Radijas

Straipsnis iš Enciklopedijos Lietuvai ir Pasauliui (ELIP).
Peršokti į: navigaciją, paiešką
Vienas pirmųjų eksperimentinių radijo imtuvų. A. S. Popovas 1895, Rusija
Paprasčiausio (detektorinio) radijo imtuvo elektrinė schema
Įpastinis XX amžiaus pabaigos radijo imtuvas
Okeaninio laivo (pastatytas 1936 m) radijo stotis

Radijas yra technologija, kuri leidžia perduoti signalus elektromagnetinių bangų moduliavimu. Radiju taip pat vadinamas prietaisas radijo bangoms priimti.

Turinys

Radijo bangos

Radijo bangos keliauja (sklinda) oru bei vakuumu visiškai vienodai nereikalaudamos papildomos energijos.

Radijo bangos atsiranda bet kada, kai krūvį turinti dalelė juda su pagreičiu radijo dažniu. Už radijo bangas trumpesnės elektromagnetinės bangos – gama spinduliai, rentgeno spinduliai, infraraudonieji spinduliai ir ultravioletiniai spinduliai ir regimoji šviesa matoma žmonių.

Kai radijo banga pasiekia laidininką, ji sukelia kintamą elektros srovę (įtampą), kuri, jei reikia, gali būti elektronikos sustiprinta. Paprasčiausiu atveju siųstuvas periodiškai nutraukia bangų spinduliavimą, tokiu būdu perduodamas trumpus bei ilgus impulsus (Morzės abėcėlė). Perduodant garsą, radijo bangos stiprumas (amplitudinė moduliacija) arba jos dažnis (dažnumunė moduliacija) sutartose ribose keičiasi žemesnio (garsinio) signalo dažnio taktu.

Nors žodis „radijas“ dažniausiai yra vartojamas apibūdinant šitą reiškinį, kiti informacijos perdavimo būdai, tokie kaip televizija, radiolokacija ir telefonas, taip pat naudoja radijo veikimo principus.

Radijo bangų perdavimas dideliu atstumu

Kaip ir regimoji šviesa, radijo bangos gali tapti imtuvui „nematomos“ jei siųstuvo antena „pasislepia už horizonto“ (sakoma – palieka tiesioginio matomumo zoną). Ilgos (žemesnio dažnio) bangos turi savybę šiek tiek „užlinkti“, todėl jomis galima signalą perduoti ir kiek didesniu atstumu. Trumposios bangos turi savybė atsispindėti žemyn nuo viršutinių atmosferos sluoksnių (jonosferos), todėl jomis palankiomis sąlygomis galima susisiekti praktiškai bet kuriuo atstumu. Tačiau ryšio kokybė ir galimybė labai priklauso nuo atmosferos būklės. Stabilaus ryšio spinduliui padidinti siųstuvo ir imtuvo antenas naudinga iškelti kuo aukščiau (bokšto viršūnė gali būti matoma virš horizonto ir kai jo papėdės jau nematyti). Itin trumpos (pavyzdžiui, mobiliųjų telefonų) radijo bangos gali būti priimamos tik tiesioginio matomumo zonoje, todėl nestabiliai dirbant telefonui paprastai naudinga mėginti pakilti į aukštesnę vietą.

Atradimas

Teorinį pagrindą elektromagnetinių bangų sklidimo aprašymui 1873 metais padėjo Džeimsas Klarkas Maksvelas savo laiške Karališkajai draugijai Elektromagnetinių bangų dinaminė teorija, kuris sekė iš jo darbo tarp 1861 ir 1865.

Heinrichas Rudolfas Hercas tarp 1886 ir 1888 pirmasis patvirtino Maksvelo teoriją eksperimentais, parodydamas, kad radijo spinduliuotė yra bangos (dabar vadinamos Herco bangomis), ir atrasdamas, kad elektromagnetinės bangos gali būti aprašytos diferencialine lygtimi dalinėmis išvestinėmis, vadinamą bangos lygtimi.

Išradimas ir istorija

Tvirtinama, kad Natanas Stablfyldas išrado radiją prieš Teslą ar Markonį, bet jo prietaisas atrodo veikė naudodamas indukcijos transliaciją labiau nei radijo transliaciją.

1893 m. Sent Luise, Misūryje, Nikolas Tesla pademonstravo pirmąją radijo transliaciją. Sakydamas kalbą Filadelfijos Franklino Institute ir Nacionalinėje Elektros Šviesos Asocijacijoje jis apibūdino ir detaliai pademonstravo radijo ryšio veikimo principus. Aparate, kurį jis naudojo, buvo visi elementai, kurie buvo panaudoti radijo sistemose prieš pradedant naudoti vakuuminį vamzdelį.

1894 m. Britanijos fizikas, seras Oliveris Lodžas pademonstravo ryšių, naudojant radijo bangas, susekimo įrenginį pavadintą bangų imtuvu naudojimo galimybę, vamzdžiu užpildytu geležies drožlėmis, kuris buvo išrastas Temistoklio Kalzechio-Onesčio Fermo mieste Italijoje 1884. Eduardas Branlis iš Prancūzijos ir Aleksandras Popovas iš Rusijos vėliau išleido pagerintas bangų imtuvo versijas. A. Popovas savo tėvynainių yra laikomas radijo išradėju.

1896 m. Gulielmui Markoniui buvo suteiktas D. Britanijos patentas nr. 12039, Elektrinių impulsų ir signalų perdavimo aparatuose patobulinimas; tai yra pirmasis ryšių sistemos, paremtos elektromagnetinių bangų sklidimu, patentas[1]. Ši ryšio sistema buvo labai netobula: signalas buvo siunčiamas kibirkštiniu siųstuvu, kuris sugeneruodavo paprasčiausią kibirkštį, o ši sukeldavo elektromagnetinį lauką iš karto visose radijo bangose. Tokio siųstuvo aptarnavimo zonoje negalėjo būti jokių kitų tuo pat metu veikiančių siųstuvų, nes jie irgi išspinduliuotų signalą visose bangose ir sukeltų trukdžius.

