Страница 3 из 33
Новое направление в радиоэлектронике — цифровая обработка сигналов — благодаря цифровым интегральным схемам и первым аналого-цифровым преобразователям в интегральном исполнении начинает реализовываться на практике. За первое десятилетие развития интегральная радиоэлектроника достигает таких высот, что в 1971 году в компании Intel(США) создается первый в мире программируемый однокристальный микропроцессор i4004 с 2300 транзисторами на одном кристалле. А еще через 8 лет эта же фирма создает первый программируемый сигнальный процессор 12 920 на одном кристалле, который мог подаваемый на его вход аналоговый сигнал преобразовывать в цифровой код, подвергать код цифровой обработке по запрограммированному алгоритму и преобразовывать результат в аналоговую форму, выдавая его на выход. Несколько позже в СССР появляется аналог американского микропроцессора 18080 с серийным названием 580ИК80, а в 1980-х усовершенствованный аналог сигнального процессора 12 920 с серийным названием КМ1813ВЕ1. Наступил новый этап развития радиоэлектроники, свидетелями которого мы все являемся.
Это этап программируемой радиоэлектроники.
А теперь постараемся ответить на важный вопрос. Что же характерно для нового современного этапа развития радиоэлектроники и почему современную радиоэлектронику можно смело назвать программируемой. Программируемая радиоэлектронная система — это не только цифровая, но и реконфигурируемая система, способная к постоянному усовершенствованию и модернизации только за счет смены программного обеспечения. Концепция программируемой радиоэлектроники отражает главное изменение в современной конструкторской парадигме, для которой соотношение аппаратно-программных средств выбирается с явным преобладанием программных средств, что и обеспечивает возможность быстрого изменения тактико-технических характеристик радиоэлектронных систем в соответствии с изменяющимися требованиями и возможностями. Эта концепция распространяется практически на все разрабатываемые современные радиоэлектронные устройства и встраиваемые системы, начиная от сотовых телефонов и до радиолокационных станций.
2. Историческая роль нашего соотечественника Александра Степановича Попова в изобретении радио
Как уже отмечалось, радиотехника как область знаний и практической деятельности человека возникла в конце XIX века и за сто с лишним лет прошла огромный путь от первых опытов Герца до современных цифровых информационных систем космической связи. Причем в России первые десять лет развитие радиотехники осуществлялось под руководством А.С. Попова и при его активном участии.
А.С. Попов родился 16 марта 1859 года в с. Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии (ныне — город Краснотурьинск Свердловской области) в семье священника (рис. 1). Не все знают, что знаменитый изобретатель происходил из старинного рода священнослужителей Поповых. А насчитывал этот род 9 поколений. Отец А.С. Попова — Степан (Стефан) Петрович на момент рождения сына Александра служил в Максимовской церкви Верхотурского уезда, а предки служили в приходах Кунгурского уезда Пермской епархии. В 10-летнем возрасте Александр Попов был отправлен за 400 км в Далматовское духовное училище, где учился с 1869 по 1871 год. В 1871 году Александр Попов перевелся в Екатеринбургское духовное училище. В то время в Екатеринбурге жила со своей семьей его старшая сестра Мария Степановна. В Екатеринбургском Духовном училище Александр Попов был в числе первых учеников.
Рис. 1. Дом, где родился А.С. Попов в г. Краснотурьинске
После выпуска из училища Александр Степанович продолжил богословское образование и поступил в Пермскую Духовную семинарию, которую в 1877 году столь же блестяще окончил. Среди сверстников-семинаристов сохранились воспоминания о том, что Александр с большим увлечением и интересом занимался математикой и физикой, хотя этим предметам в семинарской программе отводилось довольно скромное место.
Приехав в 1877 году в Петербург, А.С. Попов подал в августе ректору Петербургского университета прошение о допущении к «проверочному испытанию» и, успешно сдав его, был принят на физико-математический факультет. Юношеские годы А.С. Попова протекали в эпоху великих открытий в области физики, эпоху внедрения электричества в промышленность и жизнь, в период зарождения новой науки — электротехники.
В 1882 году А.С. Попов окончил Петербургский университет и свою дальнейшую жизнь связал с естественными науками.
Духовное образование не только не помешало ему с блеском окончить физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, стать профессором, но и помогло сделать великие научные открытия и, самое главное, сохранить высокую духовность, патриотизм и преданность России. Духовность проявлялась и в его личной жизни. Одевался он скромно и просто. Он не курил и не пил вино.
После окончания университета он женился. В его дружной семье было четверо детей. Часто в семейном кругу проходили музыкальные вечера. А.С. Попов любил классическую музыку, особенно произведения М.И. Глинки и П.И. Чайковского. Александр Степанович со всеми был сдержан и вежлив и никогда не повышал голоса. Вот какие воспоминания сохранил его ближайший соратник и друг Петр Николаевич Рыбкин: «Настоящим праздником в семье Попова был день, когда в гости приезжали сестры. В комнатах все оживало, становилось особенно весело, шумно и чрезвычайно радушно».
В начале восьмидесятых годов А. С. Попов переселился в Кронштадт, куда он был приглашен на должность ассистента в Минный офицерский класс. В этом учебном заведении преподавание было поставлено образцово и А. С. Попов, который очень тщательно готовился к преподаванию и следил за научными успехами в области физики и электротехники, занял там вскоре место преподавателя и еще более возвысил это учебное заведение.
Удачное соединение в лице А. С. Попова знаний по теоретической физике и по технике дало ему возможность в полной мере овладеть новыми открытиями немецкого ученого Генриха Герца, который доказал существование электромагнитных волн, и французского физика Бранли, который обнаружил способность металлических опилок сильно менять сопротивление под влиянием электромагнитных волн. В результате чего А. С. Попов 7 мая (25 апреля по ст. стилю) 1895 года на заседании физического отделения Русского физико-химического общества делает сообщение «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и сопровождает его демонстрацией первой в мире беспроводной системы связи.
Им было применено приемное устройство с автоматическим восстановлением чувствительности когерера (рис. 2). В своем сообщении А. С. Попов с полной определенностью и с сознанием ответственности за свои слова заявил, что задача передачи сигналов на большие расстояния по существу решена, и необходимо лишь дальнейшее усовершенствование этого изобретения. С настойчивостью и упорством продолжал А. С. Попов свои работы, несмотря на препятствия, которые не давали ему развернуть работу так, как он хотел. Он продолжал делать доклады, демонстрировать совершенствуемые им аппараты и знакомить всех с успехами радиотехники как в России, так и за границей.
Рис. 2. Первый в мире радиоприемник А.С. Попова
В «Журнале РФХО» (1895 г., № 8) помещен протокол заседания с подробным описанием радиоприемного устройства. Полностью доклад был опубликован в «Журнале РФХО» (1896 г., № 1), а в сокращенном виде в журналах «Электричество» и «Метеорологический вестник» в 1896 г. Зимой 1895/1896 г. А.С. Попов занимался совершенствованием радиоаппаратуры. В январе он выступил на заседании Кронштадтского отделения ИРТО, демонстрируя аппаратуру для радиосвязи. Во время доклада в марте 1896 г. на очередном заседании в РФХО была осуществлена передача и прием слов «Генрих Герц» азбукой Морзе на расстояние 250 метров. Это была первая в мире радиограмма.