تاریخچه آنتن: تاریخچه مخابرات – بخش 1

پیشگفتار:

در اولین نوشته در بخش آنتن سایت به تعریف آنتن (در اینجا) پرداختم. به‌نظر منطقی است که پس از این تعریف اولیه، کمی به تاریخچه آنتن اشاره کنم زیرا که تاریخچه هر موضوع نه‌تنها در ایجاد تصویری کلی از آن موضوع موثر است، بلکه معمولا جذاب بوده و از این‌ جهت باعث ترغیب خواننده به مطالعه بیشتر در آن حوزه می‌شود.

لذا به جستجو برای یافتن منبعی که مختصر و مفید به تاریخچه آنتن پرداخته باشد روی آوردم و در نهایت به منبعی که در ادامه معرفی شده است رسیدم. منبع موردنظر برای بررسی تاریخچه آنتن، مطلب خود را به 4 بخش تقسیم کرده بود که من نیز در این بخش از سایت تاریخچه آنتن را در 4 نوشتار خدمت شما ارائه خواهم کرد.

این نوشته بخش اول از این 4 نوشتار است که همانطور که از عنوان آن بر می‌آید تمرکز آن روی تاریخچه مخابرات است. در واقع از آنجا که حوزه مخابرات مهمترین حوزه کاربردی آنتن می‌باشد، بد نیست برای بررسی تاریخچه آنتن، کمی از قدمت و تاریخچه مخابرات آگاه شویم.

نکته پایانی اینکه بخش انتهایی این نوشته (واژه‌شناسی) به طور مفصل به بررسی 2 واژه پرکاربرد در حوزه مخابرات یعنی Communication(s) و Telecommunication(s) پرداخته است. توصیه می‌شود پیش از مطالعه این مطلب، ابتدا به آن مراجعه نمایید.

نکات پیش از مطالعه

تاریخچه آنتن: تاریخچه مخابرات

آنتن‌ها به صورت گسترده‌ای در حوزه مخابرات استفاده می‌شوند، اما مخابرات الکترونیکی، شامل مخابرات بی‌سیم، پیشرفتی است که مربوط به دوران اخیر در تاریخ بشر می‌باشد. در واقع، از 4.5 میلیارد سال عمر زمین، بشر مدرن تنها 200 هزار سال حضور داشته‌ است، در حالی که مخابرات الکترونیکی کمتر از 200 سال قدمت دارد. در زمان قدیم برای برقراری ارتباط در مسافتی‌ طولانی از پیک‌ها (couriers) برای رساندن پیام‌ها بهره می‌بردند.

پیام‌های اولیه از تصاویر و نمادها استفاده می‌کردند. الفبای یونانی در حوالی 500 سال پیش از میلاد ایجاد شد. لغت “alphabet” (الفبا) ترکیبی از 2 حرف اول الفبای یونانی “alpha” و “beta” می‌باشد.

پیک‌ها به طور گسترده‌ای توسط رومیان جهت رساندن پیام‌های دست‌نویس مورد استفاده قرار می‌گرفتند. رساندن پیام در قرن 19ام در آمریکای شمالی با اسب‌سواران بازاختراع شد (به عنوان مثال: Pony Express)، کسانی که پیام‌ها را در سرتاسر آمریکای شمالی در مدت 10 روز تحویل می‌دادند، که برای آن دوران سریع به حساب می‌آمد. کبوتران نامه‌بر نیز برای انتقال پیام‌های مکتوب استفاده می‌شدند.

تاریخچه آنتن: تاریخچه مخابرات

سرویس پُستی Pony Express تنها 18 ماه بین سال‌های 1860 تا 1861 به فعالیت مشغول بود | پیام‌ را در فاصله‌ای نزدیک به 1966 مایل تنها در 10 روز منتقل می‌کردند.

