Koncept radioelektroniky. Etapy vývoje radiotechniky a elektroniky Základní principy přenosu a příjmu informací

Historie a vývoj radiotechniky

Předmětem elektrotechniky je teorie a praxe využití elektronických, iontových a polovodičových součástek v zařízeních, systémech a instalacích pro různé oblasti národního hospodářství. Flexibilita elektronických zařízení, vysoká rychlost, přesnost a citlivost otevírají nové možnosti v mnoha odvětvích vědy a techniky.

Rádio (z latinského „radiare“ - vysílat, vysílat paprsky) -

1). Metoda bezdrátového přenosu zpráv na dálku pomocí elektromagnetických vln (rádiových vln), kterou vynalezl ruský vědec A.S. Popov v roce 1895;

2). Oblast vědy a techniky spojená se studiem fyzikálních jevů, které jsou základem této metody a jejího využití v komunikaci, vysílání, televizi, lokaci atd.

Rádio, jak bylo uvedeno výše, objevil velký ruský vědec Alexander Stepanovič Popov. Za datum vynálezu rádia se považuje 7. květen 1895, kdy A.S. Popov učinil veřejnou zprávu a demonstraci fungování svého rozhlasového přijímače na zasedání Fyzikálního oddělení Ruské fyzikálně-chemické společnosti v Petrohradě.

Vývoj elektroniky po vynálezu rádia lze rozdělit do tří etap: radiotelegraf, radiotechnika a etapa samotné elektroniky.

Během prvního období (asi 30 let) se rozvíjela radiotelegrafie a byly vyvinuty vědecké základy radiotechniky. Pro zjednodušení konstrukce rádiového přijímače a zvýšení jeho citlivosti probíhal v různých zemích intenzivní vývoj a výzkum různých typů jednoduchých a spolehlivých detektorů vysokofrekvenčních kmitů - detektorů.

V roce 1904 byla sestrojena první dvouelektrodová lampa (dioda), která se dodnes používá jako detektor vysokofrekvenčních kmitů a usměrňovač technických frekvenčních proudů a v roce 1906 se objevil karborundový detektor.

Tříelektrodová lampa (trioda) byla navržena v roce 1907. V roce 1913 byl vyvinut obvod pro regenerační přijímač lampy a pomocí triody byly získány spojité elektrické oscilace. Nové elektronické generátory umožnily nahradit jiskrové a obloukové radiostanice elektronkovými, což prakticky vyřešilo problém radiotelefonie. Zavedení elektronek do radiotechniky usnadnila první světová válka. V letech 1913 až 1920 se z rádiové technologie stala elektronková.

První radioelektronky v Rusku vyrobil N.D. Papaleksi v roce 1914 v Petrohradě. Kvůli nedostatku dokonalého čerpání nebyly vakuové, ale plněné plynem (rtutí). První vakuové přijímací a zesilovací elektronky byly vyrobeny v roce 1916 M.A. Bonch-Bruevich. Bonch-Bruevich v roce 1918 vedl vývoj domácích zesilovačů a generátorových rádiových elektronek v Nižním Novgorodu Radio Laboratory. Poté byl v zemi vytvořen první vědecký a radiotechnický ústav s širokým akčním programem, který přilákal mnoho talentovaných vědců a mladých nadšenců pro radiotechniku k práci v oblasti rádia. Laboratoř Nižnij Novgorod se stala skutečnou kovárnou rádiových specialistů, zrodilo se v ní mnoho oblastí radiotechniky, které se později staly samostatnými sekcemi radioelektroniky.

V březnu 1919 byla zahájena sériová výroba elektronky RP-1. V roce 1920 Bonch-Bruevich dokončil vývoj prvních generátorových lamp na světě s měděnou anodou a vodním chlazením s výkonem až 1 kW a v roce 1923 - s výkonem až 25 kW. V radiové laboratoři Nižního Novgorodu O.V. Losev v roce 1922 objevil možnost generování a zesilování rádiových signálů pomocí polovodičových zařízení. Vytvořil bezdušový přijímač - Kristadin. V těchto letech však nebyly vyvinuty metody výroby polovodičových materiálů a jeho vynález se nerozšířil.

Během druhého období (asi 20 let) se radiotelegrafie dále rozvíjela. Současně se široce rozvíjela a využívala radiotelefonie a rozhlasové vysílání, vznikla radionavigace a radiolokace. Přechod od radiotelefonie k jiným oblastem aplikace elektromagnetických vln byl umožněn díky výdobytkům elektrovakuové technologie, která zvládla výrobu různých elektronických a iontových zařízení.

Přechod od dlouhých vln ke krátkým a středním vlnám a také vynález superheterodynního obvodu si vyžádal použití lamp pokročilejších než trioda.

V roce 1924 byla vyvinuta stíněná lampa se dvěma mřížkami (tetroda) a v letech 1930 - 1931. - pentoda (lampa se třemi mřížkami). Elektronky se začaly vyrábět s nepřímo žhavenými katodami. Rozvoj speciálních metod rádiového příjmu si vyžádal vytvoření nových typů multigrid lamp (směšovací a frekvenčně převádějící v letech 1934 - 1935). Touha snížit počet žárovek v okruhu a zvýšit účinnost zařízení vedla k vývoji kombinovaných žárovek.

Vývoj a využití ultrakrátkých vln vedly ke zdokonalení známých elektronek (objevily se elektronky žaludového typu, metalokeramické triody a majákové elektronky), stejně jako k vývoji elektrovakuových zařízení s novým principem řízení toku elektronů – multidutinových magnetronů. , klystrony, trubice s pohyblivou vlnou. Tyto úspěchy elektrovakuové technologie vedly k vývoji radaru, radionavigace, pulzní vícekanálové radiokomunikace, televize atd.

Současně došlo k vývoji iontových zařízení, která využívají elektronový výboj v plynu. Rtuťový ventil, vynalezený již v roce 1908, byl výrazně vylepšen. Objevil se gastron (1928-1929), tyratron (1931), zenerova dioda, neony atd.

Vývoj metod přenosu obrazu a měřicích zařízení doprovázel vývoj a zdokonalování různých fotoelektrických zařízení (fotobuňky, fotonásobiče, vysílací televizní elektronky) a elektronových difrakčních zařízení pro osciloskopy, radary a televize.

Během těchto let se radiotechnika změnila v nezávislou inženýrskou vědu. Intenzivně se rozvíjel elektrovakuový a rádiový průmysl. Byly vyvinuty inženýrské metody pro výpočet rádiových obvodů a byl proveden rozsáhlý vědecký výzkum, teoretické a experimentální práce.

A poslední období (60.-70. léta) je érou polovodičové techniky a samotné elektroniky. Elektronika se zavádí do všech odvětví vědy, techniky a národního hospodářství. Jako komplex věd je elektronika úzce spjata s radiofyzikou, radarem, radionavigací, radioastronomií, radiometeorologií, radiovou spektroskopií, elektronickou výpočetní a řídicí technikou, rádiovým řízením na dálku, telemetrií, kvantovou radioelektronikou atd.

V tomto období pokračovalo další zdokonalování elektrických vakuových zařízení. Velká pozornost je věnována zvyšování jejich pevnosti, spolehlivosti a odolnosti. Byly vyvinuty žárovky bez patice (prstové) a subminiaturní žárovky, což umožňuje zmenšit rozměry instalací obsahujících velké množství rádiových žárovek.

Pokračovala intenzivní práce v oblasti fyziky pevných látek a teorie polovodičů, byly vyvinuty metody výroby monokrystalů polovodičů, metody jejich čištění a zanášení nečistot. K rozvoji fyziky polovodičů výrazně přispěla sovětská škola akademika A.F.Ioffeho.

Polovodičová zařízení se rychle a široce rozšířila v 50.-70. letech do všech oblastí národního hospodářství. V roce 1926 byl navržen polovodičový střídavý usměrňovač vyrobený z oxidu měďného. Později se objevily usměrňovače vyrobené ze selenu a sulfidu mědi. Rychlý rozvoj rádiové techniky (zejména radaru) během druhé světové války dal nový impuls výzkumu v oblasti polovodičů. Byly vyvinuty mikrovlnné bodové usměrňovače střídavého proudu na bázi křemíku a germania a později se objevily planární germaniové diody. V roce 1948 vytvořili američtí vědci Bardeen a Brattain germaniovou point-point triodu (tranzistor), vhodnou pro zesilování a generování elektrických oscilací. Později byla vyvinuta křemíková bodová trioda. Počátkem 70. let se bodové tranzistory prakticky nepoužívaly a hlavním typem tranzistoru byl planární tranzistor, poprvé vyrobený v roce 1951. Do konce roku 1952 byla zavedena planární vysokofrekvenční tetroda, tranzistor s efektem pole a další byly navrženy typy polovodičových součástek. V roce 1953 byl vyvinut driftový tranzistor. Během těchto let byly široce vyvinuty a studovány nové technologické postupy pro zpracování polovodičových materiálů, metody výroby p-n přechodů a samotných polovodičových součástek. Počátkem 70. let se vedle planárních a driftových germaniových a křemíkových tranzistorů hojně využívala i další zařízení využívající vlastností polovodičových materiálů: tunelové diody, řízená i neřízená čtyřvrstvá spínací zařízení, fotodiody a fototranzistory, varikapy, termistory atd. .

