Ра́дио ( — «испускать, облучать, излучать во все стороны»; — «луч»), также радиосвязь — способ передачи сообщений на расстояние посредством радиоволн, а также область науки и техники, связанная с изучением физических явлений, лежащих в основе этого способа, и с его использованием для связи, звукового вещания, передачи изображений, сигнализации, контроля и управления, обнаружения различных объектов и определения их местоположения и для других целей.
Термин «радио» впервые ввёл в обращение английский физик-химик Уильям Крукс приблизительно в 1873 годуМеркулов В. Когда радио «заговорило» // Радио, 2007. — № 10. — С. 6—9., то есть примерно за 20 лет до первых практических опытов по беспроводной телеграфной связи посредством электромагнитных волн и за 30 лет до появления международных рекомендаций по использованию этого термина в этой области науки и техники.
История
Уильям Крукс, хотя и не проводил экспериментов по технике передачи и приёма электромагнитных волн, но в 1892 году в статье «Некоторые возможности применения электричества» в английском журнале общего профиля, описывая воображаемую приёмо-передающую установку, он использовал понятие «радио». Его другие заявленные по тексту термины, такие как «генерирование», «диапазон», «чувствительность», «избирательность» и прочие, стали впоследствии общеупотребительными.
Изобретателем способа передачи и приёма электромагнитных волн (которые длительное время назывались «волнами Герца» — «Hertzian Waves») считают немецкого учёного Генриха Герца. Именно он своими опытами в 1886—1888 годах доказал существование электромагнитных волн, предсказанных Дж. Максвеллом. Для получения электромагнитных колебаний с большой частотой он использовал симметричный вибратор и катушку Румкорфа, а для их регистрации — простейший приёмник в виде металлической рамки с малым искровым промежутком, выполнявшим функции индикатора (детектора) волнМеркулов В. 120 лет весьма быстрых колебаний. . Другой вариант приёмника представлял вибратор, как у передатчика, но с малым искровым промежутком. Именно эти устройства положили начало ряду изобретений, использованных для осуществления радиосвязиЧистяков Н. И. Начало радиотехники: факты и интерпретация // Вопросы истории естествознания и техники. — 1990. — № 1.. Однако невысокая чувствительность приемника Герца и неудобный способ наблюдения принимаемых сигналов позволяли осуществлять их прием только на расстояния 8—10 м от передатчика. Поэтому требовалось найти способы усиления принимаемых сигналов. Первый значительный результат в этом направлении был достигнут в 1889 году Оливером Лоджем в Великобритании.
Первый патент на беспроводную передачу электрического сигнала получил в 1872 году американский исследователь, стоматолог по профессии Малон Лумис, заявивший в 1866 году об изобретении способа беспроводной связи. В США изобретателем беспроводной связи считают Дэвида Хьюза (1878), а также Томаса Эдисона (1876) и Николу Теслу (патент на передающее устройство с резонанс-трансформатором в 1891 году); в Германии — Генриха Герца (1888); во Франции — Эдуарда Бранли (1890); в ряде балканских стран — Николу Теслу (1891); в Бразилии — (1893—1894); в Великобритании — Оливера Джозефа Лоджа (1894); в Индии — Джагадиша Чандру Боше (1894—1895); в России — Александра Степановича Попова (1895) и Якова Наркевича-Иодко (1890).
В западных странах создателем первой успешной системы беспроводной передачи телеграфного сигнала считается итальянский инженер Гульельмо Маркони (1895—1896)Aleksandr Popov//Encyclopaediz Britannica.
В СССР и в бывших союзных республиках одним из изобретателей беспроволочного телеграфа считается А. С. Попов. В опытах, проведённых в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, прибор Попова обнаруживал излучение электромагнитных волн на расстоянии до 60 м от передатчика. На заседании Русского физико-химического общества в Петербурге 25 апреля (7 мая) 1895 года Попов продемонстрировал, как указано в протоколе заседания, «прибор, предназначенный для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве». В СССР с 1945 года 7 мая стали отмечать как День радио.
