Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 17 от 8 мая 2007 года

В результате дальнейших экспериментов Герц создал источник электромагнитных волн, названный им вибратором. Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10–30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров. Для решающих опытов, долженствующих показать тождественность электромагнитных и световых волн, установить поляризацию волн и доказать не только отражение, но и преломление, нужно было перейти к еще более коротким волнам. Герцу удается получить волны длиной около 60 см и с ними провести завершающие опыты. Для создания столь коротких волн Герц использовал медные стержни диаметром 3 см и длиной 9 см в качестве эквивалента катушки колебательного контура. На концах стержней располагались медные шары диаметром 4 см как эквиваленты конденсатора. Впоследствии такой вибратор был назван его именем.

В качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом – искровым регулируемым промежутком. Диаметр кольца с более чем метра в первых опытах к их концу уменьшился до 7 см.

"Я работаю, как рабочий на заводе и по времени, и по характеру, я по тысяче раз повторяю каждый подъем руки", – сообщал профессор в письме своим родителям в 1877 году. Так, для фокусировки электромагнитных волн было выгнуто внушительное параболическое зеркало из тяжелого листа оцинкованного железа размером 2х1,5 м. А для доказательства преломления лучей была изготовлена асфальтовая призма в виде равнобедренного треугольника с боковой гранью 1,2 м, высотой 1,5 м и массой 1,2 т.

Приемное кольцо Герц назвал резонатором. Опыты показали, что изменением геометрии резонатора – размеров, взаимного положения и расстояния относительно вибратора – можно добиться гармонии, или синтонии (резонанса), между источником электромагнитных волн и приемником. Наличие резонанса выражалось в возникновении искр в искровом промежутке резонатора в ответ на искру, возникающую в вибраторе. В опытах Герца посылаемая искра была длиной 3–7 мм, а искра в резонаторе – всего несколько десятых долей миллиметра. Увидеть ее можно было только в темноте, да и то воспользовавшись лупой.

После публикаций 1877–78 гг. и доклада, сделанного 13 декабря 1888 года в Берлинском университете, Герц стал одним из самых популярных ученых, а электромагнитные волны стали повсеместно именоваться лучами Герца. Его опыты были многократно повторены, усовершенствованы и в конечном счете привели к изобретению радио и телевидения. Не случайно первая в мире осмысленная радиограмма, переданная 12 марта 1896 года А. С. Поповым, содержала всего два слова: "Генрих Герц", как дань уважения памяти великого ученого, который сам о таком использовании своего, как он считал, чисто научного открытия даже не помышлял.

Однажды, когда мать Герца сообщила мастеру, обучавшему его сына токарному делу, что Генрих стал профессором, тот весьма огорчился и заметил:

– Ах, как жаль. Из него получился бы великолепный токарь.

Борис Кошелев

Почему же у столь простого приемника такие прекрасные характеристики? Вспомните, о чем мы говорили, обсуждая проблемы с динамическим диапазоном приемников. Здесь почти нет аналоговых элементов, которые могут вносить искажения. Шумы приемника (соотношение сигнал/шум) и его динамический диапазон определяются теперь характеристиками звуковой платы [Вот пример из практики: в минувшем марте был проведен сеанс связи между Санкт-Петербургом и Москвой на частоте 7 МГц. Мощность SDR-радиостанции (SDR-приемник и передатчик) всего 800 мВт (причем в Петербурге использовалась так называемая ЕН-антенна длиной лишь 1 м)].

Какие же еще преимущества мы получим от применения такого приемника? Например, не надо перепаивать схему или проектировать и изготавливать новое устройство при смене, скажем, видов модуляции – достаточно поменять программу (если нужный вид модуляции в ней не заложен). Только одно это дорогого стоит. Мы, по сути, будем получать новый приемник, с новыми функциями при каждой смене программного обеспечения. А если не нравится дизайн – подстройте его под себя (помните, сколько «шкурок» у WinAmp?).

В конце прошлого года в Великобритании проходила конференция по телекоммуникациям и компьютерам. Там обсуждался и проект "Вавилонская башня" ("Tower of Babel"), призванный объединить большинство существующих сегодня протоколов связи. Основой, конечно, станет SDR, а реализацией займется европейский концерн EADS Astrium. Разумеется, первые разработки будут предназначены для военных. Представьте себе устройство (даже и не знаешь, как его назвать: радиостанция, компьютер, мобильный телефон или коммуникатор), которое сможет исполнять роль мобильного телефона (всесистемного), спутникового навигатора, компьютера, радиостанции и т. д., и все это реализовано программно, а потому места занимает мало.

Вот теперь самое время посмотреть на программное обеспечение, оценить возможности SDR-приемника как инструмента. На рис. 4 мы можем увидеть интерфейс одной из программ, поддерживающих SDR-технологию. Глаза разбегаются от возможностей такого приемника (простите, оговорился – такой программы).

Пробежимся по интерфейсу. Диапазон частот – КВ и УКВ, но имеются дополнительные фиксированные кнопочки для приема эталонной частоты из эфира (по которой, кстати, можно откалибровать приемник с точностью, намного превышающей лабораторную, и притом оперативно). Виды модуляции (иными словами, виды принимаемого сигнала приемника) – АМ, ЧМ, SSB (USB, LSB, DSB), CW, цифровые (ограничиваются лишь программой для декодирования цифровых видов работ, а это еще два десятка протоколов!).

Далее – полосы пропускания (помните, мы говорили о важности этого параметра и о том, сколько стоит каждый кварцевый фильтр). Так вот, мы имеем десяток фиксированных (кстати, настраиваемых) фильтров плюс возможность изменить характеристики по своему вкусу и запомнить эти характеристики. Полосы пропускания фильтров можно менять программно от 10 Гц до 10 000 Гц (!). Коэффициент прямоугольности фильтров может достигать 1,02 (!). Для неспециалистов скажу, что создателям программы пришлось оставить возможность ухудшать параметры фильтров, чтобы при приеме на слух звук был привычным, как в аналоговом приемнике. Впрочем, сейчас принимают сигналы не только на слух, а для цифровых видов связи такие идеальные параметры фильтров очень даже кстати.

Обозреваем интерфейс дальше… Программа может работать не только с приемником, но и с передатчиком SDR, поэтому есть встроенный автоматический телеграфный ключ. В программе имеется как бы два виртуальных гетеродина: А и В, поэтому можно быстро переходить с частоты на частоту нажатием одной кнопки. Есть встроенные подавители шумов, подавитель импульсных помех, автоматический режекторный фильтр и т. д.