Радиотехника: от истоков до наших дней

РАДИОТЕХНИКА

ОТ ИСТОКОВ 
ДО НАШИХ ДНЕЙ

В.И. Каганов

Рекомендовано Региональным отделением УрФО
учебно-методического объединения вузов Российской Федерации
по образованию в области радиотехники, электроники,
биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлениям подготовки 11.03.01, 11.04.01 «Радиотехника» 
и 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва                                        2020

ИНФРА-М

УДК  621.37 
ББК  32.84 
 
К12

Каганов В.И.
К12  
Радиотехника: от истоков до наших дней : учебное пособие / В.И. Каганов. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. — 352 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-5-00091-495-3 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-013412-3 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-102994-7 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии дано целостное изложение теоретических основ радиотехники и раскрыто поступательное развитие физических идей в этой 
области науки от истоков до их современного состояния. Рассмотрены 
основы работы электронных приборов, фильтров, генераторов, радиопередатчиков, радиоприемников, СВЧ и иных устройств. Изложены принципы работы систем радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, телевидения. Показано применение радиотехники в гражданской 
и военных областях, в исследовании космоса. Рассказано об ученых, изобретателях и инженерах, внесших наиболее весомый вклад в развитие радиотехники.
Пособие предназначено для бакалавров и студентов высших учебных 
заведений, студентов государственных образовательных учреждений среднего профессионального образования, также будет полезно школьникам 
и широкому кругу читателей.
УДК 621.37
ББК 32.84

Р е ц е н з е н т ы:
Е.И. Нефёдов — доктор физико-математических наук, профессор, главный 
научный сотрудник Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, действительный член Академии инженерных наук им. A.M. Прохорова; 
Л.Г. Доросинский — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретических основ радиотехники Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; 
В.Э. Иванов — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 
технологий и средств связи Уральского федерального университета им. первого 
Президента России Б.Н. Ельцина

ISBN 978-5-00091-495-3 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-013412-3 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-102994-7 (ИНФРА-М, online)
© Каганов В.И., 2015
© ФОРУМ, 2015

Посвящается памяти моих верных друзей
М.Р. Капланова и В.А. Левина

Предисловие

Радиотехника как наука родилась из теории электромагнитного
поля, согласно которой электромагнитные волны могут распространяться в свободном пространстве. Это явление, подтвержденное экспериментально, и явилось отправной точкой развития радиотехники.
С самого начала своего рождения цель радиотехники состояла в
обслуживании информационных потребностей человека — сначала в
передаче телеграмм, затем звука и изображения, далее — в обнаружении и управлении на расстоянии разнообразными объектами, в
исследовании космоса. Спустя 120 лет после своего появления радиотехника стала составной частью современной техногенной цивилизации.
При написании книги автор стремился доступно изложить теоретические основы радиотехники и показать, как последовательное
включение в ее фундамент новых физических идей и их техническая
реализация привели к современной радиоэлектронике — одной из ведущих отраслей в области высоких технологий.
В книге рассказывается о том, как из теории электромагнитного
поля, разработанной Фарадеем, Максвеллом и Герцем, и изобретений создателей радио Попова и Маркони родилась современная
мощная индустрия по производству радиоэлектронных изделий и
произошло проникновение радиотехники в повседневную жизнь каждого человека.
В учебном пособии приведены сведения о развитии радиотехники:
от первых искровых радиопередатчиков — к ламповым и транзисторным; от радиосвязи — к радиовещанию, радиолокации, телевидению,

радионавигации и радиоуправлению; от электровакуумных ламп —
к полупроводниковым приборам и интегральной микроэлектронике;
от изделий гражданского назначения — к военной радиоаппаратуре;
от беспроволочного телеграфа, действовавшего на десятки километров, — к радиосвязи и телевидению в космическом пространстве.
Радиотехника тесно связана с жизнью людей, человечество ей
обязано величайшими достижениями, такими, как освоение Арктики
и космоса, первый полет Ю.А. Гагарина.
В книге названы имена ученых, изобретателей и инженеров —
граждан разных стран мира, внесших наиболее весомый вклад в развитие радиоэлектроники, и рассказано о событиях, связанных с применением радиотехники в военное и мирное время.
Теоретический материал представлен в строгой, но доступной
форме.
Автор в своей книге стремился слить воедино теорию и историю
радиотехники, изложить фундаментальные физические идеи, основные направления развития и широкое практическое применение.

4
Предисловие

Ученые и инженеры,
внесшие решающий вклад
в развитие радиотехники

Авторы теории электромагнитного поля

Майкл Фарадей (1791—1867). Великобритания. Физикэкспериментатор в области электричества и магнетизма, проведший более
7000 опытов и открывший закон электромагнитной индукции.
Джеймс Кларк Максвелл (1831—1879). Великобритания. Физиктеоретик, автор книги «Трактат об электричестве и магнетизме»
(1873 г.), заложившей основы теории электромагнитного поля.
Генрих Рудольф Герц (1857—1894). Германия. Физик, первым
подтвердивший опытным путем распространение электромагнитных
волн в свободном пространстве.

Изобретатели радио

Александр Степанович Попов (1859—1906). Россия. Изобретатель
радио, первым сделавший сообщение о своем изобретении сначала
7 мая 1895 г., а затем 24 марта 1896 г.

