Michael Faraday wykazał, że zmienne pole magnetyczne indukuje prąd elektryczny. To odkrycie stało się zalążkiem teorii opracowanej przez kolejnego uczonego, Jamesa Clerka Maxwella. Maxwell opisał w postaci układu równań matematycznych wszystkie zjawiska elektryczne i magnetyczne oraz ich wzajemne zależności. Równania Maxwella pokazały, że pole elektryczne i magnetyczne rozchodzą się w próżni z prędkością światła w postaci fali.
Po opublikowaniu przez Maxwella teorii elektromagnetyzmu, serbski wynalazca Nikola Tesla wpadł na pomysł konstrukcji cewki wysokonapięciowej. Po wielu miesiącach żmudnych doświadczeń zauważył, że skonstruowana cewka wysyła bardzo silne fale elektromagnetyczne. Pod koniec XIX wieku zaczął pracować nad urządzeniem, które mogłoby je odbierać. Początkowo chciał przy użyciu wspomnianej cewki skonstruować urządzenia do przesyłu prądu elektrycznego bez użycia przewodów, lecz ostatecznie wpadł na pomysł skonstruowania urządzenia do przesyłu dźwięku za pomocą fal radiowych. Konstrukcja urządzenia była nowatorska i Tesla szybko złożył na swój wynalazek wniosek patentowy.
W 1894 roku syn włoskiego kupca z Lombardii, Gugliemo Marconi rozpoczął doświadczenia z przesyłaniem i odbiorem fal radiowych, wykorzystując wcześniejsze badania Maxwella i Tesli. Rok później udało mu się skonstruować bazujący na wynalazku Tesli odbiornik i przesłać sygnał radiowy na odległość 2,5 km. Sukces Marconiego ogłosił wystrzał z karabinu – w ten sposób jego współpracownik wysłał potwierdzenie odbioru sygnału nadanego drogą radiową. Wykorzystując opóźnienie w rejestracji wynalazku Tesli przez Urząd Patentowy USA, Marconi zgłosił do brytyjskiego urzędu patentowego wynalazek systemu telegrafu bez drutu i rok później otrzymał patent.
Marconi wzbogacił się na tym wynalazku. Do czerpania zysków z sukcesu miała przyczynić się spółka Wireless Telegraph and Signal. Marconi został jednym z dyrektorów tego towarzystwa, otrzymując 75 tys. dolarów w gotówce i 300 tys. dolarów w akcjach. W 1909 roku przyznano mu Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rozwój telegrafii bez drutu. W latach 1902-1914 odznaczono go najwyższymi orderami i medalami: angielskimi, amerykańskimi, rosyjskimi, włoskimi; otrzymał także godność honorowego obywatela Rzymu, został senatorem, a nawet markizem.
Wielkim przegranym tej sprawy był genialny wynalazca Nikola Tesla. Tesla walczył z Marconim o patent na radio, dowodząc, że wynalazek Marconiego stosuje bez jego zgody opatentowaną już przez Teslę cewkę wysokonapięciową, ale długie procesowanie się doprowadziło Teslę do bankructwa. Ostatecznie dobił go fakt przyznania Marconiemu Nagrody Nobla za skonstruowanie radia. Dwa lata po śmierci wynalazcy, w 1945 roku Sąd Najwyższy USA przyznał, że patent Marconiego na radio był plagiatem pomysłu Tesli. Historia jednak okrzyknęła Marconiego twórcą radia.
Abstrahując jednak od historii, skupmy się teraz na technice. Do uzyskania jakiegokolwiek połączenia radiowego potrzebne są dwa podstawowe urządzenia: nadajnik wytwarzający drgania elektryczne o wielkiej częstotliwości, które następnie zostają wypromieniowane w przestrzeń, oraz odbiornik, odbierający te drgania.
W pierwszych nadajnikach iskrowych w przewodzie promieniującym (antenie) były wzbudzane drgania tłumione za pomocą iskiernika zasilanego przez cewkę indukcyjną. Prąd przerywany, płynący w uzwojeniu pierwotnym cewki, po zamknięciu wyłącznika (klucza elegraficznego) indukował wysokie napięcie w uzwojeniu wtórnym. Gdy napięcie to osiągało wartość dostateczną dla przeskoku iskry, w iskierniku następowało wyładowanie drgające powodujące wypromieniowanie w przestrzeń energii elektromagnetycznej.
Następnym udoskonaleniem nadajnika iskrowego było wzbudzanie drgań za pomocą pośredniego obwodu drgającego. Nadajnik taki umożliwiał wzbudzanie w antenie drgań o znacznie większej mocy niż nadajnik o układzie prostym, gdyż z obwodu anteny usunięto iskiernik wprowadzający znaczne tłumienie. Takie zastosowanie dwóch sprzężonych obwodów rezonansowych, choć wydawało się korzystne, powodowało wzbudzenie drgań o dwóch częstotliwościach, co prowadziło do nieskutecznego wykorzystania mocy nadajnika. Wady te usunięto przez zastosowanie iskiernika Marconiegoo umożliwiającego udarowe pobudzanie anteny.
Wkrótce koherer i aparat Morse’a zastąpiono detektorem kryształkowym i słuchawką. Zwiększyło to znacznie czułość odbiornika i umożliwiło odbieranie sygnałów „na słuch”. Komunikacja przy użyciu nadajników iskrowych i odbiorników detektorowych odbywała się na falach długich i średnich.
Jednocześnie z rozwojem i ulepszaniem nadajników iskrowych pracujących falami tłumionymi zaczęto przeprowadzać próby połączeń radiowych przy użyciu fal ciągłych. Jako generatory fal ciągłych były używane: łuk elektryczny (łuk Poulsena) i prądnice dużej częstotliwości. Nadajniki łukowe i maszynowe pracowały oczywiście na falach długich.
Do odbioru sygnałów tych nadajników były używane odbiorniki detektorowe zaopatrzone w specjalne przerywacze mechaniczne. Przerywacze te, przez periodyczne rozwieranie obwodu odbiornika, umożliwiały odbieranie sygnałów nietłumionych „na słuch” w postaci tonu, którego wysokość zależała od częstotliwości przerywania. Istotny przełom w rozwoju radiotechniki stanowił wynalazek lamp elektronowych. Rozpoczęto wówczas próby odbioru drgań nietłumionych odbiornikami detektorowymi metodą dudnieniową, a po opracowaniu lamp dużej mocy nadajniki łukowe i maszynowe zostały całkowicie wyparte przez generator lampowy. Przed ukazaniem się lamp elektronowych łączność radiową nawiązywano głównie na falach długich i średnich. Lampa elektronowa umożliwiała opanowanie i wykorzystanie fal krótkich, ultrakrótkich, a nawet decymetrowych i centymetrowych.
Przesyłanie wiadomości za pomocą fal radiowych wymaga nacechowania ich zależnie od rodzaju przesyłanej wiadomości. W tym celu poddaje się je modulacji. Jedna z nich, tzw. modulacja amplitudy, polega na zmianach amplitudy fali promieniowanej zgodnie z właściwościami przesyłanej wiadomości. Zatem pierwsze nadajniki i odbiorniki służące do odbioru audycji radiowych pracowały z modulacją amplitudy. Pierwsze próby przesyłania na odległość sygnałów fonicznych przeprowadzono na początku XX wieku w USA. Jednak szybki rozwój radiofonii nastąpił dopiero w latach 20. XX wieku. W latach 1922-1933 wszystkie kraje europejskie i USA nadawały już regularne programy radiofoniczne.
MACIEJ SKORASZEWSKI, Biuro PTPiREE