Po kelerių metų šis trūkumas buvo pašalintas. Serbų kilmės amerikiečių išradėjas Nikola Tesla sukūrė sistemos patobulinimus, įvesdamas į ją bangos ilgio nustatymo mechanizmą, ir 1897 m. rugsėjo 2 d. gavo JAV patentą Nr. 645576, patvirtinantį šį išradimą. Dabar siųstuvas spinduliuodavo tik tam tikro ilgio bangą, o imtuvas savo ruožtu būdavo nustatomas būtent tai bangai priimti. Įdiegus šią naujovę tapo įmanoma vienoje vietoje turėti kelis siųstuvus ir dirbti jais tuo pat metu skirtingo ilgio bangomis, nesukeliant tarpusavio trukdžių.

Markonis taip pat patobulino savo sistemą bangos nustatymo mechanizmu ir 1900 m. balandžio 26 d. gavo jai D. Britanijos patentą Nr. 7777, o JAV Patentų Biuras 1904 m. išdavė jam atitinkamą JAV patentą Nr. 11913.

1909 Markonis su Karlu Ferdinandu Braunu buvo apdovanoti Nobelio Fizikos Premija už „įnašą tobulinant radijo telegrafiją”.

Sprendžiant ginčą dėl radijo ryšio sistemos patobulinimo, įvedant į ją bangos ilgio nustatymo mechanizmą, 1943 m. JAV Aukščiausiasis Teismas nusprendė, kad šiuo klausimu Teslos patentas Nr. 645576 yra pirmesnis už Markonio patentą Nr. 11913, tačiau tai atsitiko jau po Teslos mirties. Teismo sprendime taip pat buvo atskirai pabrėžta, kad Markonio kaip žmogaus, kuris pirmasis užmezgė radijo ryšį, reputacija jokiu būdu nenukenčia, ne ji yra paremta pirmuoju Markonio patentu Nr. 12039, gautu 1896 m.

1898 m. Markonio įkurta kompanija „The Wireless Telegraph & Signal Company” s atidarė pirmąją pasaulyje radijo gamyklą Hol Stryte, Čelmsforde, Anglija, pasamdydama apie 50 žmonių. Apie 1900 m., Tesla sukūrė Vardenklaifo Bokšto infrastruktūrą ir reklamos tarnybas. 1903 m. bokšto konstrukcija buvo beveik baigta. Skirtingos teorijos egzistuoja apie tai kaip Tesla ketino pasiekti jo radijo sistemos tikslus (kaip kalbama, 200 kW sistemą).

Kitas puikus išradimas buvo vakuuminio vamzdelio ieškiklis, išrastas Vestinghauso inžinierių.

Per 1906 m. Kūčias Redžinaldas Fesendenas, naudodamas savo heterodinos principu, transliavo pirmąją radijo transliaciją istorijoje iš Brant Roko (Masačiūsetsas). Laivai jūroje girdėjo transliaciją, kuri apėmė Fesendeno grojamą dainą O Holy Night su smuiku ir skaitė ištrauką iš Biblijos. Pirmoji pasaulio radijo naujienų transliacija buvo pradėta 1920 m. rūgpjūčio 31d. radijo stoties 8MK Detroite, Mičigane. Pirmosios reguliarios pasaulio transliacijos prasidėjo 1922 m. iš Markonio Išradimų Centro Vritlyje netoli Čelmsfordo, Anglijoje.

Raida XX amžiuje:

  • Oro pajėgos naudojo komercines viduriniųjų bangų radijo stotis navigacijai. Tai tęsėsi iki septintojo dešimtmečio pradžios, kai VHF Bekryptė Diapazono avigacijos sistema galiausiai tapo plačiai paplitusi (nors viduriniųjų bangų stotys vis dar pažymėtos Jungtinių Valstijų aviacijos diagramose).
  • XX a. ketvirtojo dešimtmečio pradžioje radijo mėgėjai išrado vienos šalinės juostos ir dažnių moduliaciją. Dešimtmečio pabaigoje jie tapo pripažintu komercinių radijų veikimo metodu.
  • 1960 m. Sony įdiegė pirmą tranzistorinį radiją, pakankamai mažą kad tilptų į švarko kišenę ir galintį būti aprūpintam paprastu elementu. Jis buvo saugus, nes jame nebuvo degių detalių.
  • Aštuntajame dešimtmetyje LORAN tapo pagrindine radijo navigacine sistem. Netrukus, JAV Jūrų Pajėgos eksperimentavo su palydovų navigacija, pasiekdami Visuotinės Išsidėstymo Sistemos (GPS) išradimą bei paleidimą 1987 metais.
  • Dešimto dešimtmečio pradžioje radijo mėgėjai eksperimentuotojai pradėjo naudoti kompiuterius su garso plokštėmis radijo signalų apdorojimui. 1994, JAV Armija ir JAV Gynybos departamento pažangių tyrimų projektų agentūra (DARPA) pradėjo projektą, kurio metu buvo sėkmingai pagamintas skaitmeninis radijas.
  • Skaitmeninės transliacijos pradėtos pačioje dešimto dešimtmečio pabaigoje.

Šaltiniai

  1. Guinness Book of World Records 1979. New York: Sterling Publishing Co., 1978, ISBN 0-8069-0130-6, 236 p.

Taip pat skaitykite

Vikiteka



Leidėjai

Kitur naudojant ar cituojant šį straipsnį, būtina nurodyti jo leidėjus.

Leidėjai: