иРадиоэлектронная промышленность занимает значительное место в общем производстве любой технически развитой страны. Во многих странах выпускаются миллионы электронных ламп и других электровакуумных приборов. Разнообразные способы их применения и составляют предмет электроники.
Но, родившись вместе с радио и для радио, радиолампы не могут существовать без радиосхем и элементов, так же как современная радиотехника немыслима без ламп, электронных трубок и фотоэлементов. В наши дни радиотехника и электроника настолько тесно переплетаются, что невозможно провести между ними границу. Поэтому теперь эти области техники объединяет одно название - радиоэлектроника.
Радиолокация, радионавигация, радиоастрономия, радиоспектропия и т. д. , зародившись из радиотехники и электроники, выросли в самостоятельные области науки и техники. Но все они, как бы подчеркивая свое происхождение, сохранили в начале названий слово "радио".
Пожалуй, только телевидение не имеет в названии такого "радиоклейма". Но телевизор, по сути дела, - сложный радиоприемник,вернее, два радиоприемника, один из которых принимает (как обычные приемники) звуковое сопровождение телепередач, а другой - сигналы изображения, которое воспроизводится на экране кинескопа. Телевизионные сигналы звука и изображения передаются с помощью ультракоротких волн метрового диапазона. Как правило, это волны длиной 5-7,5 м.
Почему же для телевизионных передач выбран именно диапазон УКВ? Дело в том, что если для передачи речи и музыки радиовещательным станциям требуется полоса в 10 кгц, то для передачи движущегося изображения нужна полоса в 5-6 тыс. кгц. Это значит, что одна телевизионная передача заняла бы полосу, в которой могли бы работать 500-600 радиовещательных станций. Поэтому пришлось использовать просторный ультракоротковолновый диапазон, свободный к тому же от атмосферных и взаимных помех.
Но, как мы уже знаем, распространение волн этого диапазона ограничено горизонтом. И только последние достижения в этой области, такие, как радиорелейные линии диффузное распространение, позволяют передавать телевизионные программы на большие растояния. Есть и другие способы передачи широкополосных телевизионных программ: один из них - применение специального, так называемого коаксиального, кабеля. Именно так из Москвы в Калининград регулярно передается программа московского телецентра.
Высокий уровень современной техники позволяет проектировать волноводные линии междугородной передачи. Металлические трубы прямоугольного сечения протянутся на сотни километров, а внутри них , почти не ослабляясь , со скоростью света помчатся радиоволны. Перед советскими радиоконструкторами стояла задача в ближайшие годы разработать комплекс аппаратуры для обслуживания таких волноводных междугородных линий и приступить к их созданию.
Телевидение использует радиоволны для перенесения изображения и широкополосные радиоприемники для их приема, но основа телевизора- электронно-лучевая трубка - творение электроники.
В 1907 году русский ученый профессор Б. Л. Розинг впервые предложил использовать электронно-лучевую трубку для получения изображения. С тех пор сильно изменились и неизмеримо совершеннее стали специально изготавливаемые для телевизоров трубки-кинескопы, но принцип их работы остался тот же. Электронный луч строчка за строчкой пробегает весь экран и создает светящийся прямоугольник - растр. Если теперь на управляющий электрод (на сетку) подать модулированный, т.е. "раскрашенный ", сигнал, яркость луча будет меняться, каждая строчка каждой строки будет светиться в соответствии с пришедшим сигналом, и на экране возникнет изображение. Оно будет точно соответствовать той картинке в студии, на которую направлена передающая камера. Луч в этой камере так же по строкам "прочитал" передаваемую сцену, затем модулятор в соответствии с прочитанным промодулировал("разрисовал") сигнал, а передатчик излучил его в эфир.
Электронно-лучевая трубка играет значительную роль и в другоу важнейшей области науки - радиолокации. Ее задача определять с помощью радиоволн место различных объектов на воде, в воздухе и на суше.
Какую же помощь могут оказать здесь радиоволны?