Vývoj a zdokonalování polovodičových součástek se vyznačuje zvýšením pracovních frekvencí a zvýšením přípustného výkonu. První tranzistory měly omezené možnosti (maximální pracovní frekvence řádově stovky kilohertzů a disipační výkony řádově 100 - 200 mW) a mohly plnit pouze některé funkce elektronek. Pro stejný frekvenční rozsah vznikly tranzistory o výkonu desítek wattů. Později vznikly tranzistory schopné pracovat na frekvencích do 5 MHz a disipačním výkonu řádově 5 W a již v roce 1972 byly vytvořeny vzorky tranzistorů pro pracovní frekvence 20 - 70 MHz se ztrátovými výkony dosahujícími 100 W. nebo více. Nízkovýkonové tranzistory (do 0,5 - 0,7 W) mohou pracovat na frekvencích nad 500 MHz. Později se objevily tranzistory, které pracovaly na frekvencích asi 1000 MHz. Současně se pracovalo na rozšíření rozsahu provozních teplot. Tranzistory vyrobené na bázi germania měly zpočátku provozní teploty ne vyšší než +55 ¸ 70 ° C a ty na bázi křemíku - ne vyšší než +100 ¸ 120 ° C. Později vytvořené vzorky galliumarsenidových tranzistorů se ukázaly být funkční při teplotách až +250 °C a jejich pracovní frekvence byly nakonec zvýšeny na 1000 MHz. Existují karbidové tranzistory, které pracují při teplotách do 350 °C. Tranzistory a polovodičové diody byly v 70. letech v mnoha ohledech lepší než elektronky a nakonec je z oblasti elektroniky zcela nahradily.

Konstruktéři složitých elektronických systémů, čítajících desítky tisíc aktivních i pasivních součástek, stojí před úkolem snížit rozměry, hmotnost, spotřebu a cenu elektronických zařízení, zlepšit jejich výkonnostní charakteristiky a hlavně dosáhnout vysoké provozní spolehlivosti. Tyto problémy úspěšně řeší mikroelektronika - odvětví elektroniky, které pokrývá širokou škálu problémů a metod spojených s návrhem a výrobou elektronických zařízení v mikrominiaturním provedení z důvodu úplné nebo částečné eliminace diskrétních součástek.

Hlavním trendem mikrominiaturizace je „integrace“ elektronických obvodů, tzn. touha vyrábět současně velké množství prvků a součástek elektronických obvodů, které jsou neoddělitelně spojeny. Mezi různými oblastmi mikroelektroniky se proto jako nejúčinnější ukázala integrovaná mikroelektronika, která je jednou z hlavních oblastí moderní elektronické techniky. V dnešní době jsou široce používány ultra velké integrované obvody, na kterých jsou postavena všechna moderní elektronická zařízení, zejména počítače atd.

Použité knihy:

1. Slovník cizích slov. 9. vyd. Nakladatelství „Ruský jazyk“ 1979, rev. - M.: „Ruský jazyk“, 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Základy elektronické a polovodičové technologie." Ed. 2., přidat. M., "Energie", 1972 - 536 s.

3. Rozhlasový časopis, číslo 12, 1978

Historie a vývoj radiotechniky Předmětem elektrotechniky je teorie a praxe využití elektronických, iontových a polovodičových součástek v zařízeních, systémech a instalacích pro různé oblasti národního hospodářství. Flexibilita

Úvod do vzdělávacího programu „Radioelektronika“.

Poznámky k lekci

I. Organizační moment

(Snímek 1)

Dobré odpoledne, milí kluci! Jsem vedoucí dětského tvůrčího sdružení „Radioelektronika“ Centra doplňkového vzdělávání dětí Sobolev I.V.

Dnes bych vás ve třídě rád pozval na krátkou cestu do světa radiotechniky a elektroniky.

II. Přípravná fáze

Představte si...dobu kamennou, pak dobu bronzovou. 19. století je dobou páry a elektřiny, ale jak bychom měli nazývat naši dobu?

Věk atomu, elektřiny, komunikací, telekomunikací, informatizace... Naše doba není bezdůvodně nazývána věkem atomu, věkem vesmírným, věkem komunikací a telekomunikací...

Od doby, kdy bylo vynalezeno rádio, uplynulo o něco více než sto let, ale zkuste moderního člověka nechat bez rádia, televize nebo počítače.

(Snímek 2)

Všechno to ale začalo jednoduše. Před více než 2,5 tisíci lety Řekové popsali jev, kterému rozuměli jen oni. Přitahování lehkých těl pomocí jantarové tyčinky a třené vlny. Tento jev nazvali elektřina (v řečtině jantar znamená „elektron“). Ale lidé nechali elektrony fungovat před více než 200 lety. Nový typ energie se stal natolik univerzálním, že je nyní těžké si představit náš život bez elektřiny.

III. Hlavní část

(Snímek 3)

- Co je elektřina? (studenti odpovídají na otázky)

Elektřina je schopnost přenášet energii na obrovské vzdálenosti. A velmi jednoduchý, pohodlný dopravní prostředek – žádná trubka s horkou párou, žádné složení uhlí – vše, co potřebujete, je měděný nebo hliníkový vodič, aby miliardy elektronových pracovníků dorazily na své pracoviště.

Elektřina je schopnost rozdělit energii na libovolné části a distribuovat ji mezi obrovské množství spotřebitelů: zaveďte drát do bytu a použijte jej, jak potřebujete.

Elektřina je okamžitá přeměna přijaté energie do jakékoli formy, kterou potřebujete: světlo, teplo, mechanický pohyb. Jedná se o kompaktní, jednoduché a jasné světelné zdroje, kompaktní, jednoduché elektromechanické motory (představte si benzínový motor nainstalovaný na magnetofonu) a spoustu nejdůležitějších zařízení a procesů, které by bez elektřiny neexistovaly (urychlovač atomových částic, TV, počítač). ). Elektřina má zkrátka tolik výhod, že je výhodné nejprve přeměnit jiné formy energie na elektřinu a následně provést zpětnou přeměnu podle potřeby.

A kdo z vás mi může říct, jaké druhy energie znáš pro výrobu elektřiny, nebo přesněji elektrického proudu? (žáci odpovídají na otázku).

Jaké látky nebo materiály vedou elektrický proud?

ZOBRAZENÍ PŘÍSTROJE....(Kov, plast, voda, člověk....)

Na základě rychle se rozvíjející radiotechniky a využití výdobytků mnoha věd tak vznikla RADIOELEKTRONIKA, která se velmi brzy stala nezbytnou téměř ve všech sférách lidské činnosti.

Pojem „rádiová elektronika“ v sobě spojuje širokou škálu vědních a technických oborů souvisejících s problémy přenosu, příjmu a převodu informací pomocí elektrických oscilací a elektromagnetických vln.

(Snímek 4)

Radioelektronika zahrnuje radiotechniku, elektroniku, osvětlovací techniku a řadu nových oblastí: polovodičovou a mikroelektroniku, akustickou elektroniku atd.

Zobrazení děl vyrobených v t/o....

Jaký typ jsou tato zařízení?

Takže: radioelektronika je také obratné řízení toku elektronů.

Bylo vytvořeno mnoho detailů, se kterými můžete vidět, slyšet a dokonce cítit energii na dálku.

Rádiový mikrofon...(zobrazit v akci)...

A to vše je schopnost řídit tok elektronů.

Jaké rádiové komponenty znáte? (žáci odpovídají na otázku).

Moderní svět je přesycený elektronickým vybavením a každý z nás by měl mít alespoň minimální soubor znalostí, dovedností a schopností používat složité domácí spotřebiče. Dnes se elektrotechnika používá všude: může se s ní setkat pilot i lékař, biochemik i ekonom, hutník i hudebník. A ať si člověk vybere jakékoliv povolání, s elektronikou se setkává všude. A každý, kdo se zabývá praktickou elektronikou, dokonale chápe, že tato příjemná činnost se bude hodit člověku jakékoli profese.

(Snímek 5)

Během výuky v tvůrčím sdružení „Radioelektronika“ jsou studovány různé radioprvky, jejich principy činnosti a aplikace, včetně integrovaných obvodů, které jsou základem pro konstrukci moderních radioelektronických zařízení. Studenti laboratoře vyrábějí a navrhují elektronické hračky, přístroje, učí se pracovat s příručkami a odbornou odbornou literaturou a pracovat s měřicími přístroji.

