История развития мобильной связи. Часть 1 – появление радио

Как изобретения Теслы, Попова и Маркони повлияли на развитие и создание современной сотовой связи? Читайте об этом в первой части нового цикла статей

Люди пытали интерес и искали всевозможные способы общаться на расстоянии еще с древних времен. Когда, например, посредством дыма племена передавали сообщения и вели полноценные диалоги. Так, с открытием электричества и его постепенного распространения по населенным пунктам, люди моментально стали искать очередной способ победить расстояние.

И это получилось. Электрические сигналы стали нашим другом, эдаким почтальоном, который может практически моментально передавать то, что мы хотим сказать через десятки, сотни, а со временем и тысячи километров. Но была одна проблема. Окутать проводами поезда, корабли, автомобили, самолеты просто–напросто невозможно. На помощь в решении этой проблемы пришла беспроводная радиосвязь.

Первый радиоприёмник

А. С. Попов

Активное развитие радиосвязи началось еще в далеком 1895–м году, когда ученый из Санкт–Петербурга Александр Степанович Попов представил первый радиоприемник. Он поначалу мог регистрировать исключительно электромагнитные волны, исходящие от молний во время грозы.

Радио Попова

Спустя несколько месяцев, в сентябре, после переоборудования схемы приемника, на большой конференции, где присутствовали разные ученые, Александром Степановичем был продемонстрирован первый в России процесс по беспроводной передачи и приему радиотелеграммы. Это стало возможно благодаря подключенному к схеме телеграфному аппарату.

Оригинальная схема приемника и передатчика

Творение ученого обрело невероятную огласку и впечатлило абсолютно всех. Вскоре изобретение было принято и утверждено для использования на метеостанции Лесного института в качестве детектора электромагнитных волн в атмосфере.

Радио в США

Н. Тесла

Парой лет ранее, в 1893–м году в США был разработан и запатентован почти точно такой же радиоприемник одним из самых известных ныне ученых, проводившим свои невероятные эксперименты над электричеством – Николой Тесла.

Радио Теслы

В 1895–м году аппарат был произведен и публично продемонстрирован.

Радио в Италии

Гульельмо со своим изобретением

Как бы иронично не было, но в этой истории Никола Тесла с Александром Поповым не были единственными первооткрывателями радиосвязи в каждой из своих стран. В тот же «роковой» 1895–й год итальянский физик Гульельмо Маркони представил свой приемник и передатчик радиосигналов. На демонстрации проекта перед зрителями Маркони показал передачу телеграммы на расстоянии 2.5 километров. Позже данная технология была передана в руки министерства военной обороны Италии.

Вследствие этого, между Гульельмо и Николой Тесла разразились нешуточные судебные разбирательства, затянувшиеся аж на 50 лет. По итогу, приоритет со стороны судьи был отдан Николу Тесле. Должен сказать, что итальянский коллега не раз в открытую заявлял, что вдохновлялся работами сербского ученого.

Открытие радиоволн

Вибратор (Генератор) Герца

Практически в каждой стране в ту эпоху оказывались свои разработчики радио. Даже в Индии нашелся ученый, который продемонстрировал чудеса передачи радиосигналов, звали его Джагадиш Чандра Боше. Все их изобретения плюс–минус были похожи друг на друга. В устройстве каждого ученого в качестве приемника использовался прибор, похожий на грозоотметчик, как в изобретении Александра Степановича, а также вакуумный когерер (в современном понимании когерер это эдакий детектор волн, если до него доходят колебания электрического тока, то благодаря появляющимся в нем искрам, проходящим между металлическими опилками, падает сопротивление и когерер начинает пропускать ток), и самое главное, это генератор Герца. Вот о нем давайте поподробнее.

Г. Р. Герц

Его создатель Генрих Рудольф Герц – немецкий физик, который в ходе своих экспериментов по исследованию теории Максвелла, проходивших в 1887–м году, смог наблюдать уникальное явление получения электромагнитных волн. Для этих целей Герцем был применен аппарат, состоящий из пары металлических стержней, между которым находился искровой промежуток (вибратор Герца), где при определенной разнице потенциалов происходили колебания электрического тока, и как следствие возникали электромагнитные волны.

