Radijo ryšio istorija - tai pasakojimas apie žmogaus siekį įveikti atstumus ir informaciją perduoti akimirksniu. Nors dažnai radijo išradėjo titulas tenka italų fizikui Guglielmo Marconi, technologija, leidžianti perduoti signalus elektromagnetinėmis bangomis, buvo kuriama ilgai ir prie jos prisidėjo daugybė mokslininkų bei išradėjų iš įvairių pasaulio kampelių. Šiandien sunku įsivaizduoti pasaulį be radijo, kuris tapo neatsiejama kasdienybės dalimi, atnešdamas mums muziką, naujienas, žinias ir pramogas.
Teorinės Fundamentai ir Ankstyvieji Atradymai
Idėja apie nematomas, gamtoje egzistuojančias spinduliuotes, kurias dabar vadiname elektromagnetinėmis bangomis, pirmą kartą iškilo dar 1865 m., kai škotų fizikas Jamesas Clarkas Maxwellas pristatė savo teoriją. Jis matematiškai pagrindė, kad elektromagnetiniai virpesiai gali sklisti erdvėje. Nors Maxwellas negalėjo praktiškai įrodyti savo teorijos, jo darbai tapo pamatu vėlesniems eksperimentams.
Anglų fizikas Davidas Edwardas Hughesas 1879 m. Londone atliko eksperimentus, kurių metu pavyko perduoti ir priimti signalus, kuriuos galėtume laikyti pirmaisiais radijo signalais. Jis pastebėjo, kad kibirkštis gali būti girdima per ausines kaip traškesys, ir netgi sugebėjo perduoti Morzės abėcėlės signalus apie 460 metrų atstumu. Tačiau Hughesas nesuprato savo atradimo svarbos ir 20 metų apie tai neviešino.
Vokietijos fizikas Heinrichas Rudolfas Hertzas 1887 m. sukonstravo kibirkštinį radijo bangų generatorių ir imtuvą, sėkmingai sukeldamas ir aptikdamas elektromagnetines bangas. Šios bangos vėliau buvo pavadintos jo vardu - Herco bangomis. Hertzui pavyko ne tik eksperimentiškai patvirtinti Maxwellio teoriją, bet ir nustatyti, kad elektromagnetinės bangos gali būti aprašytos diferencialine lygtimi.
Italų fizikai Temistoklis Kalzekis-Onestis ir vėliau prancūzų fizikas Eduardas Branli 1880-ųjų metais kūrė prietaisus, vadinamus kohereriais, kurie reagavo į elektromagnetines bangas. Šie prietaisai, dažniausiai vamzdeliai su metalo drožlėmis, padidindavo savo elektrinį laidumą veikiant elektromagnetiniam laukui.
Radijo Ryšio Gimimas ir Plėtra
Nors daugelis mokslininkų prisidėjo prie radijo technologijos vystymo, būtent italas Guglielmo Marconi pirmasis ėmėsi praktiškai taikyti šias žinias. Susipažinęs su Herco eksperimentais, Marconi 1895 m. užfiksavo signalo perdavimą didesniu nei 1,5 mylios (apie 2,4 km) atstumu. Jo pirmieji eksperimentai buvo šiek tiek kurioziški: norėdamas patvirtinti signalo gavimą, jis paprašė savo asistentą, su kuriuo negalėjo susisiekti kitais būdais, iššauti iš medžioklinio šautuvo. Kai Marconi išgirdo šūvį, suprato, kad radijo bangos pasiekė imtuvą.
Kai Italijos vyriausybė neparodė susidomėjimo jo išradimu, Marconi 1896 m. persikėlė į Didžiąją Britaniją. Čia jis tobulino savo sistemą ir netrukus sugebėjo perduoti elektromagnetines bangas 7 kilometrų atstumu, o kitais metais - jau 16 km. 1897 m. jis gavo Didžiosios Britanijos patentą Nr. 12039 už „Elektrinių impulsų ir signalų perdavimo bei tam skirtų aparatų patobulinimus“, kuris laikomas pirmuoju pasaulyje radijo ryšio patentu. Marconi sukūrė pirmąją iš inžinerijos pusės išbaigtą ir komerciškai sėkmingą radijo perdavimo sistemą. 1901 m., pasinaudodamas aitvaru, Marconi iš Didžiosios Britanijos į JAV perdavė signalą, padidindamas atstumą tarp siųstuvo ir imtuvo iki 3500 kilometrų. Už savo darbus radijo ryšio srityje 1909 m. Marconi buvo apdovanotas Nobelio premija.
Tuo pat metu serbų kilmės amerikiečių išradėjas Nikola Tesla taip pat intensyviai dirbo ties belaidžio telegrafo sistema. Jis ne tik apibūdino ir pademonstravo savo radijo ryšio principus, bet ir sukūrė sistemos patobulinimus, įvesdamas bangos ilgio nustatymo mechanizmą. 1897 m. Tesla gavo JAV patentą Nr. 645576 už šį išradimą, kuris leido siųstuvui spinduliuoti tik tam tikro ilgio bangą, o imtuvui - būti nustatytam būtent tai bangai priimti. JAV Aukščiausiasis teismas 1943 m., spręsdamas patentų ginčą, pripažino Teslos pirmumą šio patobulinimo srityje.