Ještě jeden bod – radiotechnický design nejen učí, ale i vychovává. Díky tomu je člověk inteligentnější, vynalézavější, vynalézavější, shromážděnější, jasnější a úhlednější. Stává se zvykem pracovat rychle a pečlivě kontrolovat, co bylo uděláno. Skládáním elektronických obvodů, jejich seřizováním, hledáním nějaké poruchy se učíte logicky myslet, uvažovat a samostatně získávat nové poznatky.

IV. Praktická část

Nyní přejdeme k praktické části naší lekce.

Před vámi: "Elektrická baterka"

Z jakých elektrických částí se skládá?

Z jakých prvků se skládá jednoduchý elektrický obvod?

(Snímek 6)

Aktuální zdroj
- Spotřebitel
- Klíč
- dráty (vodiče)

(Snímek 7), (Snímek 8), (Snímek 9), (Snímek 10)

OTÁZKY a zobrazení prvků.

(Snímek 11)

PRAXE STUDENTŮ

1) Obvod elektrické svítilny

2) Sestavte schéma zapojení obsahující jeden galvanický článek a dvě žárovky, z nichž každou lze zapnout samostatně.

3) Sestavte schéma zapojení baterie, svítilny a dvou vypínačů (tlačítek), umístěných tak, abyste mohli svítilnu zapnout ze dvou různých míst.

4) Obvod dvojitého spínače.

5) Spínač a elektromotor.

V. Shrnutí lekce

Vážení kluci, naše cesta do světa radioelektroniky skončila!

Co nového jste se dnes ve třídě naučili?

Jaké radioprvky a jejich označení jste poznali?

Jaké elektrické obvody jsme shromáždili?

Jakou roli hraje elektrický proud v našem životě?

Vážení kluci, moc vám děkuji za vaši práci. Myslím, že z dnešní lekce budete odcházet v dobré náladě.

V současné době je obtížné si představit oblast vědy a techniky, kde by nebyly využity výdobytky rádiové techniky. Nejen zvukové a televizní vysílání, ale také mobilní telefonie, kosmická telefonie, osobní komunikace, pagingová komunikace, počítačová rádiová elektronika, ovládání domácích spotřebičů, ovládání pozemních, námořních, leteckých dopravních prostředků atd. se již pevně usadily v každodenním životě. Telemetrické systémy se rychle vyvíjejí, pozemní, vzdušné a vesmírné radarové systémy a komunikační systémy s rozvojem nových rádiových frekvenčních rozsahů. Intenzivně se pracuje na vytvoření komunikační technologie v mikrovlnném frekvenčním rozsahu.

S rozvojem digitální technologie význam používání radiotechniky a radioelektronických zařízení a systémů nejen neklesá, ale roste. Takové systémy zahrnují digitální audio a televizní vysílací systémy. Otázky ohledně masového zavedení digitálního televizního vysílání se již řeší. Rozvoj špičkových technologií vedl ke vzniku mikro- a nanoelektronické základny.

Stačí poznamenat, že moderní letadlo má na palubě více než sto různých radioelektronických prostředků navigace, lokalizace, sledování a komunikace po celou dobu letu. Stávající satelitní systémy poskytují navigaci a sledování nejen pro mezikontinentální letadla, ale dokonce i pro jednotlivá vozidla, osobní automobily a letadla. Možnost využívat nejnovější pokroky v rádiové technologii se stala dostupnou běžným individuálním spotřebitelům.

Technologie a výroba součástek a dílů hrají v současné době zvláštní roli ve vývoji radiotechniky a radioelektroniky. Moderní bezdrátové komunikační systémy jsou zastoupeny širokou škálou produktů dodávaných na trh. Se vzrůstající složitostí radioelektronických systémů roste i potřeba jejich údržby a správy, aniž by byly ohroženy jejich technické vlastnosti. S tímto úkolem si poradí pouze automatizovaný řídicí a monitorovací systém vyvinutý na bázi mikrokontrolérů a mikroprocesorů. Pro zajištění flexibility při navrhování a výrobě využívají moderní konstrukční systémy techniky softwarových obvodů, tzn. na úrovni ladění softwarového produktu. Při změnách požadavků na technické vlastnosti a servisní služby stačí jednoduše zadat nebo „probliknout“ nový program pro provoz ovladače radioelektronického systému.

V současné době dochází k prudkému rozvoji nových informačních technologií pro přenos dat, tzv. bluetooth bezdrátové technologie. Tato technologie umožňuje vytvořit lokální počítačovou síť v okruhu 20...100 metrů zajišťující provoz celé řady zařízení: počítač, mobilní telefon, tiskárna, různé domácí spotřebiče atd. Použitý pracovní frekvenční rozsah je v současnosti definován jako 2,4-2,4835 GHz. Tato bezdrátová komunikační technologie umožňuje ovládat různá zařízení, jak počítačově, tak i bez použití počítače. Téměř všechna zařízení již mají určité uzly pro zpracování, konverzi a přenos informací.

Rýže. 1.38 Oblasti použití technologie bezdrátového přenosu dat bluetooth

Hlavním prvkem zajišťujícím bezdrátovou komunikaci jsou Bluetooth adaptéry, které se připojují k USB portu počítače.

Rýže. 1.39 Bluetooth adaptér

Rýže. 1.40 Způsoby připojení zařízení pomocí technologie Bluetooth

Rýže. 1.41 Náhlavní souprava, která umožňuje provoz zařízení pomocí technologie Bluetooth

Je třeba poznamenat obrovskou roli radiotechniky při studiu atmosféry, blízkozemského prostoru, planet sluneční soustavy, blízkého a hlubokého vesmíru. Nedávné úspěchy v průzkumu sluneční soustavy, planet a jejich satelitů jsou jasným potvrzením.

Rýže. 1.42 Snímek povrchu planety Venuše, přenášený z přistávacího modulu sovětské meziplanetární stanice Venera-13 (1. března 1982)

Rýže. 1.43 Snímek povrchu planety Mars, přenášený z amerického roveru Opportunity (2004)

S narůstající složitostí elektromagnetického prostředí vyvstává úkol vyvinout metody a prostředky k zajištění ochrany rádiových systémů před náhodným a umělým rušením.
Spolu s tím se vyvíjejí i metody a techniky pro rušení radarových stanic, sledovacích a naváděcích systémů a různých typů rádiových rozněcovačů a také systémy pro odposlechy nepovolených zdrojů rádiového vyzařování.

Jedná se o vysoce kvalifikovaného specialistu v oblasti radiotechniky, radioelektroniky a špičkových informačních technologií pro přenos, příjem a zpracování informací, které určují úroveň rozvoje společnosti jako celku. Jak zvládnout všechny výdobytky mysli a jaké jsou důsledky vědeckotechnického pokroku, záleží jen na vás – radioinženýrovi budoucnosti.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http:// www. vše nejlepší. ru/

Ministerstvo obrany Ruské federace

Černomořská vyšší námořní škola Řádu rudé hvězdy pojmenovaná po P.S. Nakhimova

Fakulta radiotechniky a ochrany informací

Ústav radiotechnických systémů

v akademickém oboru "Úvod do rádiové techniky"

na téma „Etapy vývoje radiotechniky a elektroniky“

Provedeno

Pužánková S.O.

Kontrolovány

Krasnov L.M.

Sevastopol 2016

ÚVOD

1. HISTORIE A VÝVOJ RADIOTECHNIKY

2. HISTORIE VÝVOJE ELEKTRONIKY

3. ETAPA VÝVOJE ELEKTRONIKY

4. RADIOTECHNIKA A ELEKTRONIKA.NOVÝ VÝVOJ

5. MODERNÍ POROZUMĚNÍ RADIOTECHNIKY A ELEKTRONIKY

POUŽITÉ KNIHY

ÚVOD

Elektronika je rychle se rozvíjející odvětví vědy a techniky. Studuje fyziku a praktické aplikace různých elektronických zařízení. Mezi fyzikální elektroniku patří: elektronické a iontové procesy v plynech a vodičích. Na rozhraní vakua a plynu, pevných a kapalných těles. Technická elektronika zahrnuje studium návrhu elektronických zařízení a jejich aplikace. Obor věnovaný využití elektronických zařízení v průmyslu se nazývá průmyslová elektronika.

Pokrok v elektronice je do značné míry stimulován rozvojem rádiové technologie. Elektronika a radiotechnika jsou tak úzce spjaty, že v 50. letech došlo k jejich spojení a tato oblast techniky byla nazvána Radioelektronika. Radioelektronika je dnes komplexem vědních a technologických oborů souvisejících s problémem přenosu, příjmu a převodu informací pomocí elektronických/magnetických oscilací a vln v rádiovém a optickém frekvenčním rozsahu. Elektronická zařízení slouží jako hlavní prvky radiotechnických zařízení a určují nejdůležitější ukazatele rádiových zařízení. Na druhé straně mnoho problémů v radiotechnice vedlo k vynalezení nových a vylepšení stávajících elektronických zařízení. Tato zařízení se používají v radiokomunikacích, televizi, záznamu a přehrávání zvuku, radaru, radionavigaci, rádiovém dálkovém ovládání, rádiovém měření a dalších oblastech radiotechniky.