در جدول زیر خط‌زمانی تاریخی حوادث مهم در مخابرات با تاکید بر مخابرات بی‌سیم آورده شده‌ است. مخابرات در دوران پیش از دوره تمدن مدرن از مخابرات نوری مانند پرچم‌ها برای ارتباط در راستای خط دید (LoS) و علائمی با استفاده از دود برای ارتباطی که در راستای خط دید نمی‌باشد استفاده می‌کرد، همچنین از وسایلی مانند طبل‌ها برای مخابرات صوتی‌ای که در راستای خط دید نمی‌باشد.

خط زمانی حوادت مهم در تاریخچه آنتن‌ها و مخابرات

علائم مبتنی بر پرچم همچنان امروزه برای مخابرات کشتی با کشتی مورد استفاده واقع می‌شوند. ضرب‌های (beats) طبل از طریق زمین تا 10 کیلومتر می‌توانند منتقل شوند. علائم دود در روز و علائم آتش در شب به طور گسترده‌ای در دوران باستان استفاده می‌شدند. بسیار جالب توجه است ذکر این مطلب که همه این مکانیزم‌های مخابراتی اولیه که برای مسافت‌های طولانی مورد استفاده واقع می‌شدند، از تکنیک‌های دیجیتال بهره می‌گرفتند.

طلوع مخابرات الکترونیکی در سال 1844 نیز دیجیتال بود، که از طریق کدهای مورس در طول اولین خط انتقال تلگراف از بالتیمور به واشینگتن دی.سی. صورت گرفت و حامل پیامی بود که امروزه دیگر مشهور است یعنی:
“What hath God wrought” (که ترجمه آن می‌شود: خدا چه ساخته است؟).

تلگراف، خلق شده توسط ساموئل مورس (1872-1791)، از نقطه‌ها (dots) و خط‌ها (dashes) استفاده می‌کرد، که با دست و با استفاده از یک کلید دستگاه تلگراف تولید می‌شدند و توسط یک اپراتور که در سمت دیگر در حال گوش دادن به صداهای قابل‌شنیدن (audible sounds) بود دریافت می‌شدند.

اولین کابل تلگراف زیرآبی در سال 1851 کانال مانش (English Channel) را پوشش داد.  یک نکته حاشیه‌ای جالب این است که این کابل به طور ناگهانی از کار افتاد، علت این بود که یک ماهیگیر که کابل را به قلاب گرفته بود، آن را بیرون آورده و سپس از هم جدا کرده بود، زیرا فکر می‌کرد یک مار دریایی است.

بعد از تعدادی تلاش‌ ناموفق برای یک کابل تلگراف که از اقیانوس اطلس عبور کند، نهایتا اولین ارتباط در سال 1866 کامل شد، اما نرخ استفاده اولیه‌ای برابر با 1 دلار در هر نامه را داشت! با اختراع تلفن توسط الکساندر گراهام بل (1922-1847) در سال 1876، مخابرات الکترونیک دوره‌ای طولانی از مخابرات آنالوگ را پیش از آنکه مخابرات دیجیتال دوباره بازگردد آغاز کرد.

پایه‌های فیزیکی و ریاضی برای امواج الکترومغناطیسی توسط جیمز کلِرک ماکسول در سال 1864 ارائه شدند که امروزه به عنوان معادلات ماکسول شناخته می‌شوند. تلگراف بی‌سیم (رادیویی) با اختراع آنتن‌ها و سیستم‌های رادیویی به ترتیب در سال 1887 توسط هاینریش هرتز و در سال 1897 توسط گولیلمو مارکونی (Guglielmo Marconi) امکان‌پذیر شد. در سال 1901، مارکونی اولین انتقال رادیویی بر روی اقیانوس اطلس را انجام داد.

در طول بخش ابتداییِ قرن 20ام پیشرفت‌هایی در حوزه علم الکترونیک (electronics) صورت پذیرفت که وجود سیستم‌های رادیوییِ پیچیده‌تری را ممکن ساخت. این موضوع در طول جنگ جهانی دوم با توسعه تجهیزات مایکروویو به اوج خود رسید و به عنوان مثال ساخت سیستم‌های راداری را امکان‌پذیر نمود.