Еще одна схема устройства на котором Герц проводил свои исследования

Своим экспериментом Герц вывел множество свойств электромагнитных волн, а именно – отражение от металлических поверхностей, преломления в диэлектрике и прочее. Не могу не отметить один из самых главных результатов эксперимента, а именно – доказательство того, что свет являет собой по сути электромагнитную волну. Так как удалось выяснить, что скорость движения электронов равна скорости фотонов света в вакууме. Отныне периодическая частота колебаний в физике стала называться в честь фамилии ученого – «Герц».

К слову, в своей первой радиограмме Александр Попов с помощью своего радиоустройства передал имя и фамилию немецкого ученого – «Генрих Герц».

На этом радиосвязь стала развиваться с еще большими темпами. Сначала в основном радиопередачи использовались военными, капитанами кораблей и пилотами воздушных суден. Пройдя огромный путь через появление радиостанций, телевидения, и спутникового радиовещания для навигации, наконец настал момент выхода в свет такого термина как мобильная (телефонная) радиосвязь.

Появление мобильной радиосвязи

Как и большинство популярных технологий в гражданском обществе, мобильная связь впервые появилась у силовых структур. Первое использование такого рода радиосвязи относится к 1921–му году, когда полиция Детройта стала применять одностороннюю связь диспетчера с приемниками, установленными в полицейских автомобилях. Частота 2 МГц использовалась как рабочий диапазон для обеспечения связи со служащими.

Спустя 17 лет, полицейские Нью–Йорка переняли идею и стали использовать радиосвязь для связи с сотрудниками. Правда теперь это была двусторонняя связь, где работники полиции могли непосредственно напрямую общаться с диспетчерским центром, а не только лишь принимать указания.

К 1934–му году ФКС (Федеральная комиссия связи) США разрешила использовать 4 канала на частотах 30–40 МГц., специально для обеспечения телефонной радиосвязи. Благодаря этому, уже через шесть лет по всем штатам радиосвязью в служебных автомобилях активно пользовались порядка 10 тысяч сотрудников полиции.

Все эти способы радиосвязи осуществлялись при помощи такого понятия, как амплитудная модуляций. Позже, примерно к 1946–му году, амплитудная модуляция была напрочь вытеснена частотной модуляцией. Преимуществом второй являлось то, что амплитуда излучаемого сигнала остается постоянной и как следствие она просто–напросто более надежна.

Позже, одной из фирм занимавшейся разработкой радиотехники (Bell Telephone Laboratories) был придуман первый в истории подвижный, общественный радиотелефон. Работал он на частоте 150 МГц. Позже разработки были нацелены на повышение числа возможных каналов связи. Так в 1955 году заработала первая 11–канальная система, работавшая на частоте 150 МГц. Годом позже, в эксплуатацию была принята 12–канальная, она уже занимала диапазон частоты в 450 МГц.

Радиосвязь в СССР

Леонид Куприянов использует радиотелефон ЛК–1

В Советском Союзе ученые и конструкторы не отставали от своих западных коллег и активно вели свои разработки радиотелефонии. Так, например, инженером Леонидом Ивановичем Куприяновым был впервые создан рабочий прототип автоматизированного дуплексного радиоустройства «ЛК–1» с базовой станцией. Такой «сотик» весил порядка трех килограммов, а радиус связи составлял 20–30 км, что для портативного средства связи того времени очень даже недурно. Произошло это все в 1957–м году.

Вторая модель радиотелефона Куприянова

К 1958–му году Куприяновым был создан второй прототип аппарата радиосвязи. Главным, на мой взгляд, отличием нового аппарата от предыдущего являлась усовершенствованная эргономика. Его вес составлял всего порядка 0.5 кг, в сравнении с тремя у предыдущей модели, а размер был сопоставим с футляром из-под сигарет.

Заключение

На этом первая часть истории развития мобильной связи заканчивается. Спасибо за внимание!

В следующей части мы рассмотрим первые аппараты и технологии, благодаря которым появилась привычная нам сотовая связь. И вкратце поговорим о перспективах сетей пятого поколения. До скорых встреч!