Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Прародителем радиотехники является знаменитый А. С. Попов, изобретатель беспроводного радио. В 1895 г. Попов создал телеграфный радиоприемник, который предназначался для обнаружения и регистрации электрических колебаний. 7 мая того же года он сделал научный доклад о своем изобретении на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге. После доклада Попов продемонстрировал принцип работы своей беспроводной системы связи. В 1945 г. Советом министров СССР был учрежден День радио и радиотехники 7 мая.

В течение 30 лет после изобретения радио разрабатывались научные основы радиотехники, развивалась радиотелеграфия. В разных странах велись исследования и разработки детекторов для упрощения радиоприемников и увеличения их чувствительности.

С 1904 г., после изобретения первого диода, т. е. двухэлектродной лампы, которая применялась в качестве детектора, начались разработки ламповых приемников. После начала Первой мировой войны электронные лампы начали активно внедряться в радиотехнику, и в 1913—1920 гг. радиотехника становится ламповой.

После создания радиоламп в 1914 г. Н. Д. Папалекси и приемно-усилительных ламп в 1916 г. М. А. Бонч-Бруевичем открылся первый Научно-радиотехнический институт в Нижнем Новгороде. Именно в нижегородской лаборатории зародились разнообразные направления радиотехники, которые впоследствии превратились в автономные разделы радиотехники и радиоэлектроники. В радиолаборатории О. В. Лосев в 1922 г. изобрел кристадин, первый безламповый приемник.

В 1920—1930-е гг. радиотелеграфирование продолжило свое развитие. В это время создаются радиовещание, радиолокация и радионавигация. Появились комбинированные, маячковые электронные лампы, лампы типа «желудь» и т. д. Разрабатывались фотоэлектрические, электронографические приборы, развивались способы передачи изображения, основные направления измерительной техники. Усовершенствовались электровакуумная и радиопромышленность.

Расчеты радиотехнических схем осуществлялись при помощи новых инженерных методов. Именно в эти годы радиотехника обрела статус самостоятельной инженерной науки.

В последующие годы радиотехника разрабатывалась бок о бок с электроникой и ее отраслями.

Радиоэлектроника

Радиоэлектроника – это системообразующая отрасль науки и экономики, применяющаяся в оборонной промышленности и других областях. Уже более 60 лет в России развивается радиоэлектроника.

Начало отечественной радиоэлектроники было положено в 1910—1920-х гг. в первой радиолаборатории. Лаборатория, впоследствии преобразованная в Научно-радиотехнический институт, располагалась в Нижнем Новгороде. Учеными, работающими в этой лаборатории, были разработаны основные направления радиотехники, которые через некоторое время превратились в самостоятельные разделы радиоэлектроники.

4 июля 1943 г. Государственный Комитет Обороны постановил создать Совет по радиолокации. Задачами Совета были: подготовка проектов военно-технических заданий по вопросам систем вооружения радиолокационными средствами, развитие и совершенствование радиолокационной промышленности и техники и т. д. В Совет по радиолокации входили Маленков, Горохов, Угер, Архипов и др. Такое внимание к вопросам радиолокации положило начало активному развитию и повышению боеспособности армии, разгрому противника, а также зарождению радиоэлектронной отрасли страны.

С середины XX в. электроника начинает широко распространяться во всех отраслях науки, техники, народного хозяйства и т. д.

Электроника как комплекс наук всегда была связана с радиофизикой, радионавигацией, радиоспектроскопией, радиолокацией, радиометеорологией, радиоастрономией, радиоуправлениями на расстоянии и т. д.

В развитие отечественной радиоэлектроники внесли неоценимый вклад такие ученые, как А. И. Берг, С. А. Лебедев, А. Л. Минц, Ю. Н. Мажоров, Г. В. Кисунько и др.

С 1960—1970-х гг. внимание уделяется модернизации электровакуумных приборов, повышались их надежность, долговечность и прочность. Создавались пальчиковые и сверхминиатюрные электронные лампы, снижающие размеры установок, в которых насчитывалось большое число ламп.

Сложные электронные системы составляют до нескольких десятков тысяч пассивных и активных компонентов. Задачами радиоэлектроники являются уменьшение их габаритов, веса, стоимости и потребляемой мощности. Кроме этого, проектировщики электронных систем стремятся к улучшению параметров и характеристик установок и повышения надежности систем.