بازگشت شکل جدیدی از مخابرات کابلی در دهه 1960 با به بلوغ رسیدن کابل فیبر نوری به وقوع پیوست. نهایتا، در دهه 1980 گسترش عظیم مخابرات رادیویی آغاز شد، که معلوم شد بازاختراع مخابرات بی‌سیم در حدود 1 قرن بعد از اولین آشنایی با آن است.

واژه‌شناسی

تفاوت میان Communication(s) و Telecommunication(s)

در ابتدا ببینیم کلمه Communication چه معناهایی دارد و در کدام معنا در رشته برق مورد استفاده واقع می‌شود. تعریفی که ویکی‌پدیای انگلیسی برای کلمه Communication ارائه داده عبارت است از: معنای اول: Communication معمولا به عنوان انتقال اطلاعات تعریف می‌شود (شاید ترجمه فارسی مناسب برای آن در این حالت می‌شود: ارتباط). معنای دوم: این واژه به خود پیام نیز می‌تواند اشاره داشته باشد (یعنی ترجمه این کلمه در این حالت می‌شود: پیام). معنای سوم: همچنین به حوزه‌ای که به مطالعه این انتقال اطلاعات می‌پردازد (که با نام علوم ارتباطی (communication science) شناخته می‌شود) نیز می‌تواند اشاره داشته باشد.

حال اگر به دیکشنری آکسفورد برای یافتن معانی کلمه Communication رجوع کنید خواهید دید که به غیر از 3 معنی بالا در معنای دیگری نیز استفاده می‌شود که به‌نظر با این معنا، این کلمه در رشته برق کاربرد دارد (نکته: براساس توضیحات دیکشنری آکسفورد، Communication در معنای اول (انتقال اطلاعات) کلمه‌ای غیرقابل شمارش است و شکل جمع ندارد اما Communication به معنی پیام قابل شمارش بوده و در شکل جمع اینگونه Communications (پیام‌ها) استفاده می‌شود).

معنای چهارم این واژه عبارت است از: روش‌های ارسال اطلاعات، به طور خاص از طریق تلفن، رادیو، کامپیوتر و غیره (نکته: همانطور که مشخص گردید، در این معنی تمرکز روی چگونگی (با چه ابزار و وسایلی) انتقال اطلاعات است و توجه روی خود اطلاعات نیست. در این معنی این کلمه غیرقابل شمارش است اما به شکل اسم جمع (Communications) نیز استفاده می‌شود).

به‌نظر این کلمه در این معنا در رشته برق کاربرد دارد و ترجمه فارسی این واژه در این معنی نیز همچنان ارتباط و یا ارتباطات (گفته شد به شکل جمع هم به کار می‌رود) است، هرچند شاید مناسب‌تر است که در متون مرتبط با رشته برق، از واژه مخابرات برای آن استفاده کنیم.

به‌عنوان 2 مثال (بدون s و با s) برای این معنی از این کلمه داریم:
مثال اول: satellite communication یعنی: ارتباط (مخابرات) ماهواره‌ای (که مشخصا به ابزار انتقال اطلاعات اشاره دارد).
مثال دوم: communications technology یعنی: تکنولوژی ارتباطات (مخابرات) (باز هم اشاره به ابزار و تکنولوژی انتقال اطلاعات است).

نکته: Comms شکل غیررسمی برای کلمه Communications است.

حال به سراغ کلمه Telecommunication می‌رویم، تعریفی که ویکی‌پدیای انگلیسی برای آن ارائه داده عبارت است از: انتقال اطلاعات با استفاده از تکنولوژی‌های مختلفی چون سیم، امواج رادیویی، امواج نوری، یا سایر سیستم‌های الکترومغناطیسی. منشاء آن از تمایل انسان برای برقراری ارتباط در مسافتی بیش از آنچه صدای بشر قادر است منتقل شود می‌آید، البته با سرعتی در مقیاسی مشابه، بنابراین سیستم‌های کم سرعت (مانند پُست) در این حوزه قرار نمی‌گیرند.

