Радіотехніка, наука про електромагнітні коливання і хвилі радіодіапазону — про методи їх генерації, посилення, випромінювання, прийому і про їх використання; галузь техніки, що здійснює вживання електромагнітних коливань і хвиль радіодіапазону для передачі інформації, — в радіозв'язку, радіомовленні і телебаченні, в радіолокації і радіонавігації, при контролі і управлінні машинами, механізмами і технологічними процесами, у всіляких наукових дослідженнях і т.д. Радіодіапазон охоплює спектр електромагнітних хвиль (ЕВ) завдовжки від декількох десятків тис. км. до десятих доль мм (детальніше за див.(дивися) в ст. Радіохвилі ).
Історія Р. сходить до робіт М. Фарадея, що заклав основи вчення про електричне і магнітне поля (1837—46). Фарадей висловив думку про те, що поширення електричних і магнітних дій відбувається з кінцевою швидкістю і є хвилевий процес. Ці ідеї були розвинені Дж. До. Максвеллом, що математично описав (1864) відомі електричні і магнітні явища системою рівнянь, з яких виходила можливість існування електромагнітного поля, здатного поширюватися в просторі у вигляді ЕВ, окремим випадком яких є світлові хвилі.
ЕВ радіодіапазону (з довжиною хвилі близько 1 дм ) були вперше отримані і вивчені Р. Герцем (1886—89), який здійснив їх генерування і випромінювання за допомогою вібратора, що збуджується іскровим розрядом (див. Герца вібратор ). За допомогою другого вібратора, в якому під дією хвилі, що приймається, проскакувала іскра, Герц реєстрував ЕВ. Герц показав, що ці хвилі здатні відбиватися, заломлюватися, інтерферувати і полярізовиваться подібно до світлових хвиль, проте він не передбачав можливості вживання ЕВ для передачі інформації. Істотну роль в дослідах Герца грало явище резонансу, детально вивчене Ст Ф. До. Бьеркнесом (1891). Найважливіша формула для визначення резонансної частоти коливального контура за відсутності загасання (ідеальний контур) була отримана ще в 1853 В. Томсоном (Кельвіном). Е. Бранлі (Франція) виявив (1890) і вивчив явище зменшення опору металевого порошку при дії на нього електричних коливань і відновлення вихідного високого опору при струшуванні. О. Лодж (Великобританія) використовував це явище для індикації ЕВ при відтворенні дослідів Герца (1894); прилад у вигляді заповненої металевою тирсою скляної трубки з електродами на кінцях він назвав когерером.
А. С. Попів, розвиваючи досліди Герца і прагнучи вирішити завдання бездротового зв'язку за допомогою ЕВ, удосконалив когерер, застосувавши для відновлення його опори автоматичну систему, що здійснювала струшування когерера після дії на нього ЕВ. Автоматичний когерер став основою першого апарату для виявлення і реєстрації сигналів (їх прийому) в системі бездротового зв'язку. Попів також виявив, що приєднання до когерера вертикального дроту — антени — приводить до збільшення чутливості такого приймального пристрою. Свій перший в світі радіоприймач Попів продемонстрував у дії 25 квітня (7 травня) 1895 під час доповіді на засіданні фізичного відділення Російського физико-хімічного суспільства. Приблизно рік потому досліди по використанню радіохвиль для бездротового зв'язку продемонстрував Р. Марконі, причому його апаратура в основних межах збігалася з апаратурою, розробленою Поповим.
Початковий період розвитку Р. — період створення простих передавальних і приймальних радіостанцій, що працювали на порівняно коротких радіохвилях, — характеризувався вживанням сильно затухаючих радіохвиль — коротких хвиль, що збуджуються вібратором Герца. Дальність радіозв'язку поступово збільшувалася завдяки переходу до довших хвиль, зростання потужності передавачів і розмірів (висоти і числа дротів) антени. Збільшенню дальності сприяло і вживання заземлення або системи низько розташованих дротів («противаги»). Дальність і вибірковість (селективність) прийому також істотно збільшилися завдяки переходу на слуховий (телефонний) прийом із застосуванням детектора (співробітники Попова П. Н. Рибкин і Д. С. Троїцкий, 1899).
