7. Радиотехника в конце хх и начале XXI веков

Во второй половине ХХ века телефонизация развитых стран (по проводным и оптическим сетям) была практически завершена. Однако вопрос о реализации телефонной связи с подвижными объектами (по радиоканалу) не мог быть успешно разрешен в рамках централизованных систем (когда вхождение в связь возможно только через центральную радиостанцию, управляющую всей системой) ввиду отсутствия необходимых частотных ресурсов. В 1947 г. в Лабораториях имени Белла был предложен способ многократного использования частотного ресурса в виде систем сотовой связи. В 1974 г., в Чикаго были проведены натурные испытания такой системы, и с середины восьмидесятых годов в разных странах Европы, в США и Японии была начата коммерческая эксплуатация таких систем. Такие важные принципы сотовых систем, как многократное использование частотного ресурса, передача движущегося пользователя от одной базовой станции к другой были зафиксированы в патенте США, выданном Гладдену и Парелману в 1979 г. Надо заметить, что реализация сотовых систем стала возможна только после того, как были разработаны недорогие, компактные и надежные компьютеры. Известно, что персональные компьютеры, отвечающие именно этим требованиям, начали широко использоваться именно в семидесятых годах прошлого века, поэтому естественно, что обе технологии появились одновременно. Первые системы были аналоговыми, однако к середине девяностых годов они были заменены на цифровые. Немного раньше проводные и оптические сети также стали переводить на цифровые сигналы, таким образом появилась возможность создания интегрированных сетей связи, обеспечивающих передачу как голосовых сообщений, так и передачу данных. Все эти революционные изменения привели к тому, что пользователю сотовой системы доступна связь с другим пользователем интегрированной системы на значительной части поверхности земли (при наличии вблизи него базовой станции), а если учесть спутниковые системы связи – то и в любой точке земного шара. В настоящее время существует две функционирующих системы связи с более или менее свободным доступом – Иридиум и Глобалстар. Обе они эксплуатируются, однако в финансовом плане они не очень успешны Развитие компьютерных сетей (сначала проводных и кабельных – например "Этернет", разработанный фирмой Ксерокс в середине семидесятых годов) привело к переходу на беспроволочную технологию построения сетей, по своей структуре напоминающих сотовые системы. Первой появилась система "блютус", разработанная в Швеции на фирме Эриксон в 1994 г. Она первоначально была предназначена для управления разными компьютеризованными электронными приборами на небольших расстояниях (порядка нескольких метров). Следующей появилась технология "Вай-Фай" , которая, по существу, представляет "беспроволочный этернет". Начинают интенсивно внедряться беспроводные системы идентификации объектов на складах, на транспорте и т.д. Все это требует новых частотных ресурсов. В настоящее время интенсивно осваивается диапазон миллиметровых волн. Для продвижения в область все более высоких частот необходима новая элементная база. Работы лауреатов Нобелевской премии русского ученого Ж. И. Алферова (выпускника ЛЭТИ 1953 г.) и американских ученых Д. Кили и Кремера в области гетероструктур существенно продвинули технологию полупроводниковых приборов и способствовали их применению в миллиметровом диапазоне. Необходимо также отметить, что такой быстрый прогресс в развитии радиоэлектроники был бы немыслим без использования методов компьютерного моделирования, позволяющего анализировать работу устройства или системы не на физическом, а на виртуальном макете с высокой степенью точности и достоверности. Большинство моделирующих программ использует технологию и модели "СПАЙС" (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), разработанную Электронной Исследовательской Лабораторией в Калифорнийском университете, в Беркли Ларри Нагелем под руководством профессора Дональда Педерсена. В настоящее время последней версией является СПАЙС-3. Эта технология позволяет производить как линейный, так и нелинейный анализ электронных схем, производить их оптимизацию и многое другое