Současná etapa vývoje technologií je charakterizována stále větším pronikáním elektroniky do všech sfér života a činností lidí. Podle amerických statistik až 80 % celého průmyslu zabírá elektronika. Pokroky v oblasti elektroniky přispívají k úspěšnému řešení nejsložitějších vědeckotechnických problémů. Zvyšování efektivity vědeckého výzkumu, vytváření nových typů strojů a zařízení. Vývoj efektivních technologií a řídicích systémů: získávání materiálu s unikátními vlastnostmi, zlepšování procesů sběru a zpracování informací. Elektronika, která pokrývá širokou škálu vědeckých, technických a průmyslových problémů, je založena na pokroku v různých oblastech poznání. Elektronika přitom na jedné straně představuje výzvy pro ostatní vědy a výrobu, stimuluje jejich další rozvoj, na druhé straně je vybavuje kvalitativně novými technickými prostředky a metodami výzkumu.

1. HISTORIE A VÝVOJ RADIOTECHNIKY

Rádio (z latinského „radiare“ - vysílat, vysílat paprsky) -

1).Metoda bezdrátového přenosu zpráv na dálku pomocí elektromagnetických vln (rádiových vln), vynalezená ruským vědcem A.S. Popov v roce 1895;

2). Oblast vědy a techniky související se studiem fyzikálních jevů, které jsou základem této metody, a jejího použití v komunikaci, vysílání, televizi, umístění atd.

Vývoj elektroniky po vynálezu rádia lze rozdělit do tří etap:

· radiotelegraf,

· radiotechnika

· elektronika.

Přechod od dlouhých vln ke krátkým a středním vlnám a také vynález superheterodynního obvodu si vyžádal použití lamp pokročilejších než trioda.

Vývoj a zdokonalování polovodičových součástek se vyznačuje zvýšením pracovních frekvencí a zvýšením přípustného výkonu. První tranzistory měly omezené možnosti (maximální pracovní frekvence řádově stovky kilohertzů a disipační výkony řádově 100 - 200 mW) a mohly plnit pouze některé funkce elektronek. Pro stejný frekvenční rozsah vznikly tranzistory o výkonu desítek wattů. Později vznikly tranzistory schopné pracovat na frekvencích do 5 MHz a disipačním výkonu řádově 5 W a již v roce 1972 byly vytvořeny vzorky tranzistorů pro pracovní frekvence 20 - 70 MHz se ztrátovými výkony dosahujícími 100 W. nebo více. Nízkovýkonové tranzistory (do 0,5 - 0,7 W) mohou pracovat na frekvencích nad 500 MHz. Později se objevily tranzistory, které pracovaly na frekvencích asi 1000 MHz. Současně se pracovalo na rozšíření rozsahu provozních teplot. Tranzistory vyrobené na bázi germania měly zpočátku provozní teploty ne vyšší než +55 - 70 °C a ty na bázi křemíku - ne vyšší než +100 - 120 °C. Později vytvořené vzorky galliumarsenidových tranzistorů se ukázaly být funkční při teplotách až +250 °C a jejich pracovní frekvence byly nakonec zvýšeny na 1000 MHz. Existují karbidové tranzistory, které pracují při teplotách do 350 °C. Tranzistory a polovodičové diody byly v 70. letech v mnoha ohledech lepší než elektronky a nakonec je z oblasti elektroniky zcela nahradily.

2. HISTORIE VÝVOJE ELEKTRONIKY

Pokrok v elektronice je do značné míry stimulován rozvojem rádiové technologie. Elektronika a radiotechnika jsou tak úzce spjaty, že v 50. letech došlo k jejich spojení a tato oblast techniky byla nazvána Radioelektronika. Radioelektronika je dnes komplexem vědních a technologických oborů souvisejících s problémem přenosu, příjmu a převodu informací pomocí elektronických/magnetických oscilací a vln v rádiovém a optickém frekvenčním rozsahu. Elektronická zařízení slouží jako hlavní prvky radiotechnických zařízení a určují nejdůležitější ukazatele rádiových zařízení. Na druhé straně mnoho problémů v radiotechnice vedlo k vynalezení nových a vylepšení stávajících elektronických zařízení. Tato zařízení se používají v radiokomunikacích, televizi, záznamu a přehrávání zvuku, rádiovém lakování, radionavigaci, rádiovém dálkovém ovládání, rádiovém měření a dalších oblastech radiotechniky.

Současnou etapu technologického rozvoje charakterizuje stále se zvyšující pronikání elektroniky do všech sfér života a činností lidí. Podle amerických statistik až 80 % celého průmyslu zabírá elektronika. Pokroky v oblasti elektroniky přispívají k úspěšnému řešení nejsložitějších vědeckotechnických problémů. Zvyšování efektivity vědeckého výzkumu, vytváření nových typů strojů a zařízení. Vývoj efektivních technologií a řídicích systémů: získávání materiálu s unikátními vlastnostmi, zlepšování procesů sběru a zpracování informací. Elektronika, která pokrývá širokou škálu vědeckých, technických a průmyslových problémů, je založena na pokroku v různých oblastech poznání. Elektronika přitom na jedné straně představuje výzvy pro ostatní vědy a výrobu, stimuluje jejich další rozvoj, na druhé straně je vybavuje kvalitativně novými technickými prostředky a metodami výzkumu. Předměty vědeckého výzkumu v elektronice jsou:

1. Studium zákonů interakce elektronů a jiných nabitých částic s elektrickými/magnetickými poli.

Vývoj metod tvorby elektronických zařízení, ve kterých je tato interakce využívána k přeměně energie za účelem přenosu, zpracování a ukládání informací, automatizace výrobních procesů, vytváření energetických zařízení, vytváření řídicích a měřicích zařízení, prostředků vědeckého experimentování a další účely.

Výjimečně nízká setrvačnost elektronu umožňuje efektivně využít interakci elektronů, a to jak s makropolemi uvnitř zařízení, tak s mikropolemi uvnitř atomu, molekuly a krystalové mřížky, ke generování konverze a příjmu elektrických/magnetických kmitů s frekvencí až 1000 GHz. Stejně jako infračervené, viditelné, rentgenové a gama záření. Důsledné praktické zvládnutí spektra elektrických/magnetických kmitů je charakteristickým rysem rozvoje elektroniky.

2. Základ pro rozvoj elektroniky

Základ elektroniky položily práce fyziků v 18.-19. První světové studie elektrických výbojů ve vzduchu provedli akademici Lomonosov a Richman v Rusku a nezávisle na nich americký vědec Frankel. V roce 1743 Lomonosov ve své ódě „Večerní úvahy o Boží velikosti“ nastínil myšlenku elektrické povahy blesku a polární záře. Již v roce 1752 Frankel a Lomonosov experimentálně ukázali pomocí „hromostroje“, že hrom a blesk jsou silné elektrické výboje ve vzduchu. Lomonosov také zjistil, že elektrické výboje existují ve vzduchu i bez bouřky, protože a v tomto případě bylo možné získat jiskry z „hromostroje“. „Hromový stroj“ byla Leydenská nádoba instalovaná v obývacím pokoji. Jedna z desek byla spojena drátem s kovovým hřebenem nebo hrotem upevněným na tyči ve dvoře.

V roce 1753 byl během experimentů profesor Richman, který prováděl výzkum, zabit bleskem, který udeřil do sloupu. Lomonosov také vytvořil obecnou teorii bouřkových jevů, která je prototypem moderní teorie bouřek. Lomonosov také zkoumal záři řídkého vzduchu pod vlivem stroje s třením.

V roce 1802 profesor fyziky na petrohradské lékařské a chirurgické akademii Vasilij Vladimirovič Petrov poprvé, několik let před anglickým fyzikem Davym, objevil a popsal fenomén elektrického oblouku ve vzduchu mezi dvěma uhlíkovými elektrodami. . Kromě tohoto zásadního objevu je Petrov zodpovědný za popis různých typů záře vzácného vzduchu, když jím prochází elektrický proud. Petrov popisuje svůj objev takto: „Pokud se 2 nebo 3 uhlíky položí na skleněnou dlaždici nebo lavici se skleněnými nohami a pokud se kovová izolovaná vodítka připojená k oběma pólům obrovské baterie přiblíží k sobě na vzdálenost jednoho do tří čar, pak se mezi nimi objeví velmi jasné bílé světlo nebo plamen, z něhož tyto uhlíky vzplanou rychleji nebo pomaleji a z něhož lze osvětlit temný mír." Petrovova díla byla interpretována pouze v ruštině, nebyla přístupná zahraničním vědcům. V Rusku význam děl nepochopili a zapomněli. Proto byl objev obloukového výboje připsán anglickému fyzikovi Davymu.