М. Фарадей
Д. Максвелл
Г. Герц

На 4м Всемирном электротехническом конгрессе, состоявшемся
в Париже в 1900 г., А.С. Попову за изобретение радио были присуждены золотая медаль и почетный диплом.
Гульельмо Маркони (1874—1937). Италия и Великобритания. Изобретатель радио, подавший первую заявку на патент в области радио в
июне 1896 г. Первым в декабре 1901 г. экспериментально доказал возможность всемирной радиосвязи. За изобретение беспроводной телеграфии (радио) удостоен Нобелевской премии по физике за 1909 г.

Ученые и инженеры первой волны

Эжени Дюкрете (1844—1915). Франция. Организовал на своей
фирме мелкосерийное производство радиостанций системы А.С. Попова, выполняя заказы военноморских ведомств России и Франции.
Для России фирма изготовила в общей сложности около 50 корабельных радиостанций.

6
Ученые и инженеры, внесшие решающий вклад в развитие радиотехники

А.С. Попов
Г. Маркони

Э. Дюкрете
К.Ф. Браун

Карл Фердинанд Браун (1850—1918). Германия. Изобретатель кристаллического детектора, первым ввел в радиотехнические устройства
полупроводниковые материалы. Вместе с Г. Маркони удостоен Нобелевской премии по физике за 1909 г.

Никола Тесла (1856—1943). Хорватия, США. Создатель первых
мощных высокочастотных генераторов и передачи с их помощью радиосообщений на большие расстояния. Первым в США в 1899 г.
разработал радиопередатчик повышенной мощности в 200 кВт.
Ли де Форест (1873—1961). США. Изобретатель первого трехэлектродного электронного прибора — триода, позволилившего перейти к
новому этапу развития радиоэлектроники — электровакуумному.

Ученые и инженеры второй волны

Эдвин Хауард Армстронг (1890—1954). США. Изобретатель супергетеродинного приемника и схемы автогенератора с положительной
обратной связью. Первым предложил применять в радиостанциях
частотную модуляцию, имеющую неоспоримые преимущества перед
амплитудной.
Михаил Александрович БончБруевич (1888—1940). Россия. Руководитель Нижегородской радиолаборатории, первой в России приступившей к разработке и изготовлению электровакуумных приборов
повышенной мощности. Возглавлял строительство первой мощной
радиовещательной станции в Москве.

Ученые и инженеры, внесшие решающий вклад в развитие радиотехники
7

Н. Тесла
Л. де Форест

Валентин Петрович Вологдин (1881—1956). Россия. Создатель машинных генераторов высокой частоты для радиопередатчиков, в том
числе генератора частотой 15 кГц мощностью 2 кВт.
Борис Алексеевич Введенский (1893—1969). Россия. Первым в России приступил к разработке теоретических основ и практическому
внедрению УКВрадиосвязи.
ВандерПоль. Голландия. Первым разработал теорию работы
лампового автогенератора на основании нелинейного дифференциального уравнения 2го порядка, вошедшего под его именем в математику. Открыл способ генерирования релаксационных колебаний.
Олег Владимирович Лосев (1903—1942). Россия. Первым обнаружил падающий участок в вольтамперной характеристике некоторых
соединений, что позволило разработать автогенератор с двухэлектродным прибором с отрицательной активной проводимостью.

8
Ученые и инженеры, внесшие решающий вклад в развитие радиотехники

Э.Х. Армстронг
М.А. БончБруевич

В.П. Вологдин
Б.А. Введенский
О.В. Лосев

Владимир Козьмич Зворыкин (1889—1982). Россия, США. Первым
изобрел иконоскоп — телевизионную передающую трубку с мозаичным фотокатодом, что позволило перейти к качественно новому телевидению — электронному.
Роберт УотсонУотт (1892—1973). Великобритания. Первым в
Англии разработал радар.
Александр Львович Минц (1895—1974). Россия. Главный конструктор нескольких мощных радиостанций в Москве и радиолокаторов дальнего обнаружения для системы противоракетной обороны
России.
Владимир Александрович Котельников (1908—2005). Россия. Автор
теории потенциальной помехоустойчивости, позволившей существенно улучшить параметры радиоприемных устройств.

Ученые и инженеры, внесшие решающий вклад в развитие радиотехники
9

В.К. Зворыкин
Роберт УотсонУотт

А.Л. Минц
В.А. Котельников

Изобретатели транзистора

Уильям Брэдфорд Шокли (1910—1989). США. Первым разработал
плоскостной транзистор.
Уолтер Браттейн (1902—1987). США. Первым разработал точечный транзистор.
Джон Бардин (1908—1991). США. Первым разработал точечный
транзистор.

Все трое за исследование полупроводников и открытие транзисторного эффекта удостоены Нобелевской премии по физике за 1956 г.

Ученые России —
создатели радиотехнических систем нового типа

Мурад Рашидович Капланов (1915—1980). Россия. Главный конструктор первой российской спутниковой системы дальней косми10
Ученые и инженеры, внесшие решающий вклад в развитие радиотехники

У.Б. Шокли
Д. Бардин
У.Х. Браттейн

М.Р. Капланов
А.П. Реутов