Rusijos fizikas Aleksandras Popovas 1895 m. gegužės 7 d. pademonstravo prietaisą, pavadintą „žaibo žymekliu“, kuris galėjo aptikti ir registruoti elektromagnetinius virpesius. Kitais metais, tęsdamas eksperimentus, jis sukūrė įrangą, leidžiančią siųsti radiogramas, ir pirmąją istorijoje radiogramą, kurios tekstas buvo „Genrich Gerc“, išsiuntė 250 metrų nuotoliu. Nors Popovas ir Marconi dirbo nepriklausomai vienas nuo kito, abu jie laikomi svarbiais radijo išradimo pradininkais. Vakarų šalyse didesnis pripažinimas atiteko Marconi, o Sovietų Sąjungoje - Popovui.
Radijo Plėtra: Nuo Morzės Kodo Iki Balso Transliacijų
Iš pradžių tekstiniai pranešimai buvo koduojami pagal Morzės abėcėlės principą. Tačiau didelis žingsnis į priekį buvo žengtas 1906 m., kai JAV pirmą kartą radijo bangomis pavyko perduoti žmogaus balsą. Tai buvo amerikiečių išradėjo Redžinaldo Fesendeno pasiekimas. Kūčių vakarą 1906 m. jis iš savo radijo stoties transliavo pirmąją pasaulyje garsinę radijo laidą, kurios metu grojo muziką ir skaitė ištrauką iš Biblijos. Nors šios demonstracijos iš pradžių nesulaukė didelio atgarsio, jos parodė radijo potencialą kaip informacijos ir pramogų perdavimo priemonės.
1907 m. amerikiečių inžinierius Lee de Forestas išrado vakuuminę lempą - triodą, kuris leido žymiai sustiprinti radijo signalus. Tai atvėrė kelią spartesnei radijo plėtrai ir netrukus pavyko koduoti bei perduoti muziką. 1910 m. iš „Metropolitan Opera“ teatro 20 km spinduliu buvo transliuojamas garsiojo tenoro Enrico Caruso dainavimas. Nuo 1916 m. Lee de Forestas pradėjo transliuoti naktinius koncertus, o 1920 m. bendrovė „Westinghouse“ Pitsberge įrengė pirmąją radijo transliacijų stotį.
Radijas Lietuvoje: Nuo Pirmųjų Šaukinių Iki Visuotinio Pasiekiamumo
Lietuvoje reguliarios radijo transliacijos prasidėjo 1926 m. birželio 12 d. Tą dieną, sekmadienį, 19 val. į eterį nuskambėjo pirmieji lietuviški šaukiniai: „Alio alio. Kalba Kaunas. Lietuva.“ Pranešėjas Petras Speičys perskaitė Švietimo ministerijos sveikinimo žodį ir kelias naujienas. Pirmoji lietuviška radijo laida, trukusi pusvalandį, buvo kartojama lietuvių, esperanto, vokiečių, anglų, prancūzų ir rusų kalbomis, prašant: „Kas girdite mus - atsiliepkite!“ Atsiliepimai buvo gauti iš Briuselio, Hamburgo, Klivlando, o spauda rašė, kad Lietuvos radijas buvo girdimas net Kalifornijoje.
1926 m. Lietuvoje buvo užregistruoti 323 radijo imtuvai. Didelį indėlį į radijo populiarinimą Lietuvoje įnešė šiaulietis Stasys Brašiškis, kuris Leipcige įgijo radijo technikos pagrindus. Savo namuose Šiauliuose jis įkūrė radijo laboratoriją ir kartu su fizikos mokytoju Kostu Dambrausku ėmėsi gaminti pigesnius radijo imtuvus bei įrenginėti antenas. Nuo 1958 m. radijo imtuvus gamino Kauno radijo gamykla.
Radijo Veikimo Principai ir Ateities Perspektyvos
Radijo bangos, kaip ir regimoji šviesa, yra elektromagnetinio spektro dalis. Kai radijo banga pasiekia laidininką (pvz., anteną), ji sukelia kintamą elektros srovę. Ši srovė gali būti elektronikos sustiprinta ir apdorota. Paprasčiausiu atveju siųstuvas periodiškai nutraukia bangų spinduliavimą, taip perduodamas informaciją trumpais ir ilgais impulsais, kaip Morzės abėcėlėje.
Kaip veikia radijas?
Radijo bangų sklidimas priklauso nuo jų dažnio. Ilgosios (žemesnio dažnio) bangos turi savybę šiek tiek „užlinkti“ aplink kliūtis, todėl jomis galima perduoti signalą didesniu atstumu. Trumposios bangos atspindi nuo viršutinių atmosferos sluoksnių (jonosferos), leidžiant susisiekti praktiškai bet kuriuo atstumu, tačiau ryšio kokybė priklauso nuo atmosferos sąlygų. Siekiant padidinti ryšio stabilumą ir atstumą, siųstuvo ir imtuvo antenos iškeliamos kuo aukščiau, kartais siekiant net šimtų metrų aukščio radijo bokštų.
XX a. ketvirtojo dešimtmečio pradžioje radijo mėgėjai išrado vienos šalinės juostos ir dažnių moduliaciją, o aštuntajame dešimtmetyje LORAN tapo pagrindine radijo navigacine sistema. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje eksperimentuotojai pradėjo naudoti kompiuterius su garso plokštėmis radijo signalų apdorojimui, o 1994 m. JAV armija ir DARPA sėkmingai sukūrė skaitmeninį radiją. Šiandien radijo bangos naudojamos ne tik tradicinėms radijo ir televizijos transliacijoms, bet ir mobiliajam ryšiui, belaidžiams duomenų perdavimo tinklams, GPS navigacijai ir daugeliui kitų technologijų. Radijo ryšio evoliucija tęsiasi, ir ateityje galime tikėtis dar naujesnių ir pažangesnių bevielio ryšio sprendimų.