Прежде всего в локации применяются ультракороткие волны дециметрового и сантиметрового диапазонов. Как мы уже знаем их можно излучать узкими пучками с помощью направленных антенн. Как и все электромагнитные колебания, распространяются эти волны с постоянной скоростью - скоростью света. Так как УКВ намного короче крупных объектов - самолетов и кораблей, то они не огибают их , как длинные волны, а отражаются, вернее переизлучаются, этими объектами во все стороны. Эти - то свойства УКВ и позволили создать радиолокацию.
Передатчик локатора излучает радиоволны короткими импусами - как бы порциями, разделенными большими интервалами. Очень часто длительность работы длительность импульса в 1000 раз меньше времени паузы. Излучив такой импульс, локатор ждет ответа, его антенна переключается с передачи на прием. Если в том направлении, куда послана короткая порция радиоволн есть какой-либо предмет, радиоволны отразятся от него и какая то их часть вернется обратно, к месту посылки. Отраженный импульс принимается чувствительным приемником, усиливается и подается на электронно-лучевую трубку. Здесь он будет виден как светящийся столбик или точка. В момент излучения сигнала на трубку подается зондирующий импульс. Но отраженный эхо-импульс не совпадает с ним, так как приходит на трубку позже, затратив на путешествие до цели и обратно какое то время. Измерив это время и зная скорость распространения радиоволн, можно точно вычислить расстояние до объекта, а зная куда нацелен луч антенны , - и его местонахождение.
Если цель будет двигаться, эхо-импульс тоже будет перемещаться по экрану, отодвигаясь или придвигаясь к неподвижно стоящему зондирующему импульсу. Так, локатор "видит" цель, позволяет определить направление и расстояние до нее. И все это -в любую погоду, в любое время дня и ночи.
Родившись перед второй мировой войной, радиолокация бурно развивается. Наиболее широко она применяется в военных целях. Современные станции дальнего обнаружения "видят" высоко летящий самолет за 300-500 и даже 1000 км. Станции сами совершают круговой обзор местности, и тогда на экране можно видеть все цели вокруг. С самолета локатор "осматривает" землю, и на его экране вырисовывается "живая" карта местности. Орудие ведет огонь, а на экране видно , как вокруг цели падают снаряды - недолет или перелет. Локатор может следить за целью, может даже наводить на нее управляемый снаряд. Локатор размещают в головах артиллерийских снарядов и ракет, и он взрывает их на заданном расстоянии от цели.
Широкое применение локация находит в мирной жизни, в народном хозяйстве. Локатор незаменим на корабле, самолете, в оборудовании аэродромов и портов. Его устанавливают на автомобилях, на перекрестках улиц. ..
Развитие радиолокации шло по пути применения все более коротких волн. Это потребовало создания генераторов ультравысоких частот, остро направленных антенн и развития импульсной техники. Достижения и технические возможности, которые открылись благодаря применению радиолокационных методов в астрономии, геодезии, навигации, спетроскопии, метеорологии, в электронных счетных машинах и в других областях, привели к зарождению новых самостоятельных отраслей науки, основанных на радиометодах.
Одна из таких наук, целиком обязанная своим появлением радиолокации, -радиоспектроскопия- новая область радиофизики. Созданные для целей радиолокации клистронные генераторы сверхвысоких частот оказались единственными источниками высокочастотных колебаний, годными для спектроскопии. Основой спектроскопии является радиотехнический метод резонансного поглощения радиоволн. Молекулы каждого вещества, находящегося в жидком, газообразном или твердом состоянии, представляют собой колебательную систему с собственной частотой резонанса. Частоты эти для большинства веществ лежат в области сверхвысоких частот, в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн. Если поместить вещество в электромагнитное поле соответствующей частоты, то именно при этой частоте резонанса каждый контур - молекула - начнет в такт колебаниям "отсасывать" энергию из поля.
Меняя частоту около резонансной и измеряя величину поглощения, можно подробно исследовать вещество, проникать внутрь его структуры, изучать его свойства.
При помощи методов радиоспектроскопии было впервые обнаружено радиоизлучение межзвездного водорода на волне 21 см., были созданы молекулярные часы с абсолютно точным ходом, изучено большое количество химических соединений, проводится быстрый и качественный анализ смесей газов, создаются молекулярные генераторы и усилители, осваиваются генераторы все более высоких частот- вплоть до долей миллиметра. Последнее позволит перейти от локации к прямому видению при помощи радиоволн.
