第三十一章空中的电波
无线电的发明
人类自从有了无线电，就能在世界上任何一个角落收听收看到从地球上遥远的另一个地方传
出的各种信息。原本遥不可及的距离于瞬间拉近了。
发明无线电通信新时代
19世纪，电学还是一门新兴学科，无论是科学家还是公众，都对它报以极大的兴趣，马可尼
也毫不例外地对它着了迷。
1887年，德国物理学家赫兹用高压交变电流在两个金属球之间产生电火花，并用有小间隙的
铜导线环接收到电火花产生的辐射，这个实验证明了电磁波的存在。
马可尼从赫兹的实验中深受启发，他想，能否将电磁波用于无线电报呢?
经过去图书馆查阅有关的详细资料和对赫兹的实验工作的仔细研究，马可尼坚信自己的想法
是正确的，关键之处就是要使电波发射得更远。
自从赫兹证明电磁波的存在以后，就有许多物理学家开始研究电磁波。他们通过改进赫兹的
实验装置，以取得更精确的研究结果。其中最有影响的是法国物理学家布兰利发明的金属屑
检波器。马可尼就用这种金属屑检波器、
电铃和电池组成接收回路。如果接收到电磁波，就会铃声大作。他又在电报机的电流环路中
加入感应线圈和火花隙组成发射机，按下电键，就会产生电火花。马可尼在农庄的蚕房里摆
好实验装置，他一按下电键，电铃立刻响起来!他几乎不相信自己的耳朵，重新检查了一遍
装置，再一次按下电键，电铃又响了。
初步的成功鼓舞着他，他增大发射机和接收机之间
的距离，看看电铃是否还能响起来。这一次没有成功。他不断地调整装置，没日没夜地工作
着。改变火花隙的尺寸和增强感应线圈的电流似乎都没什么效果。最后，他把两块金属薄片
在火花隙的金属球上，在金属屑检波器的两端也焊上金属片。这次，铃声响了，信号可以从
间的一头传到另一头。此后，他为达到更大的距离而不断努力，例如改变金属的材料、金属
屑的大小、元器件的形状、把检波器的玻璃管抽成真空等。信号传送的距离越来越远了，
检波器的灵敏度也得到极大的改善。马可尼就这样日复一日地做试验、改进，双手越来越
灵巧，信心也越来越足。
1895年夏天，为了使凝聚在一起的金属屑重新分散开来，以便能接收到
续的电磁波，马可尼发明了“散屑器”。这是具有历史意义的一小步!散屑器就是接收回路
中的一块电磁铁。当环路导通时，这块电磁铁马上吸引一根装有小锤的小铁棒，小锤会轻轻
击打检波器的玻璃管，使金属屑散开，散开的金属屑就可以接收下一个信号。这意味着可以
用莫尔斯码连续地收发信号了!这一成功加快了马可尼研制的步伐。是年9月末，马可尼又开
始一
项新的试验，他想增强发射机的能量，使电磁波传得更远。他把产生电火花的4个金属球中
外侧的2个装在厚铁板上，这下竟然能在几百米远的地方接收到电磁波。接下来，在不经意
的调试中，他举起了一块铁板，信号突然变得十分强烈，能发射到1千米远的地方。这一系
的进展，只因为马可尼对发射天线作了改进。他意识到了这一点，继续改进天线。最后，他
通过电报机发出的信号越过了一座山。
1896年7月27日，马可尼在英国伦敦的邮政总局大楼做了第一次公开表演。马可尼发出的莫
尔斯码在1000米远的另一幢大楼楼顶上的莫尔斯打印机上打出来了!经过马可尼的不懈努力
，无线电报开始进入实际实用阶段。1899年3月，无线电波开始在英吉利海峡上空飞跃。穿
越大西洋稍微费了一点周折，直到1902年才成功。应当提到的是，俄国的波波夫早在1896年
的3月24日就曾在彼得堡演示了无线电通信，但距离仅为250米
，而且波波夫的这项重大发明并未引起俄国沙皇政府的重视。
1904年，英国物理学家弗莱
明发明了电子管，它是一种高灵敏度的无线电检波器。电子管的诞生为无线电更广泛的应用
奠定了基础，相继诞生的广播和电视使无线电波深入人们的生活，从此人们步入了
无线电通信的时代。
无线电广播走向民用化
广播电台的产生，是无线电民用化的真正开始。
美国发明家德福雷斯特制造的三极管，对无线电广播的实现做出了巨大的推动作用。在无线
