История радио. От супергетеродина до цифровых технологий

На пути к передаче голоса без проводов

Если радиотелеграф обязан своим быстрым распространением по всему миру кипучей деятельности Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi), то, безусловно, голосовое радио появилось благодаря усилиям Реджинальда Фессендена (Reginald Aubrey Fessenden).

Реджинальд Фессенден за работой.

На свет этот талантливый, но своеобразный человек появился в канадской провинции Квебек в 1866 году. Еще подростком Реджинальд показал недюжинные способности к обучению - в 14 лет его поставили на должность… учителя математики в колледже Бишопа при одноименном университете. Однако, почти закончив обучение в университете, Реджинальд в 18-летнем возрасте покидает свою альма-матер, так и не получив степень. Впрочем, отсутствие степени не смутило Фессендена, когда он в 1886 году, переехав в Нью-Йорк, стал наниматься на работу к самому Томасу Эдисону (Thomas Edison). С невероятным апломбом Реджинальд написал в заявлении о приеме на работу следующие строки: "Не знаю ничего об электричестве, но быстро обучаюсь". На это, как вспоминал позднее Фессенден, Эдисон резонно заметил: "У меня хватает людей, которые ничего не понимают в электричестве". И дерзкого канадца не принял. Но упорство Фессендена было таким сильным, что его достаточно быстро приняли на должность помощника испытателя в машиностроительном заводе Томаса Эдисона, выпускавшего оборудование для прокладки подземных электросетей. По служебной лестнице Фессенден продвигался крайне быстро и, наконец, стал работать под началом Эдисона в его исследовательской лаборатории в Западном Оранже (штат Нью-Джерси). Правда, проблемы финансового порядка заставили Эдисона уволить в 1890 году значительное количество сотрудников, среди которых значилась и фамилия канадца. Но школа Эдисона не пропала даром. Занимая в конце XIX века высокие посты, Фессенден жадно занимается изысканиями в области радиотехники. Идея создания "идеального" радиоприемника настолько овладела изобретателем, что он покидает в 1900 году место председателя электротехнического отдела Западного Университета Пенсильвании и подается в Бюро прогнозов погоды. Именно здесь Фессенден решает на практике доказать полезность использования сети прибрежных радиостанций при передаче информации о погоде, минуя обычные телеграфные линии. С самого начала Фессенден ставил перед собой задачу передать голос. Изобретения и открытия следуют одно за другим: детектор типа бареттер, электролитический детектор, гетеродинный принцип (два сигнала объединяются для получения третьего). В своих работах Фессенден во многом опередил время, например, его гетеродинный метод люди смогли использовать лишь тогда, когда появились генераторы на электронных лампах. 23 декабря 1900 года Фессенден, используя высокочастотный искровый передатчик, произвел передачу речи на расстояние 1,6 километра. Это была, по-видимому, первая звуковая радиопередача, хотя некоторые исследователи истории радио ставят под сомнение реальность данного события. Однако, скорее всего, Фессендену удалось передать человеческую речь, хотя и в очень искаженном виде, с многочисленными помехами.

Информировать и развлекать!

После ухода в августе 1902-го из Бюро прогнозов погоды, Фессенден перебирается в недавно созданную компанию NESCO (Национальная электрическая сигнальная компания). Экспериментируя с роторно-искровыми передатчиками, изобретатель приходит к убеждению - для передачи звука хорошего качества нужен электрический генератор переменного тока (альтернатор), причем очень мощный, способный работать на частоте в десятки килогерц. На тот момент таких генераторов не существовало, и многие расценивали идею Фессендена как "бредовую".

Эрнест Александерсон тестирует свой альтернатор.

