Radioen blev ikke opfundet af én person på én bestemt dag.

Den moderne radiokommunikation voksede frem gennem en lang række opdagelser. Nogle forskere beskrev de fysiske love. Andre beviste eksperimentelt, at elektromagnetiske bølger eksisterede. Og senere fandt opfindere ud af, hvordan bølgerne kunne bruges til at sende information over stadig større afstande.

Historien fører fra matematiske ligninger på et skrivebord til antennemaster, radiotelegrafi, tale, FM og nye metoder til at gøre radiosignaler mere robuste.

Bag udviklingen står en række mennesker, hvis arbejde stadig kan genfindes i den radioteknik, vi bruger i dag.

James Clerk Maxwell – radioen begynder med matematik

Historien om radio begynder, før nogen havde bygget en radiosender.

Den skotske fysiker James Clerk Maxwell samlede i 1800-tallet forståelsen af elektricitet og magnetisme i en matematisk teori om elektromagnetisme.

Hans ligninger viste blandt andet, at ændringer i elektriske og magnetiske felter kunne udbrede sig gennem rummet som bølger.

Endnu mere bemærkelsesværdigt var det, at den beregnede udbredelseshastighed svarede til lysets hastighed.

Det pegede på en fundamental sammenhæng:

Lys er elektromagnetisk stråling.

Det, vi senere kom til at kalde radiobølger, er en anden del af det samme elektromagnetiske spektrum.

Heinrich Hertz – bølgerne bliver virkelige

En matematisk teori er én ting. At vise fænomenet i et laboratorium er noget andet.

I 1880'erne udførte den tyske fysiker Heinrich Hertz eksperimenter, hvor han frembragte og registrerede elektromagnetiske bølger.

Med gnistudladninger kunne han skabe højfrekvente elektriske svingninger, og med en separat modtager kunne han registrere virkningen af de udsendte bølger.

Hertz viste også, at de elektromagnetiske bølger havde egenskaber, som kunne sammenlignes med lys, blandt andet refleksion og interferens.

Maxwells teori havde fået eksperimentel støtte.

Hertz tænkte ikke nødvendigvis på kommunikationsradio

Hertz' arbejde var grundforskning. Formålet var at undersøge elektromagnetismen og efterprøve de fysiske teorier.

Men når først det var demonstreret, at elektromagnetiske bølger kunne frembringes og registreres uden en ledning mellem sender og modtager, lå der en helt ny mulighed foran ingeniørerne:

Trådløs kommunikation.

Navnet Hertz lever i øvrigt videre hver eneste gang, vi angiver en frekvens.

En radio på 150 MHz arbejder ved 150 millioner hertz – altså 150 millioner svingninger pr. sekund.

Guglielmo Marconi – radiobølger bliver til kommunikation

Den italienske opfinder Guglielmo Marconi så det praktiske potentiale i de nye elektromagnetiske eksperimenter.

I 1890'erne arbejdede han systematisk på at forbedre trådløs telegrafi. Målet var ikke blot at demonstrere radiobølger i et laboratorium, men at sende forståelige signaler over stadig større afstande.

Systemerne kunne overføre telegrafiske signaler – eksempelvis morsekode – uden en fysisk ledning mellem stationerne.

Det var især interessant for skibsfarten. Et skib langt fra kysten kunne ikke forbindes med et telegrafkabel, men radioen kunne krydse det åbne hav.

Da radioen krydsede Atlanten

Et af Marconis mest berømte eksperimenter fandt sted i 1901.

Marconi rapporterede at have modtaget et radiosignal i Newfoundland, som var sendt fra Poldhu i Cornwall på den anden side af Atlanterhavet.

Signalet repræsenterede bogstavet S i morsekode – tre prikker.

Forsøget blev et symbol på radioens potentiale. Trådløs kommunikation var ikke længere blot noget, der fungerede mellem to laboratorieborde eller over korte afstande.

Men hvem opfandt egentlig radioen?

Det spørgsmål har ikke ét enkelt tilfredsstillende svar.

Radioens udvikling omfattede teori, eksperimentel fysik, antenner, sendere, modtagere, detektorer, afstemningskredsløb og senere elektronisk forstærkning.

Forskellige opfindere bidrog med forskellige dele af teknologien, og flere arbejdede med beslægtede idéer på omtrent samme tid.

Nikola Tesla – højfrekvens og trådløse systemer

Nikola Tesla arbejdede også med højfrekvente elektriske strømme, resonans og trådløs overførsel.

Hans eksperimenter og patenter blev en del af den tidlige udvikling omkring trådløs teknologi, og hans navn optræder derfor ofte i diskussionen om radioens historie.

Tesla var interesseret i langt mere end radiokommunikation. Han arbejdede blandt andet med vekselstrømssystemer, transformatorer, resonanskredsløb og idéer om trådløs overførsel af både signaler og energi.

