无线通信技术

赫兹的准备

无线电诞生的年代正是科学技术高速发展的年代，各门学科都在不断地出现一些神奇的新发现。尤其是在电学方面，更是取得了史无前例的成就，发电机、电动机、电灯、电唱机、有线电报、有线电话，如此种种简直令人目不暇接。但这一切也仅仅是电磁学大发展的开端，而通信史上的又一宏伟篇章无线电通信已经由赫兹的实验拉开了序幕。

我们知道有线电报需要敷设传输电缆。当两地相距较远的时候，电缆还要穿山越岭，跨洋渡海，工程十分巨大，而且很难把电缆铺设到那些偏僻的、环境恶劣的地区。不仅如此，有线通信还有一个限制，它只能在固定的线路上使用，而在移动的物体上，比如船舶、火车、汽车就不行了。

怎样才能丢掉电线这条尾巴呢?象许多发明、发现一样，这个课题也因为人们的需要而成为许多人研究的对象。这时候赫兹已通过实验证明了电磁波的存在，而电磁波能够跨越高山峻岭、大漠和海洋，不受阻挡地在空间传播。如果能让电磁波携带信息，在两地间传送，不就可以摆脱导线的限制了吗?许多有识之士都想到了这一点。

就在赫兹完成他的验证实验的第二年，他的一位朋友就在信中向他问起了电磁波在通信上的应用价值。尽管当时赫兹在电磁波方面做了开拓性的工作，但他对电磁波的了解也并不全面。另一方面作为一个理论物理学家，他对应用科学重要意义还缺乏足够的认识，所以对于朋友的建议他在回信中予以了否定。

赫兹的观点在以后数年间对电磁波的发展起了很大的影响。在这期间，电磁波只被认为是物理学上的一个突破而对待。尽管许多大学都添置了赫兹的实验装置，但在人们眼里它只是一个物理实验，很少有人想到它的应用价值。但是真正有价值的东西是不会被永远埋没的。18世纪的最后几年，出现了一批敢想敢干的年轻人，他们头脑中没有传统观念的束缚，只有对真理的执着追求，因而成功地完成了电磁波从实验室走向应用领域的转变。这批年轻人中有两个杰出代表，一个是意大利人马可尼，另一个是俄国人波波夫。

21岁的无线通信探索者马可尼

马可尼从小就是一个很有独立见解和独创精神的人，当他还是少年时就制作了许多种神奇的装置，显示出超人的才华。马可尼的母亲是个爱尔兰人，父亲是富有的意大利商人，小时候他常常随母亲坐船飘洋过海去英国甚至是北美探亲访友。旅途中，当船只航行在一望无际的大海上时，常常遇到一些意想不到的麻烦，可是又无法和陆地及其他正在航行的船只取得联系。于是，他常常想，能不能找到一种通信工具，当船在海上航行时，也能和陆地取得联系呢?这种想法一直记在他心里。

1894年，20岁的马可尼由于一次偶然的机会在一本电磁杂志上读到一篇介绍赫兹研究电磁波的文章。这篇文章唤醒了马可尼少年时代的幻想。如果使用电磁波传递莫尔斯电码，不就可以不再被电缆束缚吗?他说服了父亲，并从他那里得到一切财政支持。于是他开始在意大利波伦亚他父亲的庄园里进行无线电报的实验。

马可尼依靠自己在发明方面的天份和勤奋的工作，经过一次次电磁波的发送和接收实验，没过多久，居然就能在140公尺的距离间进行通信了。这一成功大大增强了马可尼的信心。经过进一步的改进，到1895年夏天，他在父母住宅的楼顶和1.7公里远处的山丘之间进行了通信实验，并取得了成功，这时马可尼也只有21岁。

马可尼设计的无线电发报装置如图所示，这个装置很象当年赫兹的实验装置。当按下莫尔斯电键时，线圈两端就会产生瞬时高压，于是两个金属小球间就会迸发出电火花，这些火花产生的电磁振荡就会通过天线向外发射电磁波。这种最原始的电磁波发射器后来被称为火花振荡器。

马可尼的无线电报接收装置采用了法国物理学家布兰利的发明成果粉末检波器。粉末检波器有一个很细的玻璃管，管中装有细小的金属屑，两端各有一个电极，当有电磁波传过来时，在两端的电极上产生感应电势，金属屑会互相吸引而彼此粘结起来。于是检波器呈导电状态。粉末检波器还有一个自动敲击装置，在没有电磁波信号时，金属屑往往仍保持粘连状态而不能马上分离。敲击装置能自动敲击以产生振荡使瓶内的金属屑得以马上分开。马可尼的收报装置如上图所示，当粉末检波器接收到信号而导电，电报机上就有电流流过，并会自动在电报纸上打出莫尔斯电码的点和划来。这样发射端发出的莫尔斯电码文就可以在接收端反应出来。