Введение. 
Общая теория связи

Теория связи — в настоящее время наиболее динамично развивающаяся отрасль науки. Причем новейшие системы связи — модемные технологии, реализованные под конкретные пропускную способность и скорость передачи информации.

В научном аспекте теория связи занимается проблемами, связанными с передачей и приемом информации.

В техническом аспекте теория связи связана с разработкой разнообразных систем, предназначенных для передачи и приема информации с помощью электромагнитных и оптических колебаний.

В математическом аспекте теория связи использует линейные и нелинейные интегро-дифференциальные уравнения, математический анализ, матричную алгебру, дискретную математику, численные методы, теорию функций комплексного переменного, теорию случайных процессов и пр.

В конструкторско-технологическом аспекте теория связи опирается на автоматизированное проектирование. Большинство современных конструкций полностью состоят из гибридных и интегральных микросхем, а теперь и продуктов нанотехнологий.

При разработке большинства связных устройств и систем приходится решать ряд задач, которые формально реализуются следующей логической цепочкой: объект — математическая модель — расчет — анализ — оптимизация — синтез.

Для исследования электрической цепи или системы создают математическую модель, в которой отображены наиболее существенные свойства. Форма аналитической записи модели может быть отражена формулами, интегродифференциальными уравнениями, матрицей, графиками или таблицами. Можно использовать передаточные функции, переходные, импульсные, частотные, спектральные, корреляционные и прочие характеристики. В одних случаях модель формируют на основе аналитического анализа физической модели объекта, в других — путем проведения экспериментов. Модель можно получить и по результатам экспериментально-аналитических исследований.

Расчет проводится на компьютере и включает в себя три процедуры: разработку алгоритма, составление программы и собственно численный счет.

Анализ заключается в решении вопросов исследования переходного процесса и установившегося режима работы цепи, определения отклика устройства на изменение его внутренних параметров или внешнего воздействия, исследования условий устойчивости или прохождения сложных сигналов и т. д.

Оптимизация состоит в нахождении такой комбинации значений внутренних параметров или характеристик объекта, при которой один или несколько его внешних параметров или характеристик имеют наилучшее значение.

Синтез заключается в определении структуры разрабатываемого объекта и значений параметров его элементов, при которых согласно выбранному критерию она наилучшим образом отвечает необходимым требованиям.

С теорией и техникой связи связан ряд научно-технических направлений, и прежде всего радиотехника.

Радиотехника является фундаментом телекоммуникаций. По мере развития радиотехники из нее выделился ряд новых областей науки и техники: квантовая электроника, твердотельная электроника и микроэлектроника, вычислительная техника, онтоэлектроника, инфракрасная техника, криогенная электроника, акустои магнитоэлектроника, голография, биоголография и многое другое.

Радио возникло на основе фундаментальных открытий в области физики и электротехники, сделанных в XIX в. У истоков радиотехники лежит открытие электромагнитного поля, связанное с именами трех выдающихся ученых: Майкла Фарадея, установившего явление электромагнитной индукции (1831); Джеймса Максвелла, создавшего теорию электромагнитного поля (1865); Генриха Герца, экспериментально получившего вызываемые колебательным разрядом электромагнитные волны (1888).

М. Фарадей в 1821 г. обнаружил вращение магнита вокруг проводника с током и вращение проводника с током вокруг магнита, на основании чего через 10 лет открыл явление электромагнитной индукции. В 1873 г. Д. Максвелл опубликовал «Трактат по электричеству и магнетизму». Из составленных им уравнений электродинамики следовал вывод о возможности распространения электромагнитных волн со скоростью света. Спустя 15 лет Г. Герц экспериментальным путем подтвердил теорию Максвелла. Суть опытов Герца состояла в следующем: к двум латунным стержням с малым зазором между ними подключалась индукционная катушка, создающая высокое напряжение. Когда напряжение превышало напряжение пробоя, в зазоре проскакивала искра и происходило возбуждение и излучение электромагнитных колебаний. Излученные колебания регистрировались на расстоянии в несколько десятков метров.

Более века минуло с изобретения радио, и все это время ведутся споры по установлению авторства. В России уверены, что радио изобрел Александр Степанович Ионов, на Западе — что итальянец Гульельмо Маркони. Важно то, что мир получил уникальнейшее средство коммуникации. И мы можем гордиться, что А. С. Попов 7 мая 1895 г. впервые продемонстрировал беспроводную связь.

Заметим, что все это было бессловесное радио: первые радиопередатчики не умели передавать звук — оператор мог лишь включать и выключать электрический сигнал телеграфным ключом. Эпоха радио началась лишь после изобретения Луи де Форестом трехэлектродной электронной лампы — триода. Триод позволил создавать генераторы для получения мощных незатухающих электромагнитных колебаний, усиливать их, модулировать передаваемый сигнал по амплитуде и выполнять различные преобразования при передаче сообщений. 24 декабря 1906 г. американский инженер Реджинальд Фессенден методом амплитудной модуляции с помощью машин высокой частоты осуществил первую в истории радиопередачу.