Наступний істотний крок в розвитку Р. зробив До. Ф. Браун, що запропонував (1899—1900) розділити антену і іскровий розрядник. При цьому розрядник поміщався в замкнутому коливальному контурі, а антена зв'язувалася з цим контуром індуктивно, за допомогою високочастотного трансформатора. Схема Брауна дозволяла випромінювати в простір істотно велику частину енергії, запасеної в первинному коливальному контурі, проте значна частина її поверталася назад з антени в контур, збуджуючи в нім нову іскру, що приводило до втрат енергії. У 1906 М. Він (Німеччина) запропонував спеціальний розрядник, що перешкоджав поверненню енергії з антени в коливальний контур. При цьому коливання в антені затухали слабо і майже вся енергія випромінювалася у вигляді радіохвиль.
Подальшим кроком в розвитку радіопристроїв було вживання незгасаючих радіохвиль, що збуджуються дуговими генераторами і машинними генераторами високої частоти. Вдалі зразки машин високої частоти індукторного типа побудував в 1912—34 Ст П. Вологдін . За допомогою машин Вологдіна в 1925 вперше був здійснений радіозв'язок між Москвою і Нью-Йорком. На початку 20-х рр. О. Ст Лосев застосував для генерування електромагнітних коливань кристалічний детектор.
Корінні зміни до всіх областей Р. вніс розвиток і вживання електронних ламп . В першому ламповому детекторі, запропонованому Дж. А. Флемінгом (1904), був використаний ефект Едісона — однобічне проходження електричного струму у вакуумі від розжареної нитки (катода) до металевої пластинки (аноду). Але цей детектор, як і приймальна трьохелектродна лампа Л. де Фореста поступався по чутливості кристалічному детектору, який широко застосовувався до середини 20-х рр. і вийшов з вживання лише після удосконалення підсилювальних радіоламп. Ламповий генератор незгасаючих коливань був винайдений майже одночасно декількома ученими. Пріоритет (1913) належить А. Мейснеру (Німеччина; див.(дивися) Генераторна лампа ). Істотний вклад в теорію і розробку електронних ламп і схем з їх вживанням внесли М. Ст Шулейкин, І. Р. Фрейман, М. А. Бонч-Бруєвіч, А. І. Берг, А. Л. Мінц, Л. І. Мандельштам, Н. Д. Папалекси і ін., а також Р. Баркгаузен і Г. Меллер . Центром досліджень в області приймально-підсилювальних і генераторних радіоламп в СРСР була Ніжегородськая радіолабораторія (1918—28), що увійшла в 1928 до складу Центральній радіолабораторії . Надійний прийом незгасаючих радіохвиль в умовах різних перешкод став можливим після появи гетеродинного методу (див. Гетеродин ). Проте істотним кроком в збільшенні чутливості радіоприймачів була поява схеми регенеративного, а потім супергетеродина (див. Радіоприймач супергетеродина ) прийому (Е. Х. Армстронг, 1913, 1918; Л. Льові, Франція, 1918). Теорія радіоприйому розроблена в працях Армстронга, а також Ст І. Сифорова і багатьох ін.
Розвиток Р. супроводився освоєнням різних діапазонів радіохвиль. Період від винаходу радіо до освоєння дугових і машинних генераторів був пов'язаний з поступовим збільшенням довжини радіохвиль від декількох дм до декількох км. , тому що подовження радіохвиль забезпечувало збільшення дальності і стійкості радіозв'язки як за рахунок сприятливіших умов поширення радіохвиль, так і унаслідок одночасного збільшення випромінюваної потужності. Вживання радіоламп дозволило ефективно генерувати радіохвилі в діапазоні від сотень м-коду до декількох км.
