naam welke die tak van de zwakstroomtechniek aanduidt, die zich bezighoudt met de overbrenging van berichten langs draadloze weg, d.w.z. zonder dat tussen zend- en ontvangstation een electrisch geleidende verbinding aanwezig is. Op de mogelijkheid, dat zich electromagnetische verschijnselen kunnen voortplanten in niet-geleidende stoffen, ja zelfs in vacuum, werd het eerst gewezen ca 1873 door Maxwell.
Zijn theorie werd echter niet door experimenten gestaafd en velen geloofden hem dan ook niet. Experimenteel werd de theorie van Maxwell het eerst bevestigd door Hertz in 1880. Hij toonde aan dat electrische trillingen, opgewekt door een overspringende vonk, door een in de nabijheid opgestelde geleidende draad kunnen worden opgevangen. De apparaten, die hij gebruikte waren zeer eenvoudig. Zender en ontvanger bestonden beide uit een koperdraad, die aan de einden was voorzien van koperen bolletjes. De draden waren zodanig gebogen, dat de bolletjes elkaar bijna raakten.
Liet hij nu door middel van een inductor van Ruhmkorff tussen de bolletjes van de „zender” vonken overspringen, dan sprongen tussen de bolletjes van de op enkele meters afstand opgestelde „ontvanger” eveneens vonken over. De proeven van Hertz werden voortgezet door Righi, wiens leerling Marconi de resultaten van de proeven een voor de practijk bruikbare vorm gaf. Hij was de eerste, die een antenne gebruikte, waardoor de afstand tussen zender en ontvanger veel groter kon worden gemaakt. In 1899 gelukte het Marconi om signalen over te brengen van Engeland naar Frankrijk over het Kanaal. Spoedig daarna werden ook vele schepen met een radioinstallatie uitgerust.Door de toen gebruikte zenders werden zgn. gedempte golven uitgezonden. Telkens bij het overspringen van een vonk geraakt de electriciteit in trilling, doch na een aantal trillingen te hebben uitgevoerd komt zij weer tot rust. Op verschillende manieren werden aan deze zenders verbeteringen aangebracht, o.a. door het aantal overspringende vonken per seconde te vergroten. Een grote vooruitgang werd geboekt toen men er in slaagde om ongedempte golven op te wekken, dat zijn golven die ononderbroken met een constante sterkte in stand kunnen worden gehouden. Hiervoor heeft men achtereenvolgens verschillende methoden toegepast. Een hiervan bestond in het gebruik van een hoogfrequentmachine. Dit is een wisselstroomgenerator die op dezelfde constructieve principes berust als de in de sterkstroomtechniek gebruikte dynamo’s doch die een wisselspanning opwekt met een veel hogere frequentie, nl. minstens 10 000 perioden per seconde. Een andere methode maakte gebruik van een booglamp. Het verkeer tussen Nederland en Indonesië is Jarenlang onderhouden met behulp van een machinezender te Kootwijk en een boogzender te Malabar.
Tegelijk met de zendmethoden had men ook de ontvangmethoden weten te verbeteren. In 1890 vond Branly de cohaerer uit. Dit is een glazen buisje, gevuld met metaalvijlsel. Doordat de metaaldeeltjes elkaar op slechts enkele punten raken is de weerstand van de cohaerer groot. Wanneer echter het buisje wordt getroffen door electromagnetische golven neemt de weerstand af. Klopt men daarna tegen het buisje, dan neemt de weerstand weer toe.
Later werd de cohaerer vervangen door de kristaldetector, die bestaat uit een bepaald soort kristal (bijv. loodglans), waartegen een metaaldraad wordt gedrukt. Men heeft dan nl. een geleider verkregen, die de electriciteit in één richting beter geleidt dan in de andere, dus een gelijkrichter.
De grote vlucht van de radiotechniek kon echter pas beginnen toen de electronenbuizen of radiobuizen* hun intrede deden. De eerste stap in deze richting was de ontdekking van Fleming, dat de gloeidraad van de door Edison pas uitgevonden gloeilamp negatief geladen deeltjes uitzendt (1883), welke deeltjes men later electronen* noemde (J. J. Thomson, 1899). De eerste diode werd vervaardigd door Fleming in 1904, waarna Lee de Forest in 1907 de eerste triode construeerde, welke men al spoedig wist te gebruiken, niet alleen als detector doch ook als versterker*. Hierdoor kon men veel zwakkere signalen ontvangen dan vroeger mogelijk was. Weldra leerde men ook de terugkoppeling* kennen, waardoor het mogelijk werd om de triode als oscillator* te gebruiken, wat een omwenteling in de zendertechniek deed ontstaan (z verder radio-ontvangtoestellen).
