroamerykańskiego ucznia w szkole.,
w tym miesiącu 2ADD (przemianowany wruc w 1947) wyemitował pierwszą publiczną transmisję rozrywkową w Stanach Zjednoczonych, serię czwartkowych koncertów początkowo słyszanych w promieniu 160 km, a później w promieniu 1600 km. W listopadzie 1920 roku wyemitowano pierwszą transmisję wydarzenia sportowego. 27 sierpnia 1920 roku o godzinie 21.00 Radio Argentina wyemitowało koncert opery Parsifal Richarda Wagnera z Teatru Coliseo w centrum Buenos Aires. Tylko około dwudziestu domów w mieście miało odbiorniki do strojenia tego programu radiowego., W 1922 roku rozpoczęto regularne nadawanie programów rozrywkowych z Marconi Research Centre w Writtle w Anglii.
transmisja sportowa rozpoczęła się również w tym czasie, w tym college football w audycji radiowej z meczu West Virginia vs. Pittsburgh 1921.
jednym z pierwszych odkryć na początku XX wieku było to, że samoloty używały komercyjnych stacji radiowych AM do nawigacji. Trwało to aż do wczesnych lat 60., kiedy systemy VOR stały się powszechne. Na początku lat 30. XX w. wynaleziono pojedyncze pasma boczne i modulację częstotliwości przez krótkofalowców., Pod koniec dekady powstały one komercyjnie. Radio było używane do przesyłania obrazów widocznych jako telewizja już w latach 20. XX wieku. komercyjne transmisje telewizyjne rozpoczęły się w Ameryce Północnej i Europie w latach 40.
w 1947 roku pod adresem& t skomercjalizowała usługę telefonii komórkowej. Od początku swojej działalności w St.Louis w 1946 roku, AT&T następnie wprowadził usługi telefonii komórkowej do stu miast i korytarzy autostradowych do 1948 roku. Usługa telefonii komórkowej była rzadkością – tylko 5000 klientów wykonywało około 30 000 połączeń tygodniowo., Ponieważ tylko trzy kanały radiowe były dostępne, tylko trzech klientów w danym mieście mogło wykonywać połączenia telefoniczne w jednym czasie. Telefon komórkowy kosztował 15 USD miesięcznie, plus 0,30–0,40 USD za połączenie lokalne, co odpowiada (w 2012 roku) około 176 USD miesięcznie i 3,50–4,75 USD za połączenie. Zaawansowany system telefonii komórkowej analogowy system telefonii komórkowej, opracowany przez Bell Labs, został wprowadzony w Ameryce w 1978 roku, dał znacznie większą pojemność. Był to pierwszy analogowy system telefonii komórkowej w Ameryce Północnej (i innych lokalizacjach) w latach 80. i 2000.,
Regency TR-1, który używał tranzystorów Texas Instruments” NPN, był pierwszym na świecie komercyjnie wyprodukowanym radiem tranzystorowym w 1954 roku.
w wyniku rozwoju technologii tranzystorowej, tranzystory bipolarne doprowadziły do rozwoju radia tranzystorowego. W 1954 roku firma Regency wprowadziła kieszonkowe radio tranzystorowe, TR-1, zasilane ” standardowym akumulatorem 22,5 V.”W 1955 roku nowo utworzona firma Sony wprowadziła na rynek pierwsze radio tranzystorowe, TR-55., Był na tyle mały, że zmieścił się w kieszeni kamizelki, zasilany małą baterią. Był trwały, ponieważ nie miał rur próżniowych do wypalenia. W 1957 roku Sony wprowadziło TR-63, pierwsze masowo produkowane radio tranzystorowe, co doprowadziło do masowej penetracji rynku radiotelefonów tranzystorowych. W ciągu następnych 20 lat Tranzystory zastąpiły lampy niemal całkowicie, z wyjątkiem nadajników dużej mocy.XX wieku Radio Corporation of America (RCA) używało tranzystorów polowych typu metal–oxide-semiconductor (MOSFET) w swoich produktach konsumenckich, w tym w radiu FM, TELEWIZJI i wzmacniaczach., Integracja na dużą skalę Metal–oxide–semiconductor (MOS) stanowiła praktyczne i ekonomiczne rozwiązanie dla technologii radiowej i była wykorzystywana w mobilnych systemach radiowych na początku lat 70.