На початку 20-х рр. поряд з радіотелеграфним зв'язком виникло радіомовлення . Збільшення кількості зв'язних і мовних радіостанцій і прагнення до роботи на довгих хвилях привело до взаємних перешкод, до «тісноти в ефірі» і необхідності строгого дотримання міжнародних угод про розподіл радіохвиль (див. Регламент радіозв'язку ). Радіоаматори, для яких були виділені радіохвилі коротше за 100 м-код (див. Радіолюбительський зв'язок ), виявили можливість зв'язку на цих хвилях на великих відстанях за допомогою малопотужних радіопередавачів. Дослідження законів поширення радіохвиль короткохвильового діапазону дозволило застосувати їх для зв'язку і радіомовлення. Були створені спеціальні радіолампи КВ і УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі) (метрового) діапазонів, спеціальні схеми, а також антени, призначені для цих діапазонів, і фідери для з'єднання антен з передавачами і приймачами. Для вивчення законів поширення радіохвиль багато зробили Б. А. Введенський, А. Н. Щукин, Ст А. Фок, А. Зоммерфельд і ін. Сучасні радіомовлення здійснюється на ультракоротких, коротких, середніх і довгих хвилях. У створенні потужних радіомовних станцій і синхронних мереж СРСР займає провідне місце в світі (А. Л. Мінц і ін.). Найважливіше значення придбала поява електронного телебачення, що став масовим в середині 20 ст Великий об'єм інформації при передачі рухомих зображень може бути реалізований лише за допомогою дуже високочастотних коливань, відповідних метровим і коротшим хвилям. Окрім телевізійного мовлення, телевізійна апаратура застосовується для спостереження за процесами, що протікають в умовах, недоступних для людини (космос, великі глибини, зони підвищеної радіації і т.п.), а також в умовах малої освітленості (при астрономічних спостереженнях, при спостереженнях в нічний час і т.п.).
Особливими розділами Р. є радіолокація і радіонавігація . Радіолокація, заснована на прийомі радіохвиль, відбитих від об'єкту (цілі), виникла в 30-х рр. (Ю. Б. Кобзарев, Д. А. Рожанський і ін.). Її методи дозволяють визначати місце розташування видалених предметів, їх швидкість і, в деяких випадках, пізнавати об'єкт, що відображає. Успішно розвивається радіолокація планет (Ст А. Котельников і ін.). Радіолокація здійснюється за допомогою найбільш коротких радіохвиль (від метрових до міліметрових). Метрові хвилі застосовуються головним чином для виміру великих відстаней міліметрові — для точного визначення малих відстаней і виявлення невеликих об'єктів (у радіовисотомірах, в пристроях стиковки космічних кораблів і т.п.). Радіолокація стимулювала швидкий розвиток всіх елементів, необхідних для генерації, випромінювання і прийому метрових і коротших хвиль. Були створені коаксіальні кабелі і хвилеводи, коаксіальні і об'ємні резонатори, що замінили в цьому діапазоні частот двопровідні фідери і резонансні коливальні контури . Виникли гостронаправлені антени, у тому числі багатоелементні, забезпечені спеціальними відбивачами або параболоїди, що є що досягають в діаметрі декількох десятків м. Спеціальні перемикачі дозволили використовувати одну антену одночасно для передачі зондуючих імпульсів і для прийому імпульсів, відбитих від мети. Для станцій радіолокацій були розроблені спеціальні радіолампи — тріод-пентоди з електродами плоскої форми і коаксіальними виводами, пристосовані для роботи з коаксіальними резонаторами, а також радіолампи, засновані на нових принципах: магнетрони,клістрони,лампи хвилі і , що біжить, лампи зворотної хвилі . Див. також Надвисоких частот техніка .
Подальший розвиток у зв'язку з потребами радіолокації отримали кристалічні детектори, на основі яких були створені напівпровідникові діоди . Їх удосконалення привело до появи транзисторів, а згодом до розробки напівпровідникових мікросхем (плівкових і інтегральних), до створення напівпровідникових параметричних підсилювачів і генераторів. Успіхи напівпровідникової електроніки зумовили витіснення в більшості областей Р. радіоламп напівпровідниковими елементами. З'явилися досконаліші електроннопроменеві прилади, у тому числі забезпечені багатоколірними екранами, що сприяло появі кольорового телебачення . Потреби радіолокації стимулювали розвиток квантової електроніки і криогенної електроніки (див. Кріоелектроніка ).