Počátek studia absorpčních a emisních spekter různých těles přivedl německého vědce Plückera k vytvoření Heuslerových trubic. V roce 1857 Plücker zjistil, že spektrum Heusslerovy trubice rozšířené do kapiláry a umístěné před štěrbinou spektroskopu jednoznačně charakterizuje povahu plynu v ní obsaženého a objevil první tři čáry tzv. Balmerovy spektrální řady vodíku. . Plückerův žák Hittorf studoval doutnavý výboj a v roce 1869 publikoval sérii studií o elektrické vodivosti plynů. Spolu s Plückerem se zasloužil o první studie katodových paprsků, v nichž pokračoval Angličan Crookes.

Významný posun v chápání fenoménu výboje plynu způsobila práce anglického vědce Thomsona, který objevil existenci elektronů a iontů. Thomson vytvořil Cavendishovu laboratoř, ze které vyšla řada fyziků, aby studovali elektrické náboje plynů (Townsen, Aston, Rutherford, Crookes, Richardson). Následně tato škola významně přispěla k rozvoji elektroniky. Mezi ruské fyziky, kteří pracovali na studiu oblouku a jeho praktické aplikaci pro osvětlení, byli: Jabločkov (1847-1894), Čikolev (1845-1898), Slavjanov (svařování, tavení kovů obloukem), Bernardos (použití oblouk pro osvětlení). O něco později Lachinov a Mitkevich studovali oblouk. V roce 1905 Mitkevich stanovil povahu procesů na katodě obloukového výboje. Stoletov (1881-1891) se samostatným vypouštěním vzduchu nezabýval. Během svého klasického studia fotoelektrického jevu na Moskevské univerzitě Stoletov experimentálně sestrojil „vzduchový prvek“ (A.E.) se dvěma elektrodami ve vzduchu, který dával elektrický proud bez zavádění vnějšího emf do obvodu pouze tehdy, když je katoda osvětlena externě. Stoletov nazval tento efekt aktinoelektrický. Studoval tento efekt jak při vysokém, tak při nízkém atmosférickém tlaku. Zařízení speciálně postavené Stoletovem umožnilo vytvořit snížený tlak až 0,002 mm. rt. pilíř Za těchto podmínek nebyl aktinoelektrický efekt pouze fotoproud, ale také fotoproud zesílený nezávislým výbojem plynu. Stoletov zakončil svůj článek o objevu tohoto jevu takto: „Ať už je třeba vysvětlení aktinoelektrických výbojů formulovat jakkoli, nelze si pomoci, abychom nerozpoznali některé zvláštní analogie mezi těmito jevy a dávno známým, ale stále špatně pochopeným, výboje Heuslerových a Crookesových trubic. I když jsem si při svých prvních pokusech o navigaci mezi jevy reprezentovanými mým síťovým kondenzátorem mimovolně řekl, že přede mnou je Heusslerova trubice, která dokáže působit bez řídnutí vzduchu cizím světlem. Zde a zde elektrické jevy úzce souvisejí se světelnými jevy.Zde a zde hraje zvláštní roli a zřejmě rozptýlená katoda.Studium aktinoelektrických výbojů slibuje osvětlit procesy šíření elektřiny v plynech obecně. “ Tato Stoletova slova byla zcela oprávněná.

V roce 1905 Einstein interpretoval fotoelektrický jev spojený se světelnými kvanty a ustanovil po něm pojmenovaný zákon. Fotoelektrický jev objevený Stoletovem je tedy charakterizován následujícími zákony:

Stoletovův zákon - počet elektronů simulovaných za jednotku času je úměrný intenzitě světla dopadajícího na povrch katody. Stejné podmínky je zde třeba chápat jako osvětlení povrchu katody monochromatickým světlem stejné vlnové délky. Nebo světlo stejného spektrálního složení. elektronické měření rádiové lampy

Maximum rychlost elektronů opouštějících povrch katoda při externí fotoelektrický efekt je určeno vztahem:

Velikost energetického kvanta monochromatického záření dopadajícího na povrch katody.

Pracovní funkce elektronu opouštějícího kov.

Rychlost fotoelektronů opouštějících povrch katody nezávisí na intenzitě záření dopadajícího na katodu.

Vnější fotoelektrický jev poprvé objevil německý fyzik Hertz (1887). Experimentoval s elektromagnetickým polem, které objevil. Hertz si všiml, že v jiskřišti přijímacího obvodu přeskakuje jiskra, která detekuje přítomnost elektrických oscilací v obvodu, za jinak stejných podmínek, snadněji, pokud světlo z jiskrového výboje v obvodu generátoru dopadne na jiskřiště.

V roce 1881 Edison poprvé objevil fenomén termionické emise. Při provádění různých experimentů s uhlíkovými žárovkami sestrojil lampu obsahující ve vakuu kromě uhlíkového vlákna kovovou destičku A, ze které byl vytažen vodič P. Pokud je drát připojen přes galvanometr na kladný konec vlákno, pak galvanometrem protéká proud, pokud je připojen k zápornému pólu, pak není detekován žádný proud. Tento jev se nazýval Edisonův jev. Jev emise elektronů z horkých kovů a jiných těles ve vakuu nebo plynu se nazýval termionická emise.

3. ETAPA VÝVOJE ELEKTRONIKY

Fáze 1. První etapa zahrnovala vynález žárovky v roce 1809 ruským inženýrem Ladyginem.

Objev v roce 1874 německým vědcem Brownem o usměrňovacím účinku v kontaktech kov-polovodič. Použití tohoto efektu ruským vynálezcem Popovem k detekci rádiových signálů mu umožnilo vytvořit první rádiový přijímač. Za datum vynálezu rádia se považuje 7. květen 1895, kdy Popov podal zprávu a demonstraci na setkání fyzikálního oddělení Ruské fyzikálně-chemické společnosti v Petrohradě. A 24. března 1896 Popov vyslal první rádiovou zprávu na vzdálenost 350 metrů. Úspěchy elektroniky v tomto období jejího rozvoje přispěly k rozvoji radiotelegrafie. Současně byly vyvinuty vědecké základy radiotechniky s cílem zjednodušit konstrukci rádiového přijímače a zvýšit jeho citlivost. V různých zemích probíhal vývoj a výzkum různých typů jednoduchých a spolehlivých detektorů vysokofrekvenčních vibrací - detektorů.

2. Druhá etapa vývoje elektroniky začala v roce 1904, kdy anglický vědec Fleming navrhl elektrickou vakuovou diodu. Hlavní částí diody (obr. 2) jsou dvě elektrody umístěné ve vakuu. Kovová anoda (A) a kovová katoda (K) jsou ohřívány elektrickým proudem na teplotu, při které dochází k termionické emisi.

Při vysokém vakuu je výboj plynu mezi elektrodami takový, že střední volná dráha elektronů výrazně převyšuje vzdálenost mezi elektrodami, takže když je napětí Va na anodě kladné vůči katodě, elektrony se pohybují směrem k anoda, což způsobí proud Ia v anodovém obvodu. Když je anodové napětí Va záporné, emitované elektrony se vrátí ke katodě a proud v anodovém obvodu je nulový. Vakuová dioda má tedy jednosměrnou vodivost, která se využívá při usměrňování střídavého proudu. V roce 1907 americký inženýr Lee de Forest zjistil, že umístěním kovové sítě (c) mezi katodu (K) a anodu (A) a přivedením napětí Vc na ni lze anodový proud Ia ovládat prakticky bez setrvačnosti a s nízká spotřeba energie. Tak se objevila první elektronická zesilovací elektronka - trioda (obr. 3). Jeho vlastnosti jako zařízení pro zesilování a generování vysokofrekvenčních kmitů vedly k rychlému rozvoji radiokomunikací. Pokud je hustota plynu naplňujícího válec tak vysoká, že střední volná dráha elektronů je menší než vzdálenost mezi elektrodami, pak tok elektronů, procházející mezielektrodovou vzdáleností, interaguje s plynným prostředím, v důsledku čehož vlastnosti média se prudce mění. Plynné médium je ionizováno a přechází do plazmového stavu, vyznačujícího se vysokou elektrickou vodivostí. Této vlastnosti plazmy využil americký vědec Hell v gastronu, který vyvinul v roce 1905 – výkonnou usměrňovací diodu plněnou plynem. Vynález gastron znamenal počátek vývoje elektrických vakuových zařízení s plynovým výbojem. Výroba elektronek se začala rychle rozvíjet v různých zemích. Tento vývoj byl zvláště silně stimulován vojenským významem radiokomunikací. Proto byla léta 1913 - 1919 obdobím prudkého rozvoje elektronické techniky. V roce 1913 vyvinul německý inženýr Meissner obvod pro elektronkový regenerační přijímač a pomocí triody získal netlumené harmonické kmity. Nové elektronické generátory umožnily nahradit jiskrové a obloukové radiostanice elektronkovými, což prakticky vyřešilo problém radiotelefonie. Od té doby se z rádiové technologie stala elektronková technologie. V Rusku byly první rádiové elektronky vyrobeny v roce 1914 v Petrohradě Nikolajem Dmitrievičem Papaleksim, konzultantem Ruské společnosti bezdrátové telegrafie, budoucím akademikem Akademie věd SSSR. Papaleksi vystudoval Univerzitu ve Štrasburku, kde pracoval pod Brownem. První Papaleksiho rádiové elektronky, kvůli nedostatku dokonalého čerpání, nebyly vakuové, ale plněné plynem (rtuť). V letech 1914-1916 Papaleksi prováděl experimenty s radiotelegrafií. Pracoval v oblasti radiokomunikace s ponorkami. Vedl vývoj prvních vzorků domácích rozhlasových elektronek. V letech 1923-1935 Spolu s Mandelstamem vedl vědecké oddělení centrální rádiové laboratoře v Leningradu. Od roku 1935 působil jako předseda vědecké rady pro radiofyziku a radiotechniku na Akademii věd SSSR.