Однако уже в 1906 году швед Эрнест Александерсон (Ernst Frederik Werner Alexanderson) предоставил в распоряжение канадца генератор с частотой 50 кГц. Вечером 24 декабря 1906 года Фессенден, используя генератор Александерсона, впервые в мире осуществил трансляцию радиопрограммы. Моряки судов американского флота смогли собственными ушами услышать музыку (играл фонограф, а также сам Фессенден на скрипке - отрывок из "O, святая ночь"), куплет песни "Почитание и смирение" под ту же скрипку и текст из Библии ("Слава Богу на небесах и людям доброй воли на земле"). Не будет преувеличением сказать, что Реджинальд Фессенден открыл дверь в мир современного радио, без которого немыслима повседневная жизнь человека ХХ-XXI веков. Однако Фессенден не был радиоведущим в прямом смысле этого слова. Сеанс передачи звука с помощью электромагнитных волн был для него всего лишь удачным экспериментом, подтверждающим его правоту как исследователя. Первым, кто начал постоянное радиовещание, стал Чарльз Геррольд (Charles Gerrold). В 1909 году он открыл радиостанцию San Jose Calling; сегодня она вещает из Сан-Франциско под названием KCBS. Геррольд ввел термин "broadcast" ("трансляция"). Будучи сыном фермера, он знал, что в сельском хозяйстве термином "broadcast" обозначают разбрасывания семян в разные стороны. Также и станция Геррольда - она охватывала широкую аудиторию. Чтобы радиосигнал принимали во всех направлениях, Геррольд придумал и установил "всенаправленную" антенну. Информировать и развлекать радиослушателей в современном смысле этого слова радиостанции начали, примерно, с 1915 года. В 1916-м стартует регулярное вещание американской радиостанции 9XM (сегодня называется WHA), в 1920-м развлекательные радиопередачи стали транслироваться в Аргентине, а 20 августа 1920 года открылась и начала вещание радиостанция 8MK (затем WBL, а ныне WWJ) в Детройте. Нельзя не заметить, что многие первые радиостанции существуют по сию пору.

Супергетеродин и FM-радио

Схема супергетеродина Армстронга.

В 1918 году американец Эдвин Армстронг (Edwin Howard Armstrong) продемонстрировал супергетеродин, позволявший в разы улучшить чувствительность и селективность радиоприемных устройств в широком диапазоне частот. Принцип супергетеродинного приема заключается в том, что принятые колебания преобразуются по частоте в промежуточную частоту, в которой происходит основное усиление сигнала. Фиксированность промежуточной частоты позволяет задействовать в УПЧ значительное число контуров для избирательности. Супергетеродинный прием и по сей день является главным принципом при создании не только радиоприемников, но также радаров и телевизоров. В 1933 году тот же Армстронг запатентовал FM-радио, использующее частотную модуляцию (frequency modulation) радиоволн, позволяющее уменьшить влияние помех в радиоэфире от атмосферного электричества и действующего электрооборудования. Диапазон FM стал применяться для высококачественной передачи звука. В 1934 году Армстронг провел демонстрацию FM-радио, которая показала полное превосходство первого по сравнению с AM-радио, использующее амплитудную модуляцию. В конце Второй мировой войны он создал FM-радар на незатухающих колебаниях, позволивший послать и принять сигнал на расстояние до Луны и обратно. Тем самым, Армстронг показал, что волны FM способны проникать через ионосферу, чего волны АМ не могли. Это открытие в дальнейшем позволило наладить радиосвязь в космосе. Несмотря на поистине огромный вклад в развитие радиоиндустрии, судьба Армстронга оказалась, в итоге, печальной. И погубила изобретателя капиталистическая система, при которой патентные войны могут быть убийственны не на бумаге. Достаточно вспомнить, как в 1943 году Верховный суд США восстановил патент Николы Теслы под номером 645576, тем самым признав первенство за сербом в деле открытия радио. Однако сам Тесла был уже мертв, зато решение суда позволило не выплачивать отчисления компании Маркони, которая имела намерение взыскать их с правительства США за использование ее патентов в период Первой мировой войны.

Эдвин Армстронг.

Что до Армстронга, то крупные компании радиопромышленности США того времени (особенно RCA) всячески мешали изобретателю продвигать FM-радио, поскольку оно разрушало их монополию в области AM-радио. Руководство RCA дошло до того, что начало нарушать авторские права Армстронга, попутно "щедро" предлагая тому миллион долларов за неэксклюзивную лицензию. В 1948-м Армстронг подал на RCA в суд. Дело разбиралось шесть лет, в течение которых Армстронг потратил огромные суммы на адвокатов. Высочайшее нервное напряжение дало знать в 1954 году - Армстронг обидел свою горячо любимую жену, с которой прожил долгие годы, и та уехала, оставив мужа встречать Рождество и Новый год в одиночестве. Это было последней каплей. 31 января, надев шляпу и пальто, он выбросился из окна своей нью-йоркской квартиры, размещавшейся на 13-ом этаже…