Радіонавігація і близька до неї радіогеодезія, прошедшие довгий дорога розвитку (А. С. Попів, 1897; Н. Д. Папалекси, 1906, 1930; І. І. Ренгартен, 1912; Д. І. Мандельштам, 1930), — необхідні засоби морської, повітряної і космічної навігації, картографії і геодезичні зйомки. Радіометоди дозволяють визначати положення і швидкість об'єктів спостереження з найвищою точністю (погрішність у ряді випадків не перевищує мільйонної або навіть стомільйонної долі вимірюваної величини). Розрізняють пасивні методи радіонавігації, коли на рухливому об'єкті є лише пристрої, що приймають сигнали опорних наземних радіостанцій, і активні, використовуючі радіолокацію. До практики увійшли переважно пасивні і комбіновані радіонавігаційні системи. Проте, наприклад, посадка космічних апаратів на Місяць і планети Сонячної системи забезпечується автономними активними системами, одержуючими із Землі лише вихідні команди (див. Телемеханіка ).
Сучасний Р. характеризується проникненням практично у всі області людської діяльності. Радіозв'язок за допомогою звичайного і швидкодіючого букводрукувального телеграфування, радіотелефонний зв'язок і передача зображень, креслень, малюнків, газетних матриць, факсиміле стали доступними при будь-яких відстанях. Розвиток космічних досліджень зажадав забезпечення надійного радіозв'язку з штучними супутниками Землі (ІСЗ) і автоматичними космічними апаратами, що направленими до планет або знаходяться на їх поверхні, передачі наукової інформації і зображень на Землю і передачі команд для управління цими апаратами. Загальновідоме значення Р. в забезпеченні космічних польотів людини. З іншого боку, ІСЗ(штучний супутник Землі) самі входять до складу ліній зв'язку як ретрансляційні станції для здійснення надійного зв'язку між видаленими пунктами, для передачі телепередач, сигналів точного часу і т.п. (див. Космічний зв'язок ). З огляду на те, що ультракороткі хвилі погано огинають земну поверхню, для передачі телевізійних зображень і для телекомунікації використовуються радіорелейні лінії, спеціальні високочастотні кабельні лінії і ретранслятори, у тому числі встановлені на ІСЗ(штучний супутник Землі).
Методи Р. лежать в основі дії багатьох систем автоматичного управління,регулювання автоматичного і обробки інформації. Складним комплексом елементів Р. є ЕОМ(електронна обчислювальна машина), що удосконалюються разом з розвитком елементної бази Р.
Р. широко застосовується в промисловості і народному господарстві. Високочастотний нагрів використовується для плавки особливо чистих металів в умовах вакууму і в атмосфері інертних газів, а також з успіхом застосовується для гарту поверхонь сталевих деталей, для сушки деревини, кераміки і зерна, для консервації і приготування їжі, в медичних цілях і т.д.
Р. тісно переплівся з різними галузями науки. Прикладом може служити радіометеорологія, що вивчає вплив метеорологічних процесів (рух хмар, випадання опадів і т.п.) на поширення радіохвиль і Р., що застосовує методи, зокрема радіолокацію, для метеорологічних досліджень. Першим радіометеорологічним приладом був грозовідмітник Попова. За допомогою цього приладу Попів вивчав явища супроводжуючі грози, чим, по суті, поклав початок радіометеорології.
Дослідження атмосферних радіоперешкод привели до виникнення радіоастрономії (До. Янський, США, 1931), яка має в своєму розпорядженні засоби спостереження небесних об'єктів на відстанях, недоступних оптичними телескопам. Радіотелескопи зробили можливим відкриття пульсарів, детальне дослідження невидимого ядра нашої Галактики, квазарів, сонячної корони, поверхні Сонця і ін.