První elektrické vakuové přijímací a zesilovací rádiové elektronky v Rusku byly vyrobeny společností Bonch-Bruevich. Narodil se v Orlu (1888). V roce 1909 absolvoval inženýrskou školu v Petrohradě. V roce 1914 absolvoval důstojnickou elektrotechnickou školu. V letech 1916 až 1918 se zabýval tvorbou elektronek a organizoval jejich výrobu. V roce 1918 vedl rozhlasovou laboratoř Nižnij Novgorod, sdružující nejlepší rozhlasové specialisty té doby (Ostrjakov, Pistolkors, Shorin, Losev). V březnu 1919 byla zahájena sériová výroba elektronky RP-1 v radiové laboratoři Nižnij Novgorod. V roce 1920 dokončil Bonch-Bruevich vývoj prvních generátorových lamp na světě s měděnou anodou a vodním chlazením, o výkonu až 1 kW. Prominentní němečtí vědci, kteří se seznámili s úspěchy laboratoře Nižnij Novgorod, uznali prioritu Ruska při vytváření výkonných generátorových lamp. V Petrohradě začaly rozsáhlé práce na vytvoření elektrických vakuových zařízení. Pracovali zde Černyšev, Bogoslovskij, Vekšinskij, Obolensky, Šapošnikov, Zusmanovskij, Alexandrov. Vynález žhavené katody byl důležitý pro vývoj technologie elektrického vakua. V roce 1922 byla v Petrohradě vytvořena elektrická vakuová továrna, která se spojila s továrnou na elektrické lampy Svetlana. Ve výzkumné laboratoři tohoto závodu prováděl Vekshinsky mnohostranný výzkum v oblasti fyziky a technologie elektronických zařízení (o emisních vlastnostech katod, vývoji plynu z kovu a skla a dalších).

Přechod od dlouhých vln ke krátkým a středním vlnám a vynález superheterodyn a rozvoj rozhlasového vysílání si vyžádaly vývoj pokročilejších elektronek, než jsou triody. Stíněná lampa se dvěma mřížkami (tetroda), vyvinutá v roce 1924 a vylepšená v roce 1926 americkým peklem, a elektrická vakuová lampa se třemi mřížkami (pentoda), kterou navrhl v roce 1930, vyřešily problém zvýšení provozních frekvencí rádia. vysílání. Pentody se staly nejběžnějšími rádiovými elektronkami. Rozvoj speciálních metod rádiového příjmu způsobil v letech 1934-1935 vznik nových typů vícesíťových frekvenčně převádějících elektronek. Objevily se i různé kombinované radioelektronky, jejichž použití umožnilo výrazně snížit počet radioelektronek v přijímači. Vztah mezi elektrovakuem a radiotechnikou se ukázal zejména v období, kdy radiotechnika přešla na vývoj a využití rozsahu VHF (ultrakrátké vlny - metrové, decimetrové, centimetrové a milimetrové rozsahy). Za tímto účelem byly za prvé výrazně vylepšeny již známé rádiové elektronky. Za druhé byla vyvinuta elektrická vakuová zařízení s novými principy pro řízení toků elektronů. Patří sem vícedutinové magnetrony (1938), klystrony (1942), BWO lampy se zpětnou vlnou (1953). Taková zařízení by mohla generovat a zesilovat velmi vysokofrekvenční oscilace, včetně rozsahu milimetrových vln. Tyto pokroky v elektrovakuové technologii vedly k rozvoji takových průmyslových odvětví, jako je rádiová navigace, rádiové potahování a pulzní vícekanálová komunikace.

V roce 1932 navrhl sovětský radiofyzik Rozhanskij vytvoření zařízení s modulací rychlosti toku elektronů. Na základě jeho myšlenky Arsenjev a Heil v roce 1939 sestrojili první zařízení pro zesilování a generování mikrovlnných oscilací (ultra vysoké frekvence). Velký význam pro technologii decimetrových vln měly práce Děvjatkova, Chochlova, Gureviče, kteří v letech 1938 - 1941 navrhli triody s plochými kotoučovými elektrodami. Na stejném principu byly metalokeramické lampy vyrobeny v Německu a majáky byly vyrobeny v USA.

Vytvořeno v roce 1943 Compfnerovy trubice s postupnou vlnou (TWT) zajistily další rozvoj mikrovlnných radioreléových komunikačních systémů. Ke generování silných mikrovlnných oscilací navrhl v roce 1921 Hell magnetron. Výzkum magnetronu prováděli ruští vědci - Slutsky, Grekhova, Steinberg, Kalinin, Zusmanovsky, Braude, v Japonsku - Yagi, Okabe. Moderní magnetrony vznikly v letech 1936 - 1937, kdy na základě myšlenky Bonche-Brueviče jeho spolupracovníci Alekseev a Molyarov vyvinuli vícedutinové magnetrony.

V roce 1934 provedli zaměstnanci centrální radiolaboratoře Korovin a Rumjancev první experiment s využitím radiolokace a určení létajícího letadla. V roce 1935 byly na Leningradském institutu fyziky a technologie Kobzarevem vyvinuty teoretické základy radiolaktace. Souběžně s vývojem vakuových elektrických zařízení byla ve druhé etapě vývoje elektroniky vytvořena a zdokonalována plynová výbojová zařízení.

V roce 1918, jako výsledek výzkumné práce Dr. Schrötera, německá společnost Pintsch vyrobila první průmyslové doutnavky na 220 V. Počínaje rokem 1921 holandská společnost Philips vyrobila první neonové doutnavky na 110 V. V USA , se v roce 1929 objevily první miniaturní neonové lampy

4. RADIOTECHNIKA A ELEKTRONIKA.NOVÝ VÝVOJ

V poválečných letech začal vznik elektronické televizní sítě a výroba televizních přijímačů pro masové použití, zavádění radiokomunikací v různých částech národního hospodářství, doprava, geologický průzkum, výstavba. Vytvářejí se vícekanálové telemetrické nástroje pro družice Země, rádiové sledování a komunikaci s nimi z různých pozemních oblastí a Světového oceánu.

Tímto obdobím končí éra elektronek a začíná doba polovodičové techniky. To vyžaduje restrukturalizaci v systému školení specialistů, v navrhování a výrobě produktů rádiového průmyslu na základě nových principů a elementární základny. Počátek sedmdesátých let se datuje k objevení se integrovaných obvodů, mikroprocesorové technologie, kosmické radiokomunikace s ultra dlouhým dosahem a obřích radioteleskopů schopných zachytit rádiové signály z hlubin vesmíru. Díky úspěchům raketové techniky a radiotelemetrie se astronomové dozvěděli o planetách Sluneční soustavy mnohem více než za celou předchozí staletou historii této vědy.

Moderní radiotechnika je jednou z pokročilých oblastí vědy a techniky, zabývající se hledáním nových aplikací elektrických oscilačních procesů v nejrůznějších oborech, vývojem rádiových zařízení, jejich výrobou a praktickou realizací. Díky úsilí mnoha tisíc vědců a konstruktérů, domácích i zahraničních, vycházejících z výdobytků elektroniky a mikroelektroniky, zažívá radiotechnika v poslední době další kvalitativní skok doslova ve všech svých směrech.

Pokračováním ve vývoji tradičních oblastí použití - rozhlasové vysílání, televize, radar, rádiové zaměřování, radiotelemetrie, radioreléové komunikace - se specialistům podařilo dosáhnout výrazného zlepšení všech ukazatelů kvality rádiového zařízení, díky čemuž je jeho použití modernější a pohodlnější. Rozšířil se také rozsah použití radiotechniky: v medicíně - pro léčbu nemocí ultravysokofrekvenčními proudy, v biologii - pro studium chování a migrace zvířat, ryb a ptáků pomocí metod rádiového zaměřování, ve strojírenství - pro vysokofrekvenční kalení kovových dílů.