Nadat eenmaal de eerste stap was gezet door het aanbrengen van een rooster tussen anode en kathode is men in deze richting verder gegaan. Door het aanbrengen van meer roosters ontstonden allereerst de tetrode en penthode en later ook de radiobuizen met meer dan drie roosters. Met behulp van deze buizen was men in staat om zenders en ontvangers te construeren, die aan veel hogere eisen voldeden dan vroeger. Bovendien werd het nu ook mogelijk om op betrekkelijk eenvoudige wijze niet alleen telegrafietekens, doch ook telefonie, dus spraak en muziek over te brengen. Weldra werd het aantal zenders zo groot, dat de onderlinge storingen alles dreigden te bederven. Op enkele internationale conferenties zijn toen aan alle belanghebbenden bepaalde golflengten toegewezen.
Na Wereldoorlog II werd het radioverkeer geregeld op de conferentie van Atlantic City (1947). Wil een dergelijke regeling zin hebben, dan dienen alle zenders zo nauwkeurig mogelijk op de toegewezen golflengte te werken. Aanvankelijk gaf dit veel moeilijkheden, doch deze zijn tegenwoordig opgelost door het algemeen in gebruik komen van kwartskristallen. Ook bij de ontvangers bracht men verbeteringen aan om de onderlinge storing van verschillende zenders te voorkomen. Men verhoogde de selectiviteit* door het aanbrengen van een aantal trillingskringen. Een grote stap voorwaarts was de uitvinding van de superheterodyne-ontvanger door Armstrong.
In de grootte van de gebruikte golflengten is een geleidelijke ontwikkeling te zien. Hertz gebruikte bij zijn eerste proeven een golflengte van ca 60 cm. Bij de practische toepassingen ging Marconi over tot het gebruik van steeds grotere antennes, hetgeen gepaard ging met steeds grotere golflengten. Ook de toepassing van hoogfrequentmachines leidde tot het gebruik van lange golven. Voor omroepdoeleinden bleken golflengten tussen 200 en 2000 m het meest geschikt te zijn. Golven korter dan ca 100 m werden aanvankelijk als onbruikbaar beschouwd wegens hun geringe reikwijdte.
Op onverwachte wijze bleek echter door de activiteit van amateurs dat juist deze golflengten voor het verkeer over grote afstanden zeer geschikt zijn. Het bleek mogelijk om met een betrekkelijk gering zendvermogen in contact te komen met vrijwel de gehele aarde, mits men voor ieder uur van de dag en voor iedere richting een hiertoe gunstige golflengte kiest. Uitgebreide onderzoekingen werden en worden nog steeds uitgevoerd omtrent de voortplanting van radiogolven met verschillende golflengten. Hierbij is gebleken, dat zich op een hoogte van 100 à 300 km een aantal lagen van geïoniseerde lucht bevinden. Men duidt deze aan als de ionosfeer*.
De overbrenging van spraak en muziek vindt meestal plaats met amplitudemodulatie, d.w.z. de amplitude van de uitgezonden electromagnetische golven wordt gevarieerd in het rhythme van de over te brengen tonen. In 1936 toonde Armstrong aan dat het mogelijk is om de invloed van storingen sterk te verminderen door toepassing van frequentiemodulatie. Hierbij worden golven uitgezonden met een constante amplitude terwijl de frequentie periodiek wordt gewijzigd in het rhythme van de over te brengen tonen. Ten einde van dit voordeel gebruik te kunnen maken is het nodig golflengten korter dan ca 10 m te gebruiken.
Reeds Maxwell onderstelde, dat radiogolven dezelfde natuur bezitten als lichtstralen en zich slechts door een veel grotere golflengte hiervan onderscheiden. De voortplantingssnelheid van radiogolven is dan ook gelijk aan de lichtsnelheid (300 000 km/sec). Evenals licht worden radiogolven door obstakels met een hiertoe geschikt oppervlak gereflecteerd. Van deze eigenschap wordt bij radar* gebruik gemaakt.
Behalve voor de overdracht van geluid wordt de radio ook gebruikt voor de overdracht van beelden, zowel met beeldtelegrafie als met televisie. Bij beeldtelegrafie wordt het over te brengen beeld punt voor punt „afgetast” met een fotocel, waardoor de lichtsignalen worden omgezet in electrische signalen. Ook bij televisie werden aanvankelijk fotocellen gebruikt. Later zijn echter verschillende speciale buizen ontwikkeld voor de omzetting van de per televisie uit te zenden beelden in electrische signalen. Speciaal de door Zworykin uitgevonden iconoscoop dient hier te worden vermeld.
Niet alleen de techniek van zenders en ontvangers is in de laatste tientallen jaren sterk ontwikkeld, ook aan de antennes werden vele theoretische en experimentele studies gewijd. De eisen, die hieraan worden gesteld kunnen zeer uiteenlopen. Bij radio-omroep wenst men de door de zender uitgestraalde energie naar alle zijden in een horizontaal vlak gelijkmatig te verspreiden. In vele andere gevallen is echter het door de zender uitgezondene uitsluitend bestemd voor één ontvanger. Alleen de energie, die door de zendantenne in de richting naar deze ontvanger wordt uitgestraald is nuttig. Men heeft daarom reeds vroeg gezocht naar antenneconstructies, die de energie hoofdzakelijk in één richting uitstralen.