Радіотехнічні методи і пристрої застосовуються при створенні приладів і пристроїв для наукових досліджень. Прискорювачі заряджених часток є, по суті потужні генератори радіочастотних коливань з блоками модуляції, лініями передачі і спеціальними резонаторами, в яких відбувається процес прискорення часток. Велика частина установок для дослідження елементарних часток і космічних променів є складними радіотехнічними схемами і блоками, що дозволяють ідентифікувати частки по спостережуваних результатах їх взаємодії з речовиною. Складні системи обробки даних, що частенько містять ЕОМ(електронна обчислювальна машина), дозволяють обчислювати енергію, заряд, масу і ін. характеристики часток. Методи ізотопного аналізу і магнітометрії, що спираються на Р., використовуються в археології для об'єктивного виміру віку археологічних об'єктів. Радіоспектроскопи різного типа, у тому числі для досліджень електронного, ядерного і квадрупольного резонансів, є радіотехнічними приладами, вживаними у фізиці, хімії і біології при визначенні характеристик атомних ядер, атомів і молекул, при вивченні хімічних реакцій і біологічних процесів (див. Радіоспектроскопія ).
На основі розвитку Р. виникли електроакустика, що вивчає і реалізовує практичні процеси перетворення звуку в електричні коливання і назад, різні системи звукозаписи і відтворення (магнітний і оптичний запис звуку), а також системи, що використовують ультразвук в техніці (ультразвуковий зв'язок під водою, обробка матеріалів, очищення виробів), медицині і т.п. Апаратура, вживана в ультразвуковій техніці, є, по суті, радіоапаратурою (генератори, перетворювачі, підсилювачі і т.п.).
Р. породила потужну радіопромисловість, що випускає радіоприймачі і телевізори масового вживання, зв'язкові, радіомовні і телевізійні станції, апаратуру магістральних ліній зв'язку, промислове і наукове радіоустаткування, радіодеталі і т.п.
Велику роль в розвитку Р. грає діяльність міжнародних і міждержавних радіотехнічних союзів і суспільств, видання наукових періодичних журналів. Міжнародний науковий радіосоюз (МНРС) — один із старих наукових союзів; він об'єднує провідні наукові організації багатьох країн. Сов. учені активно беруть участь в роботі союзу з 1957. МНР(Монгольська Народна Республіка) З кожні три роки проводить Генеральні асамблеї, що підводять підсумки розвитку Р. і що формулюють її нові актуальні завдання. МНР(Монгольська Народна Республіка) З також систематично проводить тематичні симпозіуми. Найважливіші міждержавні організації, що регламентують діяльність країн-учасниць в області радіозв'язку і радіомовлення, — Міжнародний консультативний комітет по радіо (МККР) і Міжнародна комісія з розподілу радіочастот (МКРЧ), в їх роботі активно бере участь Сов. Союз.
Масова організація в області Р. в СРСР — Науково-технічне суспільство радіотехніки, електроніки і зв'язку ним. А. С. Попова, секції і місцеві організації якого працюють в багатьох містах всіх союзних республік. Із зарубіжних радіотехнічних суспільств найбільш відомий інститут інженерів в області електроніки і електротехніки (IEEE; США). У СРСР регулярно видаються загальносоюзні журнали «Радіотехніка і електроніка», «Радіотехніка», «Радіо» . За рубежем питанням Р. присвячені періодичні видання: «IEEE Proceedings», «L''onde Electrique», «QST», «Alta Frequenza», «Hochfrequenztechnik und Elektroakustik», «Wireless Engeneer» і ін.
Літ.: Винахід радіо А. С. Поповим. Сб., під ред. А. І. Берга, М. — Л., 1945; З передісторії радіо. Сб., сост. С. М. Ритов, М. — Л., 1948; Нариси історії радіотехніки, М., 1960; Винахід радіо. А. С. Попів. Документи і матеріали, під ред. А. І. Берга, М., 1966; Нариси розвитку техніки в СРСР, [кн. 3], М., 1970; Бренев І. Ст, Початок радіотехніки в Росії, М., 1970; Гоноровський І. С., Радіотехнічні ланцюги і сигнали, 2 видавництва, М., 1971.