Hans rolle illustrerer samtidig, hvorfor det er vanskeligt at udpege én person som radioens opfinder. Udviklingen foregik i et miljø, hvor flere forskere og opfindere udforskede elektromagnetisme og trådløse systemer.

Fra prikker og streger til menneskets stemme

De første praktiske radiosystemer var i høj grad trådløs telegrafi.

Men hvis radioen virkelig skulle udvikle sig til et nyt kommunikationsmedium, var der et oplagt næste mål:

Kunne man sende selve menneskets stemme?

Det krævede en anden tilgang. Tale består af kontinuerlige variationer, som skal overføres på en radiobølge på en måde, så de kan genskabes i modtageren.

Reginald Fessenden – stemmen kommer i æteren

Den canadiskfødte opfinder Reginald Aubrey Fessenden blev en central pioner inden for radiotelefoni.

Den 23. december 1900 lykkedes det under forsøg ved Cobb Island i Maryland at overføre forståelig tale via radio over en afstand på omkring 1,5 kilometer.

Det var et fundamentalt skridt.

Radio kunne bruges til andet end at tænde og slukke et signal i takt med morsekode. En radiobølge kunne også bære variationerne fra menneskelig tale.

Modulation gør forskellen

Fessendens arbejde peger direkte på et af radioteknikkens vigtigste begreber: modulation.

En højfrekvent bærebølge kan ændres i takt med den information, vi ønsker at overføre.

Ved amplitudemodulation – AM – ændres bærebølgens amplitude i takt med lydsignalet.

Det grundlæggende princip genfindes i moderne radiokommunikation, selv om modulationsteknikkerne siden er blevet langt mere avancerede.

Lee de Forest – radiorøret åbner nye muligheder

Tidlige radiomodtagere havde begrænsede muligheder for at forstærke svage signaler.

Den amerikanske opfinder Lee de Forest udviklede i begyndelsen af 1900-tallet Audion-røret, et vakuumrør med tre elektroder.

Trioden kunne senere anvendes til forstærkning og blev en afgørende komponent i elektronikkens udvikling.

Det fik enorm betydning for radioen. Svage elektriske signaler kunne forstærkes, og både sendere og modtagere kunne udvikles langt videre.

Edwin Howard Armstrong – bedre radiomodtagere

Den amerikanske elektroingeniør Edwin Howard Armstrong blev en af radiohistoriens vigtigste kredsløbsudviklere.

Han arbejdede blandt andet med regenerative modtagere og udviklede superheterodynprincippet.

Superheterodynmodtageren blev særligt betydningsfuld, fordi et modtaget radiosignal kan blandes med signalet fra en lokal oscillator, så det omdannes til en fast mellemfrekvens.

Dermed bliver det lettere at opbygge effektiv forstærkning og selektiv filtrering.

Armstrong og FM

Armstrong forbindes også med udviklingen af praktisk FM – frekvensmodulation.

I stedet for at lade signalets information ændre bærebølgens amplitude lader FM informationen påvirke den øjeblikkelige frekvens.

Det gav mulighed for radiomodtagelse med bedre modstandsdygtighed over for visse typer amplitudestøj end traditionelle AM-systemer.

FM fik senere enorm betydning både for radiofoni og kommunikationsradio.

Den analoge FM-kommunikationsradio, som stadig anvendes mange steder i dag, står dermed på skuldrene af udviklingsarbejde, der fandt sted for næsten et århundrede siden.

Og så kommer en Hollywood-stjerne ind i radiohistorien

Historien tager nu en overraskende drejning.

Hedy Lamarr var en af Hollywoods kendte skuespillere i 1930'erne og 1940'erne. Men ved siden af filmkarrieren interesserede hun sig for opfindelser og tekniske problemer.

Under Anden Verdenskrig arbejdede hun sammen med komponisten George Antheil på en idé til radiostyring af torpedoer.

Problemet var, at en radiostyret forbindelse på én kendt frekvens kunne være sårbar over for forstyrrelse.

Deres idé var enkel at beskrive, men teknisk ambitiøs:

Hvad hvis sender og modtager skiftede frekvens sammen?

Hedy Lamarr, George Antheil og frequency hopping

Lamarr og Antheil udviklede et system, hvor sender og modtager skulle skifte mellem forskellige radiofrekvenser efter et koordineret mønster.

De indleverede patentansøgningen i 1941, og det amerikanske patent blev udstedt i 1942.

Patentet beskrev et “Secret Communication System”, som var tænkt til at gøre radiostyringen af torpedoer vanskeligere at forstyrre.

Hvorfor arbejdede en komponist med radioteknik?

George Antheils rolle gør historien endnu mere usædvanlig.