Многим обязана радиолокации и радиоастрономия. Операторы военных локаторов, обшаривая горизонт в поисках вражеских самолетов, первыми обнаружили радиоизлучение Солнца,которое воспринималось как мощные помехи. Вскоре выяснилось, что из многих участков неба идут неведомые радиоволны различной длины. Подробное их излучение открыло новые возможности для проникновения в тайны Вселенной.
С помощью антенн радиотелескопов были открыты так называемые радиозвёзды и изучены космические тела и туманности, вовсе не излучающие видимого света. Подробно изучена корона Солнца, так как локаторы дали возможность изучать ее регулярно, а не только во время полных солнечных затмений (1-2 часа в столетие). То же относится к изучению метеоров, хвосты которых можно было наблюдать только ночью и в ясную погоду. А радиоизлучения межзвездного газа дают такие сведения о Вселенной, каких оптическая астрономия дать вообще не в состоянии.Новые задачи встали перед радиоастрономией после запуска первых искусственных спутников Земли . Радиоастрономические телескопы, как правило, только принимают радиоизлучения, но с появлением в Космосе первых искусственных спутников Земли возникла необходимость в радиотелескопах-локаторах.Они были построены и успешно ведут наблюдения за спутниками, облучая их радиоимпульсами и принимая отраженные эхо-сигналы.
Помимо решения чисто астрономических задач, радиоастрономия дает в руки ученых новое средство изучения земной атмосферы и происходящих в ней физических процессов.
Радиоэлектроника обогатила и древнюю науку о вождении кораблей по морям и океанам - навигацию. В основу радионавигации положена возможность создания направленных антенн и определения направления приема радиоволн. Для навигации можно использовать радиостанции любого диапазона , и даже радиовещательные. Но обширную сеть морских и авиатрасс, как правило, обслуживают специальные радиомаяки, по которым штурман уверенно определяет свое местоположение и курс. Современные навигационные системы позволяют даже при отсутствии автопилота вести самолет без помощи летчика.
Радиоэлектроника стала основой для создания современных быстродействующих электронных вычислительных машин. Основные их узлы - арифметические устройства- строятся на электронных лампах или полупроводниковых приборах ; в системах "памяти" применяются радиоламповые триггерные ячейки и электронно-лучевые трубки.А, как известно, электронные машины применяются не только для трудоемких математических вычислений, но и для управления в различных автоматических системах.
Современная автоматика и телемеханика в значительной степени базируются на достижении радиоэлектроники. Целые энергосистемы линий электропередач и электростанции управляются на расстоянии с помощью радиосигналов; создаются автоматизированные линии и даже заводы, где "думающие машины" контролируют, регистрируют и направляют различные процессы производства.
Радио и радиоэлектроника широко проникли в медицину.Возникла новая отрасль медицины - радиотерапия, использующая свойства ультракоротких волн проникать сквозь ткани тела и воздействовать на них.Создана разнообразная аппаратура для радиодиагностики- распознавания болезней с помощью радиоволн.
Специальные радиоусилители позволяют оглохшим вновь хорошо слышать. А для слепых созданы светолокаторы, с помощью которых они могут "видеть" окружающие предметы.
Применение радиоэлектроники по истине безгранично. Электронные микроскопы позволили проникнуть в глубины микромира, недоступные обычным оптическим микроскопам. Высокочастотный нагрев дает возможность плавить металлы, производить поверхностную закалку деталей и ускорять процессы сушки. При помощи поля высокой частоты можно передавать энергию на расстояние и и строить ВЧ- мобили- транспорт , который будет получать энергию "по радио". Ультравысокими частотами убивают сельскохозяйственных вредителей и ускоряют рост растений. Электролокаторы могут находить повреждения в подземных кабелях. Радиоуправляемые и самонаводящиеся ракеты стоят на вооружении армий. Полупроводниковые солнечные батареи летают в космосе.