Moderní radiotechnika je také obrovský radiotechnický průmysl, vyrábějící miliony černobílých a barevných televizorů, přijímačů nejrůznějších značek a kategorií, nemluvě o speciálních zařízeních pro vědecký výzkum, víceúčelových rádiových stanicích – od výkonných vysílání do mobilních přenosných a přenosných .

Radiotechnické podniky jsou také výrobci významné části komponentů rádiových zařízení: smyčkové cívky, transformátory pro různé účely, přepínače pásem, různé spojovací prvky a mnoho dalšího, co je v moderních zařízeních nezbytné. Proto se vyznačují širokou škálou dělnických profesí, z nichž mnohé vyžadují školení v systému odborného vzdělávání. Například razníky kovových výrobků a plastů. Tyto profese jsou extrémně potřebné pro výrobu přístrojových pouzder, konstrukčních dílů a dílů složitých konfigurací. Ve skutečnosti se jedná o obsluhu speciálních lisů, které řídí pracovní orgány regulující tempo práce, rychlost přísunu materiálu a obrobků.

Potřeba zvýšit rychlost počítačů nutí specialisty hledat stále více nových prostředků ke zlepšení technologie výroby mikroobvodů, optimalizaci jejich architektonické organizace a fyzikálních principů zpracování digitálních a logických informací. Výrazně se mění již známé prostředky pozemní a vesmírné elektroniky, televize, telefonie a telemetrie.

Digitální metody zpracování signálu, přechod na ultra vysoké frekvence, rozšířené používání satelitních systémů jako multiprogramové televizní opakovače, ultra přesné navigační systémy pro rychlou pomoc lidem v nouzi na moři, služby předpovědi počasí a v studium přírodních zdrojů se stále více zavádí do těchto oblastí elektronických technologií.

Mnoho pokroků v oblasti mikroelektroniky vyvolalo potřebu revidovat zavedené standardy pro všechny komponenty používané v různých zařízeních – rezistory a kondenzátory, polovodičové prvky a konektory, telemechaniku a automatizační části. Zásadně se mění i požadavek na přesnost elektrických parametrů a mechanických charakteristik souvisejících výrobků. Například sériově vyráběné vybavení domácností - přehrávače, magnetofony, videorekordéry - jsou v současnosti velmi přesná zařízení, vlastně slitina složité elektroniky a kvalitní mechaniky.

Pokud mluvíme o speciálních zařízeních, obráběcích strojích, přesných zařízeních, moderních robotech používaných při výrobě mikroobvodů, pak jsou požadavky na jejich přesnost ještě vyšší. Proto se mnoho typů moderních elektronických výrobků vyrábí pomocí mikroskopů a videomonitorovacích systémů, které poskytují vysoce kvalitní snímky vyráběných dílů na velké televizní obrazovce.

Polovodičová technologie a mnoho dalších součástek v elektronice se vyrábí na bázi speciálních ultračistých materiálů: křemík, safír, arsenid galia, prvky vzácných zemin, drahé kovy a jejich slitiny. Nejkritičtější technologické operace při výrobě polovodičových integrovaných obvodů probíhají v prostorách se sterilní čistotou, konstantní teplotou a přetlakem vzduchu, aby se vyloučil jakýkoli vnější zdroj kontaminace. V takových výrobách všichni dělníci nosí speciální obleky a vhodnou obuv. Bezpodmínečně potřebují dobrý zrak a třes (třes) rukou je kontraindikován.

Miniaturizace a automatizace elektronického průmyslu umožňuje i v této fázi využívat prvky bezobslužné technologie, kdy se některé typy elektronických výrobků vyrábějí bez přímé lidské účasti: suroviny jsou dodávány na vstup výrobní linky nebo sekce, a na výstupu se získá hotový výrobek. Většina typů výrobků se však stále vyrábí s lidskou účastí, takže seznam dělnických profesí je poměrně velký. Zvyšující se složitost výroby produktů je obvykle spojena s nárůstem povinných technologických operací a jejich specifičnosti. Z toho vyplývá potřeba odborné specializace pracovníků na zvládnutí složitého průmyslového zařízení a znalost všeho, co je základem této technologické operace, jakož i všech faktorů ovlivňujících kvalitu vyráběných výrobků.

Nejčastějšími a nejpotřebnějšími profesemi jsou operátor vakuově-stříkacích procesů, operátor difúzních procesů, seřizovač dílů a zařízení, tester dílů a zařízení a další.

Produkty mikroelektroniky každým rokem přibývají a tento trend se v dohledné době pravděpodobně nezmění. Právě výroba mikroobvodů s vysokým stupněm integrace dokáže uspokojit stále rostoucí potřeby našeho národního hospodářství. To je perspektiva rozvoje elektronického průmyslu.

5. MODERNÍ POROZUMĚNÍ RADIOTECHNIKY A ELEKTRONIKY

V moderním světě dostáváme příležitost okamžitě najít tu správnou osobu žijící na druhém konci světa, najít požadované informace, aniž bychom vstali ze židle, a ponořit se do fascinujícího světa minulosti nebo budoucnosti. Veškerá rutinní a pracovně náročná práce byla již dávno svěřena robotům a strojům. Existence se stala ne tak jednoduchou a srozumitelnou jako dříve, ale rozhodně zábavnější a poučnější.

Náš život je plný rádiové techniky a elektroniky, křižují ho nekonečné dráty a kabelové spoje, ovlivňují nás elektrické signály a elektromagnetické záření. Je to výsledek rychlého rozvoje elektroniky a rádiové techniky. Mobilní komunikace smazala všechny prostorové a časové hranice, kurýrní doručovací služba internetového obchodu nás připravila o náročné a zdlouhavé nákupy a fronty. To vše se v našich životech tak pevně usadilo, že je těžké si představit, jak se bez toho lidé po staletí obešli. Rozvoj radiotechniky a elektroniky přispěl k uvedení mikroprocesorových počítačů do života, úplné automatizaci některých typů výroby a navázání spojení s nejhůře přístupnými body určenými k výměně informací.

Každý den se svět dozvídá o inovacích v oblasti elektroniky a radiotechniky. I když se z velké části nestávají skutečnými inovacemi, protože se mění pouze kvantitativní charakteristiky, dosažené umístěním většího počtu prvků na pevnou jednotku plochy, a samotná myšlenka může být před rokem nebo více. Pokrok je nepochybně zajímavý pro mnoho lidí, proto je velmi důležité, aby se všichni zájemci mohli sjednotit, sdílet postřehy a objevy, vytvářet a realizovat skutečně nové a oblíbené vynálezy zaměřené na zlepšení životní úrovně lidí na celém světě.

Při používání různých zařízení a přístrojů v každodenním životě často slýcháme o takových pojmech, jako je radiotechnika a elektronika. Abychom porozuměli struktuře nebo fungování konkrétního prvku, musíme se uchýlit k pomoci internetu, různých specializovaných časopisů a knih.

Rozvoj radiotechniky začal, když se objevily první rozhlasové stanice, které fungovaly na krátkých rádiových vlnách. Postupem času se rádiová komunikace zlepšila díky přechodu na delší rádiové vlny a vylepšením vysílačů.

Není možné si představit provoz televizních nebo rozhlasových systémů bez radiotechnických zařízení, která se používají v průmyslové a kosmické oblasti, v dálkovém ovládání, radaru a radionavigaci. Radiotechnická zařízení se navíc používají i v biologii a medicíně. Tablety, audio a video přehrávače, notebooky a telefony - to je neúplný seznam těch rádiových zařízení, se kterými se setkáváme každý den. Důležitým prvkem v ekonomice každé země je řízení investic. Radiotechnický průmysl, stejně jako elektronika, nestojí, neustále se vyvíjí, staré modely se vylepšují a objevují se zcela nová zařízení.

Je třeba poznamenat, že všechny druhy radiotechniky a elektronických zařízení nám usnadňují život, dělají ho mnohem zajímavějším a bohatším. A nelze než se radovat z toho, že dnes mnoho mladých lidí, kteří chtějí dobře rozumět radiotechnice a elektronice, nastupuje na různé vyšší a střední školy na příslušných fakultách. To naznačuje, že v budoucnu tato odvětví vědy a techniky nezůstanou stát, ale budou se nadále zlepšovat a naplňovat naše životy ještě zajímavějšími zařízeními a zařízeními.

POUŽITÉ KNIHY

1. Slovník cizích slov. 9. vyd. Nakladatelství „Ruský jazyk“ 1979, rev. - M.: „Ruský jazyk“, 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Základy elektronické a polovodičové technologie." Ed. 2., přidat. M., "Energie", 1972 - 536 s.