این کلمه ترکیبی است از پیشوند یونانی “tele” به معنای “در یک فاصله”  و فعل لاتین “communicare” به معنای “به اشتراک‌گذاری”، لذا به‌نظر تجربه فارسی این کلمه “ارتباط از راه دور” باشد. از طرفی همانطور که از تعریف برمی‌آید این کلمه به تکنولوژی‌هایی اشاره دارد که در حوزه برق می‌باشند، لذا شاید مناسب باشد که از ترجمه “مخابرات از راه دور” یا “مخابرات راه دور” برای آن استفاده شود.

از طرفی باز هم به‌نظر می‌رسد که “از راه دور” اضافی است، زیرا تکنولوژی‌هایی که در تعریف این واژه عنوان شدند، همگی “در فاصله” به نسبت زیادی کاربرد دارند، لذا شاید مناسب‌ترین ترجمه برای این کلمه هم همان “مخابرات” باشد.

اگر به دیکشنری آکسفورد نیز برای یافتن معانی کلمه Telecommunication رجوع کنید، 2 معنایی که برای ما مفید هستند عبارتند از: معنای اول: تکنولوژی ارسال اطلاعات در مسافت طولانی با استفاده از رادیو، تلفن، تلویزیون، ماهواره و غیره. در این معنی این کلمه غیرقابل‌شمارش بوده و به شکل اسم جمع Telecommunications استفاده می‌شود. معنای دوم: ارتباط در مسافتی طولانی با استفاده از رادیو، تلفن، تلویزیون، ماهواره و غیره. در این معنی این کلمه غیرقابل‌شمارش بوده و به شکل بدون s استفاده می‌شود.

به عنوان 2 مثال (بدون s و با s) برای این کلمه داریم:
مثال اول: technological developments in telecommunications یعنی: پیشرفت‌های تکنولوژیکی در مخابرات.
مثال دوم: Digital telecommunication has much to recommend it یعنی: مخابرات دیجیتال چیزهای زیادی برای توصیه دارد.

نکته: Telecom و Telecoms فرم‌های غیررسمی برای کلمات Telecommunication و Telecommunications هستند.

جمع‌بندی این بخش: تفاوت میان این 2 واژه، با دقت در بالا بررسی گردید. نتیجه اینکه شاید ترجمه فارسی مناسب برای Communication(s) کلمه “مخابرات” و برای Telecommunication(s) کلمه “مخابرات (از) راه دور” است. هرچند که توضیح داده شد که به‌نظر “از راه دور” اضافی است و نیاز به استفاده از آن نیست، چون معمولا مباحث مطرح شده (لااقل در این بخش آنتن از سایت) مرتبط با ارتباطات راه‌ دور می‌باشند. لذا بنده به جای هر 2 واژه (چه در این نوشتار تاریخچه آنتن و چه سایر نوشته‌ها) از کلمه “مخابرات” استفاده خواهم کرد، مگر اینکه در جایی واقعا نیاز به تمیزدادن وجود داشته باشد.

جمع‌بندی

در این نوشته با موارد زیر روبرو شدیم:

پسگفتار

بخش اول مطلب درباره تاریخچه آنتن که تمرکز آن روی تاریخچه مخابرات قرار داشت در این نوشتار تقدیم گردید. با توجه به گستردگی موضوع تنها به مهمترین رویدادها در تاریخچه آنتن‌ها و مخابرات پرداخته شد و خط‌زمانی این وقایع نیز ارائه گردید.

انشاءالله در بخش دوم از مطلب تاریخچه آنتن به معرفی افرادی (و طبیعتا کارهایشان) که بیشترین نقش در درک ما از امواج الکترومغناطیسی را داشته‌اند خواهم پرداخت.