Antheil havde erfaring med mekanisk synkronisering af automatiske klaverer – såkaldte player pianos.

Lamarr og Antheil forestillede sig en mekanisk synkronisering af frekvensskiftene hos sender og modtager. Patentet beskrev blandt andet anvendelse af perforerede ruller, inspireret af den teknologi, der kunne styre automatiske klaverer.

Det var altså et møde mellem to meget forskellige verdener:

Radioteknik og musikteknologi.

Idéen blev ikke straks en militær succes

Lamarr og Antheils system blev ikke taget i praktisk brug i den form, de havde patenteret det.

Teknologien og implementeringen var vanskelig med datidens udstyr, og deres patent udløb senere.

Men idéen om at sprede en transmission over skiftende frekvenser blev en del af den videre historie om spread spectrum og robuste radiosystemer.

Opfandt Hedy Lamarr Wi-Fi?

Det bliver ofte sagt, at Hedy Lamarr “opfandt Wi-Fi”.

Det er en fængende historie, men den er for simpel.

Moderne Wi-Fi er resultatet af mange senere teknologiske fremskridt, standarder, modulationsteknikker, halvledere, digital signalbehandling og netværksprotokoller.

Lamarr og Antheil udviklede ikke Wi-Fi.

Deres patent er derimod historisk interessant som et tidligt eksempel på frequency hopping spread spectrum – et princip, der senere blev vigtigt inden for trådløs kommunikation.

Hvorfor er frekvenshop interessant?

Ved traditionel radiokommunikation kan en forbindelse være centreret omkring én bestemt radiofrekvens.

Ved frequency hopping skifter signalet derimod mellem flere frekvenser efter et mønster, som sender og modtager kender.

Moderne systemer kan naturligvis udføre sådanne frekvensskift elektronisk og ekstremt hurtigt.

Princippet kan blandt andet gøre en forbindelse mere robust over for visse former for interferens og smalbåndet forstyrrelse.

Fra gnister til digital signalbehandling

Hvis Hertz kunne se en moderne digital håndradio, ville meget af elektronikken være fuldstændig fremmed for ham.

Men de fysiske principper ville være genkendelige.

En sender skaber elektromagnetisk energi. En antenne omsætter elektriske signaler til elektromagnetiske bølger. En anden antenne opfanger en lille del af energien. Modtageren udvælger og behandler signalet.

Det, der begyndte med gnister mellem elektroder, er gennem mere end et århundrede blevet forfinet med vakuumrør, transistorer, integrerede kredsløb, synthesizere, mikroprocessorer og digital signalbehandling.

Radioens udvikling som en kæde af gennembrud

Opfindelser bygger på andre opfindelser

Radiohistorien viser et mønster, der går igen i næsten al teknologi.

Maxwells teori kunne ikke i sig selv sende en besked over Atlanten. Hertz' gnistsender var ikke en moderne kommunikationsradio. Marconis telegrafi kunne ikke det samme som Fessendens radiotelefoni. Og de tidlige modtagere havde ikke de muligheder, Armstrongs kredsløb senere gav.

Hvert gennembrud skabte nye muligheder for det næste.

Fra Maxwell til radioen i din hånd

Det er let at tage en moderne kommunikationsradio for givet.

Tryk på PTT, tal, og en anden radio gengiver stemmen næsten øjeblikkeligt.

Men inde i denne tilsyneladende enkle handling ligger mere end hundrede års udvikling.

Maxwells elektromagnetiske teori forklarer, hvorfor radiosignalet kan eksistere. Hertz viste, at bølgerne kunne frembringes og registreres. Marconi viste radioens praktiske potentiale som kommunikationsmiddel. Fessenden var med til at bringe stemmen over radioen. Elektroniske komponenter og Armstrongs kredsløb gjorde modtagerne stadig bedre.

Og Lamarr og Antheil viste, at man kunne tænke endnu mere kreativt over selve frekvensen og måden, en radioforbindelse organiseres på.

De var ikke stille helte – de byggede videre på hinanden

Radioens historie bliver ofte fortalt gennem enkelte store navne. Men den virkelige historie er langt mere interessant.

Det var ikke én genial person, der pludselig opfandt radiokommunikation.

Det var Maxwell, der beskrev fysikken. Hertz, der demonstrerede bølgerne. Marconi og andre pionerer, der gjorde dem anvendelige til kommunikation. Fessenden, der arbejdede videre mod radiotelefoni. De Forest og Armstrong, der var med til at udvikle elektronikken og modtagerteknikken. Og Lamarr og Antheil, der kombinerede idéer fra radiostyring og mekanisk synkronisering på en ny måde.

Den moderne radio er ikke resultatet af ét genialt øjeblik. Den er resultatet af mennesker, der igen og igen tog den eksisterende viden og spurgte: Hvad kan vi gøre med den nu?