3. Rozhlasový časopis, číslo 12, 1978

4. Moderní články z časopisů o radiotechnice a elektronice.

Publikováno na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Koncepce, oblasti, hlavní úseky a směry vývoje elektroniky. Obecná charakteristika kvantové, polovodičové a vakuové elektroniky, směry jejich vývoje a aplikace v moderní společnosti. Výhody a nevýhody plazmové elektroniky.

abstrakt, přidáno 02.08.2013

Studium počátků a fází vývoje polovodičové elektroniky. Vědecké objevy Michaela Faradaya, Ferdinanda Browna (vytvoření bezdrátové telegrafie). Picardův krystalový detektor "kočičího vousu". Vývoj detektor-generátor O.V. Losev.

abstrakt, přidáno 12.9.2010

Radiokomunikace jako přenos a příjem informací pomocí rádiových vln šířících se vesmírem bez drátů, její druhy a rozsah praktického využití v dnešní době. Fyzikální základy televizního přenosu obrazu. Historie vynálezu rádia.

prezentace, přidáno 23.04.2013

Hlavní fáze návrhu zařízení. Role a místo radioelektronického průmyslu v národním technologickém systému Ruska. Formování trhu rozvoje smluv. Technologie výroby polovodičových součástek a integrovaných obvodů.

práce v kurzu, přidáno 22.11.2010

Přírodovědné objevy v oblasti elektrotechniky. První bezdrátová komunikační zařízení. Formování vědeckých základů radiotechniky. Začátek bezdrátové komunikace. Zavedení radiostanic do sériové výroby. Historie rádia a „bezdrátové telegrafie“.

abstrakt, přidáno 06.10.2015

Měřicí zařízení na moderních telekomunikačních sítích. Stav vývoje trhu s měřicí technikou. Systémová a provozní měřicí zařízení. Typické kanály a cesty primární sítě. Moderní optické přenosové systémy.

práce, přidáno 6.1.2012

Etapy vývoje informační elektroniky. Zesilovače elektrického signálu. Vývoj polovodičových informačních technologií. Integrované logické a analogové mikroobvody. Elektronické stroje s pamětí. Mikroprocesory a mikrokontroléry.

abstrakt, přidáno 27.10.2011

Předpoklady pro vznik elektrotechniky. První pokusy s elektřinou. Aplikace matematického aparátu při popisu otevřených jevů. Vytvoření elektromotoru a telegrafu. Veřejná demonstrace rádiového přijímače ruským vědcem A.S. Popov v květnu 1895

abstrakt, přidáno 08.09.2015

Etapy a trendy ve vývoji mikroelektroniky. Křemík a uhlík jako materiály technických a živých systémů. Fyzikální podstata vlastností pevných látek. Iontové a elektronické polovodiče. Slibné materiály pro elektroniku: šedý cín, telurid rtuti.

abstrakt, přidáno 23.06.2010

Historie vynálezu a vývoje fotoaparátu. Studie hlavních funkcí, výhod a nevýhod vestavěných, kompaktních a DSLR digitálních fotoaparátů. Přehled způsobů záznamu snímků na digitální média. Charakteristika procesu výběru režimu fotografování.

Pojem „rádiová elektronika“ vznikl jako výsledek spojení pojmů „rádiové inženýrství“ a „elektronika“.

Radiotechnika je vědní obor, který využívá elektromagnetické oscilace v rozsahu rádiových frekvencí k přenosu informací na velké vzdálenosti.

Elektronika je obor vědy a techniky, který využívá jevů pohybu nosičů elektrického náboje vyskytujících se ve vakuu, plynech, kapalinách a pevných látkách. Rozvoj elektroniky umožnil vytvořit elementární základnu pro radioelektroniku.

V důsledku toho je rádiová elektronika souhrnným názvem pro řadu oblastí vědy a techniky souvisejících s přenosem a transformací informací na základě použití vysokofrekvenčních elektromagnetických oscilací a vln; hlavními jsou radiotechnika a elektronika. Metody a prostředky radioelektroniky se používají ve většině oblastí moderní techniky a vědy.

Hlavní etapy vývoje radioelektroniky

Za narozeniny rozhlasu se považuje 7. květen 1895, kdy A.S. Popov předvedl „zařízení pro detekci a záznam elektrických vibrací“. Nezávisle na Popovovi, ale později než on, Marconi na konci roku 1895 zopakoval Popovovy experimenty s radiotelegrafií.

Vynález rádia byl logickým důsledkem rozvoje vědy a techniky. V roce 1831 objevil M. Faraday fenomén elektromagnetické indukce, v letech 1860-1865. J.C. Maxwell vytvořil teorii elektromagnetického pole a navrhl systém elektrodynamických rovnic, které popisují chování elektromagnetického pole. Německý fyzik G. Hertz v roce 1888 jako první experimentálně potvrdil existenci elektromagnetických vln a našel způsob, jak je vybudit a detekovat. Objev vnitřního fotoelektrického jevu v roce 1873 W. Smithem a vnějšího fotoelektrického jevu v roce 1887 G. Hertzem posloužil jako základ pro technický rozvoj fotoelektrických zařízení. Objevy těchto vědců připravilo mnoho dalších.

Současně se rozvíjela elektronická technologie. V roce 1884 objevil T. Edison termionickou emisi a zatímco Richardson v roce 1901 tento jev studoval, byly již vytvořeny katodové trubice. První elektrické vakuové zařízení s termionickou katodou – diodou – vyvinul D.A. Fleming v roce 1904 ve Velké Británii a používá se k usměrnění vysokofrekvenčních oscilací v rádiovém přijímači. V roce 1905 Hell vynalezl gastron, 1906-1907. byly poznamenány vytvořením v USA D. Forestem tříelektrodového elektrického vakuového zařízení, zvaného „trioda“. Funkčnost triody se ukázala jako extrémně široká. Dalo by se použít v zesilovačích a generátorech elektrických kmitů v širokém rozsahu frekvencí, frekvenčních měničích atd. První domácí triody byly vyrobeny v letech 1914-1916. bez ohledu na N.D. Papaleksi a M. A. Bonch-Bruevich. V. Schottky vyvinul v roce 1919 čtyřelektrodové vakuové zařízení - tetrodu, jejíž široké praktické využití začalo v období 1924-1929. Práce I. Langmuira vedla k vytvoření pětielektrodového zařízení - pentody. Později se objevila složitější a kombinovaná elektronická zařízení. Elektronika a radiotechnika se spojily do radioelektroniky.

V letech 1950-1955 Byla vytvořena řada elektrovakuových zařízení schopných pracovat na frekvencích až do rozsahu milimetrových vln a uvedena do sériové výroby. Pokrok ve vývoji a výrobě elektrických vakuových zařízení umožnil vytvořit již ve čtyřicátých letech dvacátého století poměrně složité rádiové systémy.

Neustálé komplikování problémů řešených radioelektronickými systémy si vyžádalo nárůst počtu elektrických vakuových zařízení používaných v zařízení. Vývoj polovodičových součástek začal o něco později. V roce 1922 O.V. Losev objevil možnost generování elektrických oscilací v obvodu s polovodičovou diodou. Hlavní příspěvek k teorii polovodičů v počáteční fázi přinesli sovětští vědci A.F. Ioffe, B.P. Davydov, V.E. Lokšajev.

Zájem o polovodičová zařízení prudce vzrostl po letech 1948-1952. v laboratoři společnosti Bell-Telephone pod vedením W.B. Shockley vytvořil tranzistor. V nebývale krátké době se ve všech průmyslových zemích rozběhla masová výroba tranzistorů.

Od konce 50. do začátku 60. let. radioelektronika se stává převážně polovodičovou. Přechod od diskrétních polovodičových součástek k integrovaným obvodům, které obsahují až desítky až stovky tisíc tranzistorů na jednom čtverečním centimetru plochy substrátu a jsou kompletními funkčními jednotkami, dále rozšířil možnosti radioelektroniky při technické realizaci složitých radiotechnických komplexů. . Zlepšení základny prvků tedy vedlo k možnosti vytvoření zařízení schopného řešit prakticky jakýkoli problém v oblasti vědeckého výzkumu, inženýrství, technologie atd. .

Význam radioelektroniky v životě moderního člověka

Radioelektronika je důležitým nástrojem v komunikačních technologiích. Život moderní společnosti je nemyslitelný bez výměny informací, která se provádí pomocí moderní radioelektroniky. Používá se v radiokomunikačních systémech, rozhlasovém a televizním vysílání, radaru a radionavigaci, rádiovém řízení a radiotelemetrii, v lékařství a biologii, v průmyslu a vesmírných projektech. V moderním světě si televizory, rádia, počítače, kosmické lodě a nadzvuková letadla nelze bez rádiové elektroniky představit.