Во Франции изобретателем беспроволочной телеграфии долгое время считался создатель когерера (трубки Бранли) Эдуард Бранли (1890)TSF : Livres anciens, rares, d’occasion sur Galaxidion Rendons à César ce qui appartient César .
В Индии беспроводную передачу электромагнитных волн в 1894 году демонстрирует Джагадиш Чандра БошеJagadish Chandra Bose: The Real Inventor of Marconi’s Wireless Receiver ; Varun Aggarwal, NSIT, Delhi, IndiaMukherji, Visvapriya, Jagadish Chandra Bose, second edition, 1994, pp. 3-10, Builders of Modern India series, Publications Division, Ministry of Information and Broadcasting, Government of India, ISBN 81-230-0047-2.
Первоначально радиоволны не применялись для передачи звука. Первым догадавшимся промодулировать радиосигнал звуковым сигналом был канадский изобретатель Реджинальд Фессенден, который включил угольный микрофон в разрыв провода антенны искрового передатчика. Таким способом 23 декабря 1900 года Фессенден осуществил передачу звукового сигнала на расстояние в 1 милю. Хотя звук был сильно искажённым и непригодным для практического применения, этот эксперимент показал, что технические доработки могут улучшить передачу звукового сигнала. В дальнейших экспериментах в качестве источника радиосигнала Фессенден использовал электромашинный генератор переменного тока Эрнста Александерсона (альтернатор Александерсона) частотой около 50 кГц. Применив ранее построенную антенну высотой 128 м в Брант-Роке (небольшое поселение на берегу Атлантики чуть южнее Бостона в штате Массачусетс), 24 декабря 1906 года он осуществил первую в мире радиовещательную передачу звукового сигналаСамохин В. П. Памяти Реджинальда Фессендена (с приложением «Александерсон Эрнест») // Наука и образование, научное издание МГУ им. Баумана, 8 августа 2012 года..
Основные этапы истории изобретения радио, с точки зрения развития теории и практики радиосвязи, выглядят следующим образом: 1820 — датский учёный, физик Ганс Кристиан Эрстед продемонстрировал, что провод с током отклоняет намагниченную стрелку компаса. 1829 — американский физик Джозеф Генри в экспериментах с лейденскими банками обнаружил, что их электрические разряды вызывают намагничивание на расстоянии металлических иголок. 1831 — английский физико-химик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. 1837 — немецкий физик и астроном Карл Огаст фон Штайнхайль, исследуя свойства двухпроводного телеграфного аппарата, установил, что мог бы устранить один из проводов и использовать единственный провод для телеграфной коммуникации. Это привело его к предположению, что можно устранить оба провода и передавать сигналы телеграфа через землю, без проводов, соединяющих станции. 1845 — Майкл Фарадей ввёл понятие электромагнитного поля. 1854 — шотландец Джеймс Боумен Линдси получил патент для системы беспроводной телеграфии через воду. 1859 — немецкий физик Беренд Феддерсен экспериментально доказал, что разряды лейденских банок запускают эфирные колебательные процессы. 1860—1865 — английский физик Джеймс Кларк Максвелл создал теорию электромагнитного поля. 1866 — Малон Лумис заявил о том, что открыл способ беспроволочной связи. Связь осуществлялась при помощи двух электрических проводов, поднятых двумя воздушными змеями: один из них (с размыкателем) был антенной радиопередатчика, второй — антенной радиоприёмника. При размыкании от земли цепи одного провода — отклонялась стрелка гальванометра в цепи другого провода. 1868 — Малон Лумис заявил, что повторил свои эксперименты перед представителями Конгресса США, передав сигналы на расстояние 14—18 миль. 1872 — Уильяму Генри Варду 30 апреля выдан патент США № 126356 под названием «Усовершенствования для того, чтобы собрать электричество для того, чтобы телеграфировать». Согласно патенту, «электрический слой в атмосфере» мог нести сигналы как телеграфный провод. 