Приемник в кармане

В тот же год, когда Эдвин Армстронг затеял тяжбу с RCA, мир узнал о появлении транзистора. Это произошло 30 июня 1948-го. А первые образцы транзисторов были в наличии чуть раньше - в американской компании Bell Labs, в самом конце 1947-го, Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Брэттен (Walter Houser Brattain) изобрели точечный транзистор; в начале 1948-го Уильям Шокли (William Bradford Shockley) создал плоскостной транзистор. Появление транзисторов в корне изменило не только радиотехнику. Вся электронная промышленность встала на путь миниатюризации. В 1953 году первые транзисторы под руководством А. В. Красилова были разработаны в СССР. В 1955 году японская компания Tokyo Tsushin Kogyo выпустила транзисторный радиоприемник TR-55. Чтобы выйти на рынок США, название компании было заменено на Sony, и в 1957-м в США появился карманный радиоприемник Sony TR-63. Так началась эра портативных радиоприемников.

Переносной радиоприемник "Спидола".

Первые радиоприемники на транзисторах в СССР (под названием "Спидола") стали выпускаться с 1960 года, на рижском заводе ВЭФ. Первая модель носила имя "Спидола ПМП-60", т.е. "Полупроводниковый малогабаритный приемник выпуска 1960 года". Она была собрана на десяти транзисторах и принимала радиопередачи в диапазонах ДВ, СВ и (с помощью телескопической выдвижной антенны) поддиапазоны КВ. Любопытный факт: 1 января 1962 года в СССР отменили регистрацию радиоприемников и телевизоров, равно как и взимание абонентской платы за эти устройства.

Немного о разном

В 1956 году английская компания Multitone впервые в мире развернула систему персонального радиовызова (иначе - пейджинговую систему). На территории одной из лондонских больниц каждый врач мог получить сигнал о вызове. Приняв сообщение, врач звонил с ближайшего телефона, чтобы выяснить причину вызова. Небольшой приемник назвали "пейджер" (от англ. "page" - "мальчик-слуга"). Пейджеры были популярны до тех пор, пока мобильные телефоны не стали массовым явлением в XXI веке. Однако пейджинговая связь востребована и сегодня, хотя область ее использования сильно сократилась.

Современный пейджер.

Телевидение, еще один спутник человеческой жизни, также обязан своим появлением радиоволнам. Нельзя, конечно, не упомянуть о радиолюбителях, армия которых неумолимо росла с 20-х годов прошлого века. Радиолюбители объединялись в кружки; для них выпускались специальные журналы, где публиковались схемы радиоустройств. Особенно массовым было движение радиолюбителей в СССР. Не случайно, академик С. И. Вавилов, президент Академии наук СССР с 1945 года, отмечал такой факт: "Ни в одной области человеческих знаний не было такой массовой общественно-технической самодеятельности, охватывающей людей самых различных возрастов и профессий, как в радиотехнике. Радиолюбительство - это могучее движение, которое привело к участию в радиоэкспериментах тысячи энтузиастов..."

Цифровое радиовещание

Развитие цифровых технологий дало новый поворот в развитии радио. С начала 80-х годов ХХ века в Европе начались работы по созданию цифрового радиовещания (DAB - digital audio broadcasting). В 1987-м европейские компании организовали консорциум Eureka-147, чтобы перенести цифровое радиовещание на практические рельсы.

DAB-приемник.

В 1992-м для DAB выделили диапазоны L и S. Первый DAB-приемник, пригодный для употребления в быту, представили на берлинской выставке 1995 года. Активное радиовещание и использование цифровых технологий в ряде стран Европы (в частности, Великобритании и Германии) началось с середины 90-х. Однако даже спустя почти 15 лет цифровое радиовещание не смогло вытеснить аналоговое радио. И это несмотря на ряд преимуществ, к которым стоит отнести передачу вместе со звуком изображений, текстов и других данных, высокую помехоустойчивость, возможность уменьшения мощности передатчика в десятки раз и т.д.

Эпилог

Радио на долгие годы стало самым близким другом человека, оно спасало его от уныния, передавало важнейшие новости, обучало, приобщало к миру искусству. Радио не смогли списать в утиль ни телевидение, ни компьютерные технологии, хотя в начале 80-х годов прошлого века многим показалось, что приход новых технологий и сервисов окончательно погубит радио. Но ничего страшного для радио не произошло, оно пережило видеобум 80-х а в наши дни конкурирует с Интернетом, где сегодня можно не только прочитать свежие новости, но и в реальном времени послушать любимые композиции. Но радиоэфир по-прежнему полон звуков…