На заре развития радио инженеры и учёные, создавая оборудование для приёма радиоволн, встретились с двумя серьёзными трудностями. Устройство для выпрямления волн было очень громоздким (детекторных приёмников тогда ещё не существовало) и, кроме того, не знали, как усиливать получаемые сигналы.
Джон Амброз Флеминг, его "клапан-диод" и схема простейшего радиоприемника с вакуумным диодом в качестве детектора
Первый серьёзный шаг к преодолению этих трудностей был сделан в 1904 году, когда англичанин Джон Флеминг (1849-1945) изобрёл так называемый "клапан-диод", примитивнейшую радиолампу - предок миллионов ламп, которые сегодня применяются в радио и телевидении. Впоследствии за этой лампой укрепилось название "диод", однако слово "клапан" как нельзя более точно характеризует её свойства. Диод позволяет сигналам проходить только в одном направлении, т.е. выпрямляет их, и превращает радиоволны, как всякие электрические колебания, быстро меняющие своё направление, в чёткие сигналы. Однако усиливать их ещё не умели.
Но зта проблема также вскоое была решена. В 1907 году Ли Де Форест изобрёл триод. Пропуская слабые сигналы через металлическую сетку, вмонтированную в диод Флеминга, Форест установил, что их можно усиливать почти неограниченно. Изобретением триода начался век электроники, в котором мы сейчас живём. Это открытие можно отнести к наиболее значительным научным достижениям того времени.
Ли Де Форест, его триод-"аудион" и схема простейшего радиоприемника с вакуумным триодом в качестве детектора и усилителя
Триод впервые получил практическое применение в области электросвязи и дал резкий толчок дальнейшему развитию радио. Проблема усиления слабых и быстро меняющих направление электрических колебаний была решена. Армия инженеров с помощью радиолюбителей начала создавать новую, чрезвычайно быстро развивающуюся отрасль промышленности, которая в наши дни имеет совершенно самостоятельное значение.
Опыты, проведённые на заре развития радио, позволили установить определённые закономерности в распространении радиоволн. Так, выяснилось, что чем длиннее волны, тем больше район их действия. Посылая сигналы через Атлантику. Маркони использовал волны длиной в полтора километра (т.е. частотой около 200 килогерц). Для передачи и приёма таких длинных волн требовалась огромных размеров антенная система. Длинноволновая радиостанция занимала площадь в несколько квадратных километров. На ней выстраивались в несколько рядов связанные проводами башни, каждая высотой в десятки метров.
В начале двадцатых годов радиолюбители сделали открытие, которое заставило правительства и частные фирмы обратиться к коротким волнам. Первоначальные опыты работы на этих волнах показали, что радиус их действия ограничен - практически он находится в пределах нескольких десятков километров. Но никто не мог предположить, что, будучи отражёнными от ионосферы, короткие волны действуют на расстояния в тысячи километров, причём сигналы нередко становятся более отчётливыми и громкими, чем при трансляции на близкие расстояния.
Не удивительно, что для этого замечательного открытия потребовалось некоторое время. Пока ставились опыты с короткими волнами, скажем при радиосвязи между Нью-Йорком и Вашингтоном, вряд ли кому-нибудь приходило в голову устанавливать приёмник для улавливания сигналов в Гренландии или Перу. Но когда радио распространилось по всему миру и в эфир ринулись любители-энтузиасты, старавшиеся побить рекорды дальности радиосвязи, неожиданно обнаружилось преимущество коротких волн.
В 1924 году Маркони решил вплотную заняться техникой передачи на коротких волнах. В то время для передачи на дальние расстояния использовались волны весьма большой мощности, длиной от девяти до восемнадцати километров, распространяемые посредством громоздкой и дорогой антенной системы. Маркони был убеждён, что связь при помощи волн длиной в несколько метров будет и дешевле и надёжнее.
Во всём мире к трансляции с помощью коротких волн относились скептически. Полагали, что послать волны на большое расстояние, может, и удастся, но принять их в силу неустойчивости практически будет невозможно. Маркони надеялся преодолеть эту трудность при помощи антенны с направленным излучением, посылающей энергию сигнала в желаемом направлении и препятствующей её рассеянию в пространстве. Метод мог дать экономический эффект лишь в случае относительно небольших антенных устройств, предназначенных для кооотковолновой передачи. Попытка применить направленную антенну для длинных волн привела к сооружению громоздкой системы длиной до двадцати километров с весьма низкой эффективностью.
Опыты с короткими волнами прошли успешно и в течение 1927-1928 годов Англия установила коротковолновую связь с Канадой, Индией, Южной Африкой и Австралией.
Радиосвязь на коротких волнах оказалась настолько эффективной, что возникли серьёзные сомнения в целесообразности дальнейших работ по совершенствованию подводной кабельной связи. В 1928 году британские кабельные и радиокомпании объединились, создав известную и в настоящее время "Кэйбл энд Уайерлесс К° Лтд", которая в течение последних тридцати лет является одной из ведущих в области международной связи. Эта компания является типичным для Англии примером деятельности частного капитала под государственным контролем. Правительство представлено в правлении компании и имеет право во время войны взять руководство делом в свои руки. Надо заметить, что правительство не воспользовалось этим правом в 1939-1945 годах.
Для широкой публики слово "радио" ассоциируется с передачей разговорной речи и музыки - иными словами, это по существу радиотелефония. Но радио как средство связи стало использоваться гораздо раньше, чем первое живое слово было передано на расстояние без проводов. И даже сегодня значительная часть коммерческой информации в отличие от развлекательной передаётся телеграфным способом, хотя радиотелефония приобретает всё более широкое распространение.
Представьте себе, что вы оказались высоко над землёй и обладаете способностью различать радиоволны. Вы увидели бы, какое множество радиоволн опоясывает землю, то поднимаясь высоко в ионосферу, то отражаясь от неё, неся миллионы слов из одной страны в другую, увидели бы яркое сияние множества излучающих точек - радио и телевизионных станций.
Мы уже упоминали о том, что Маркони в 1901 году удалось послать первое радиотелеграфное сообщение через океан с Корнуэлла в Ньюфаундленд. Это была буква "S", обозначаемая на языке телеграфистов тремя точками. Человеческая же речь совершила такое путешествие (но в обратном направлении) лишь в 1915 году.
Антенна, установленная на Эйфелевой башне в 1909-1925 гг.
Военно-морская радиостанция в Арлингтоне (штат Виргиния) провела ряд опытов и в конце концов ей удалось осуществить передачу голоса, которая была принята приёмником, установленным на вершине Эйфелевой башни в Париже. В то время Эйфелева башня была центром французской военной системы связи, и на приём передачи отвели только десять минут в ранние утренние часы. Итак, после нескольких месяцев подготовительных работ, 23 октября 1915 года в 5 часов 37 минут была принята первая фраза, посланная через океан. Эта фраза, проложившая дорогу через Атлантику миллионам других слов, кажется теперь самой обыденной: "Хэлло, Шрив! Какая сегодня погода?". Первая гоажданская радиотелефонная линия связи между Нью-Йорком и Лондоном вступила в эксплуатацию в феврале 1927 года. Передачи велись на волнах длиной около 6000 метров. Это случилось через шестьдесят один год после прокладки трансатлантического телеграфного кабеля и через пятьдесят один год после изобретения телефона. С этого момента вплоть до прокладки первого телефонного кабеля через океан в 1956 году радио оставалось единственным средством передачи человеческой речи через Атлантику.