1872 — 30 июля Малон Лумис получил патент США 129971 «Улучшение в телеграфии» на беспроводную связь. Хотя президент Грант подписал закон о финансировании опытов Лумиса, финансирование так и не было открыто. Никаких достоверных данных о том, как проходили эксперименты Лумиса, равно как и чертежей его аппаратов, не сохранилось. Американский патент также не содержит подробного описания устройств, использованных Лумисом. 1878—1879 — английский и американский изобретатель Дэвид Хьюз при работе с индукционной катушкой продемонстрировал возможность обнаружить сигналы на расстоянии более чем несколько сотен ярдов. Он дал знать о своём открытии Королевскому обществу в 1880 г., однако коллеги убедили его, что речь идёт лишь об индукции; 1879 — в конце октября 1879 г. Дэвид Эдвард Хьюз пришёл к выводу, что из передающей схемы можно убрать индукционную катушку, поскольку установил, что любая электрическая искра обусловливает звук в телефоне. Далее, Хьюз поместил передатчик и приёмник в разные комнаты и уже не соединял приборы. К приёмнику, на расстоянии 6 футов от передатчика, был подсоединён провод — одна из первых антенн. К слову, одна из первых антенн фигурировала ещё в опытах Луиджи Гальвани (1737—1798), в которых детектором служил свежий препарат лягушки. 1882 — Эймос Эмерсон Долбеар в ходе опытов над проводным телефоном создал устройство для беспроводной связи. Однако нет никаких доказательств того, что предложенный метод мог или производил эффект передачи речи или сигналов между станциями, разнесёнными на какое-либо расстояние. Он подал заявку в патентное бюро и 5 октября 1886 года получил патент на «Способ электрической коммуникации»US Patent № 350.299, A.E. Dolbear «Mode of Electric Communication». Patented Oct. 5, 1886.. 1883 — ирландский профессор Джордж Фрэнсис Фицджеральд предложил использовать эфирные колебания в качестве источника максвелловских волн, однако он не представлял, как эти волны зарегистрировать, а потому ограничился чистой теорией. 1885 — американский изобретатель Томас Алва Эдисон 23 мая подал патентную заявку № 166455 (утверждена 29 декабря 1891 г., патент США № 465971) на «Способ передачи электрических сигналов». Во время Большой Снежной бури 1888 г. в США эта система передачи использовалась, чтобы послать и получить беспроводные сообщения от поездов, занесённых снегом (возможно, что это первое успешное использование беспроводной телеграфии, чтобы послать сигналы бедствия: выведенные из строя поезда смогли поддержать связь через систему телеграфа Т. А. Эдисона). 1885—1892 — фермер из Кентукки (США) по имени Натан Стабблефилд изобрёл устройство, которое базировалось на звуковой частотной индукции. Для передачи сигнала использовалась звуковая проводимость земли, а не радиочастота. 1886—1888 — немецкий физик Генрих Герц доказал существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом математическим путём (опыты при различных взаимных положениях генератора и приёмника). Герц с помощью устройства, которое он назвал вибратором, осуществил успешные опыты по передаче и приёму электромагнитных сигналов на расстояние и без проводов. 1890 — французский физик и инженер Эдуар Бранли изобрёл прибор для регистрации электромагнитных волн, названный им радиокондуктор (позднее — когерер). В своих опытах Бранли использует антенны в виде отрезков проволоки. Результаты опытов Эдуара Бранли были опубликованы в «Бюллетене Международного общества электриков» и отчётах Французской Академии Наук. 1890 — российский учёный Яков Оттонович Наркевич-Иодко применил для регистрации грозовых разрядов прибор, имеющий основные компоненты радиоприёмных устройств — антенну и заземление, а также телефонную трубку. Прибор позволял регистрировать электрические разряды в атмосфере на расстоянии до 100 км.