В настоящее время радиоэлектронным комплексом руководит Российское агентство по системам управления.

Рамочная антенна

Рамочная антенна – это направленная антенна, которая представляет собой один виток или несколько витков провода. Витки образуют рамку определенной формы, это может быть прямоугольная, круглая или квадратная рамка. В плоскости рамки находится максимальная интенсивность как приема, так и излучения волн. Рамочная антенна также носит название миниатюрного магнитного диполя. Применяются рамочные антенны в радиопеленгаторах, где они выполняют функцию приемной антенны. Кроме этого, приемные антенны используются в радиовещательных приемниках, которые работают в коротких, средних и длинных волновых диапазонах.

Рамочную антенну изобрел К. Браун в 1916 г. Ли де Форест, установив одни из первых радиостанций на пяти базах военно-морского флота США, стал заниматься разработкой нескольких видов антенн, среди них и рамочной антенной.

Входное сопротивление в рамочной антенне имеет индуктивный характер за счет того, что длина рабочей волны превосходит периметр ее рамки. Благодаря этому, присоединив конденсатор переменной емкости к рамочной антенне, можно получить колебательный контур. Контур настраивается на необходимую рабочую волну. Фаза и амплитуда колебаний тока являются постоянными по всему периметру, если только размеры рамки достаточно малы. Направление тока противоположно в элементах, противолежащих друг другу в передающей рамочной антенне. Поэтому электромагнитные волны, которые излучают противолежащие элементы, сдвигаются по своей фазе на 180°. В перпендикулярном плоскости рамки направлении получается полная компенсация излучения, в отличие от других направлений, где компенсация оказывается неполной.

Рамочные, или, по-другому, петлевые антенны используются для приема телевизионных программ. Наиболее часто применяются лампы с двумя или тремя элементами, которые носят название двойного или тройного квадрата. Конструкции подобных ламп довольно просты, усиление высокое, а полоса пропускания узкая.

Узкополосные антенны, в отличие от широкополосных антенн, обеспечивают избирательность частоты. За счет этого сигналы от других телевизионных передатчиков не проникают на вход телевизионного приемника, который работает на близких с ними частотных каналах.

Для работы в дециметровом диапазоне в двухэлементных лампах рамки изготовляются из медного или латунного прутика. Диаметр прутика не должен превышать 3—6 мм. Середины двух элементов рамок соединяет верхняя металлическая стрела. Нижняя стрела крепится к текстолитовой пластине, она является изолированной от вибраторной рамки. К той же пластине прикрепляются концы вибраторной рамки с помощью винтиков и гаек.

По сравнению с рамочной антенной с двумя элементами, которая носит название волнового канала, антенна двойной квадрат усиливается на 1,5 дБ, т. е. в несколько раз больше.

В рамочной антенне тройной квадрат находятся три рамки. Рамка директора и рамка рефлектора замкнутые, а рамка вибратора в некоторых точках разомкнута. Расположены рамки симметрично друг другу, поэтому центры их крепятся к обеим стрелам в серединах сторон. Центры рамок располагаются на одной горизонтальной прямой, которая направлена на телецентр. Лучшие результаты работы рамочной антенны достигаются тогда, когда верхняя стрела изготовлена из того же материала, что и рамки, а нижняя стрела выполнена из какого-нибудь изоляционного материала.

Простая конструкция рамочной антенны с тремя элементами состоит из куска толстого провода, работает в дециметровом диапазоне.

Расстояние между несколькими элементами рамочной антенны определяет ее усиление и входное сопротивление.

Рамочные антенны с двумя и тремя элементами тщательно направляются и ориентируются из-за того, что главный лепесток диаграммы направленности довольно узок. Настраивают рамочные антенны с помощью шлейфа, который подключен к рефлектору. Для настройки измеряется длина шлейфа, которая в идеале должна быть на 4% больше, чем длина вибратора антенны.

Если переходить от лампы двойного квадрата, в состав которой входят рефлектор и вибратор, к антенне с тремя элементами, то этот переход приведет к выигрышному усилению на 1,7 дБ.