Zo lang men lange golven gebruikte was het succes niet groot, daar men in dit opzicht pas voordelen van betekenis kan behalen wanneer de antenne-afmetingen enkele malen zo groot zijn als de golflengte. Uiteraard zouden richtantennes voor lange golven reusachtige afmetingen aannemen. Bij zeer korte golven daarentegen kunnen antennes worden geconstrueerd, die de energie in een zeer smalle bundel uitstralen. Vele van deze „antennes” gelijken op de middelen, die men gebruikt voor bundeling van het licht (spiegels en lenzen).
Behalve de „normale” huistypen waarbij de electronenstroom van kathode naar anode wordt geregeld door één of meer roosters zijn ook verschillende andere soorten radiobuizen ontwikkeld om aan de eisen van speciale apparaten te kunnen voldoen. In het bijzonder dient in dit verband het magnetron te worden genoemd, een huistype waarbij de electronen op hun weg van kathode naar anode worden beïnvloed door een magneetveld. Speciaal bij radar heeft deze buis veel toepassing gevonden. Het gebruik van richtantennes bij ontvangers heeft het mogelijk gemaakt radio-peilinstallaties te vervaardigen met behulp waarvan aan boord van schepen en vliegtuigen plaatsbepalingen kunnen worden verricht. Ook te land treft men radiopeilstations en radiobakens aan t. b. v. scheep- en luchtvaart.
Naast de constructie van zenders, ontvangers en antennes beslaat de radiotechniek tegenwoordig nog vele andere gebieden. Voor de ontwikkeling, het in bedrijf houden en controleren van radioapparaten zijn vele toestellen nodig, die grotendeels ook worden geconstrueerd met toepassing van electronenbuizen. Allereerst kunnen hier worden genoemd de apparaten, die dienen voor de voeding van zenders en ontvangers. In de grote meerderheid der gevallen wordt de energie, die voor deze toestellen nodig is, onttrokken aan een wisselstroomnet, waarbij de benodigde gelijkspanningen worden verkregen met behulp van gelijkrichters. Hiertoe zijn vele verschillende typen gelijkrichtbuizen ontwikkeld. De grote gelijkrichters, die voor de grootste zendinstallaties worden gebruikt, vertonen overeenkomst met die, welke in de sterkstroomtechniek worden gebruikt, bijv. bij electrische tractie.
Voor het uitvoeren van metingen in de radiotechniek heeft zich een uitgebreide techniek van meetapparaten ontwikkeld. Terwijl vroeger het al of niet bruikbaar zijn van zenders, ontvangers of antennes in de practijk moest worden vastgesteld, kan men tegenwoordig de eigenschappen hiervan door metingen bepalen. Enige van de voornaamste meetinstrumenten, hierbij gebruikt, zijn:
Buisvoltmeters, waarmede wisselspanningen kunnen worden gemeten bij de in de radiotechniek gebruikte zeer hoge frequenties.
Meetzenders, dat zijn kleine zenders, waarmede een klein, doch nauwkeurig bekend vermogen bij een nauwkeurig bekende frequentie kan worden verkregen. Met behulp hiervan kan men o.a. de gevoeligheid van ontvangers en de versterking* van de verschillende trappen hiervan meten.
Veldsterktemeters, met behulp waarvan de veldsterkte kan worden gemeten, die door een antenne op verschillende plaatsen wordt opgewekt.
Een tegenwoordig zeer veelvuldig gebruikt instrument is de oscillograaf of oscilloscoop, met behulp waarvan men de grafiek van wisselspanningen zichtbaar kan maken op het scherm van een kathodestraalbuis. Hiermede kunnen vele verschijnselen, die vroeger alleen door uitvoerige metingen konden worden onderzocht, direct zichtbaar worden gemaakt, wat een enorme tijdsbesparing kan geven, bijv. bij het opsporen van fouten in radioinstallaties.
Door de uitgebreide kennis en ervaringen op radiogebied, waarover men tegenwoordig beschikt, wordt dit vak beoefend door een groot aantal specialisten. De grote fabrieken van radioapparaten beschikken over laboratoria, waar uitvoerige onderzoekingen worden verricht, niet alleen met het oog op de ontwikkeling van nieuwe toestellen, maar ook voor de verdieping van het inzicht in de verschijnselen op radiogebied.
Uiteraard is de radio ook in de krijgsmacht van het grootste belang voor het onderhouden van de snelle verbindingen (z seinen) tussen de onderdelen ter zee, te land en in de lucht. Daarbij wordt hoofdzakelijk gebruik gemaakt van hoge en zeer hoge frequenties, deze laatste speciaal voor de radiotelefonie. Voorts heeft de radio de deur geopend voor afstandbesturing van projectielen e.d. (z raket).
J.M. VAN HOFWEEGEN
Lit.: R. Swierstra, Radio-ontvangst in theorie en practijk, 8/9de dr., 3 dln (1948); Rens en Rens, Handboek der radiotechniek, 7 dln (1950 e.v.); Philips’ Boekenreeks over electronenbuizen (1946 e.v.) ; F. Vilbig, Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, 2 dln, 3de dr. (1942); F. E. Terman, Radio-engineers’ Handbook (1943).