w 1963 roku Telewizja kolorowa była emitowana komercyjnie (choć nie wszystkie programy były w kolorze), a pierwszy (radiowy) satelita komunikacyjny, Telstar, został uruchomiony. W latach 70. LORAN stał się pierwszym systemem nawigacji radiowej. Wkrótce US Navy eksperymentowała z nawigacją satelitarną, czego kulminacją było uruchomienie konstelacji Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS) w 1987 roku.,
długość fali (metry) a częstotliwość (kilocykle, kiloherce)
we wczesnym radiu, a w ograniczonym zakresie znacznie później, sygnał transmisyjny stacji radiowej był określony w metrach, odnosząc się do długości fali, długości fali radiowej. To jest pochodzenie terminów fal długich, fal średnich i krótkofalowych radio. Części widma radiowego zarezerwowane dla określonych celów były często określane przez długość fali: pasmo 40-metrowe, używane na przykład do krótkofalarstwa., Zależność między długością fali a częstotliwością jest wzajemna: im wyższa częstotliwość, tym krótsza fala i odwrotnie.
wraz z rozwojem sprzętu stała się możliwa precyzyjna kontrola częstotliwości; wczesne Stacje często nie miały precyzyjnej częstotliwości, ponieważ wpływ na nią miała między innymi temperatura sprzętu. Identyfikacja sygnału radiowego po jego częstotliwości, a nie jego długości okazała się znacznie bardziej praktyczna i użyteczna, a począwszy od 1920 roku stała się to zwykłą metodą identyfikacji sygnału, szczególnie w Stanach Zjednoczonych., Częstotliwości określone w liczbie cykli na sekundę (kilocykle, megacykle) zostały zastąpione bardziej specyficznym oznaczeniem hertz (cykle na sekundę) około 1965 roku.
era cyfrowa
w latach 70. XX wieku amerykańska sieć telefonii dalekobieżnej zaczęła przechodzić na cyfrową sieć telefoniczną, zatrudniając w wielu swoich połączeniach Radiotelefony cyfrowe. Przejście na Cyfrowe Sieci telekomunikacyjne było możliwe dzięki układom scalonym MOS o mieszanym sygnale wykorzystującym technologie switched-capacitor (SC) I pulse-code modulation (PCM)., Pod koniec lat 80. Asad Ali Abidi z UCLA opracował RF CMOS( radio-frequency CMOS), System nadawczo-odbiorczy oparty na układzie scalonym MOS o mieszanym sygnale, który umożliwił wprowadzenie cyfrowego przetwarzania sygnału w komunikacji bezprzewodowej.
w 1990 roku standardy kodowania wideo discrete cosine transform (DCT) umożliwiły transmisję telewizji cyfrowej (DTV) zarówno w formatach standard-definition TV (SDTV), jak i high-definition TV (HDTV). Na początku lat 90. eksperymentatorzy krótkofalowcy zaczęli używać komputerów osobistych z kartami audio do przetwarzania sygnałów radiowych.,
w latach 90.rozpoczęła się bezprzewodowa rewolucja, wraz z pojawieniem się cyfrowych sieci bezprzewodowych. Zaczęło się od wprowadzenia cyfrowych komórkowych sieci komórkowych, umożliwionych przez wzmacniacze mocy LDMOS (power MOSFET) RF i obwody CMOS RF. W 1994 roku armia USA i DARPA rozpoczęły agresywny, udany projekt skonstruowania programowo zdefiniowanego radia, które może być zaprogramowane jako praktycznie każde radio, zmieniając jego program.
transmisje cyfrowe zaczęły być stosowane do nadawania komercyjnego pod koniec lat 90., W 1995 roku w Europie uruchomiono Digital Audio Broadcasting (DAB), Cyfrowy standard radiowy. ISDB-s, japoński standard telewizji cyfrowej, został uruchomiony w 1996 roku, a później został zastąpiony standardem radia cyfrowego ISDB-T.