电广播发射过程中，声波被一支话筒接收后，就被转变成强度不同的电流。电流再经过放大
以后，以高频无线电波的形式通过空间发射出去。无线电收音机接收到这些电波以后，通过
三极管把它们加以放大，并用扬声器再把它们转变为声波，这样就形成了真正的无线电广播
。
1906年圣诞节之夜，美国人费登森首次成功地使用一台功率为1千瓦，频率为50赫兹的交流
发电机，借助麦克风播发了无线电讲话和音乐，周围许多地区，包括海上的船只均可清楚地
收听到。
无线电波波长范围很广，长波波长可达许多公里，而微波(最短的无线电波)波长甚至只有几
厘米。20世纪20年代，地面波传播理论使人们认为只有长波才能用以远距离
传播。而波长在200米以下的短波，由于传播距离极短不会有什么用处。因而在当时，用于
无线电广播的只是长波和中波，许多国家则完全依赖中波。由于传播距离
有限，各国不得不建立大量中继站，以增强信号，或是使用功率强大的无线电发射机发射长
波覆盖全国。
第一次世界大战结束后，大批无线电业余爱好者开始积极地探索利用短波实现通讯的可能性
。1921年12月，在从美国到英国的无线电短波传播信号试验中，200米波长的电磁波利用获
得了成功。与长波相比，无线电短波传播具有较强的方向性，因而用较低的功率就可以将广
播信号发射到很远的地方。所以200米短波无线电广播试验成功后，人们对短波的研究进展
很快。1925年5月13日，荷兰工程师冯·贝茨利尔成功地运用一台波长为30米的无线电发射
机，在荷兰和印度尼西亚之间实现了短波无线电联系。
后来人们还发现，用特制的高频发射管制造的发射机，可以向世界范围发射信号。于是在19
27年6月1日，荷兰女王就曾经利用这种发射机向东、西印度群岛发表了广播讲话，这是第一
个“世界广播系统”。从此，在长距离实施无线电广播中，短波取代了长波。
无线电广播技术的一个最重要的发展方向就是使用的波长不断缩短。1931年3月，法国人克
拉维尔在法国加来到英国的多佛尔之间40公里的距离上进行试验，再次证明了微波通信技术
的高质量、独立、灵活和经济性。自此以后，人类社会的微波超视距通信得到了迅速的发展
。
战争推动更趋完善
无线电的发展和完善是与战争紧密相连的。
在第一次世界大战开始时，各国部队虽然都配备有现代通讯的发送和接收装置，但其先进程
度却各不相同。在盟军方面，数英国最为先进，其设备很小但功率强大，而最落后的则是俄
国军队，他们必须搬着沉重的设备随军前进，信号却非常微弱。事实是，如果没有有效的通
讯设备，指挥官便难以控制、协调和指挥庞大的现代军队，这一点随着战争的发展迅速明朗
化。
不久，电话和电话交换台得到了发展，那些已经存在的也进行了改善。在交战双方，不久都
出现了长达数千万千米的复杂电话线路。之后，在德军和盟军的英国军队两方都出现了深埋
在地下的电缆。然而，不管怎么样保护，这些线路依然常常在关键时刻被强烈的炮火所损坏
。这导致了无线电通讯方式的采用。战前，无线电装置因为太笨重而无法用于战争中，军队
工程师们采用蓄电池等装置将无线电设备变得轻便而可携带。即使这样，由于这些早期系统
中存在信号的干扰、信息的翻译、易被敌人窃听等问题，它们只是在有线线路遭到破坏时才
拿出来使用。
一次大战中飞机的出现，给通讯方式提出了新的难题。地面和空中的通讯
非常困难，为了做出报告，飞行员不得不降落或空投；而要得到地面的指示，他们只能通
过俯瞰空旷地带上放置的黑白条布来领会指挥官的意图。于是，联系飞机和地面指挥部之间
无线电报和无线电话得到了迅速的发展。到战争快结束时，大多数飞机上都备有无线电装置
，但这些设备从未达到让人满意或信任的程度，对整个战争的影响微乎其微。无线电在一战
中得到最广泛应用的领地是海军，它在海战中发挥了非常重要的作用。
一战后，由于娱乐业的发展，以及工业和科学研究中对高频信号的运用，无线电通讯有了进
一步的发展。在一战和二战之间，通讯方式的一个重要进步是调频无线电的出现，它的抗干
扰性令人振奋。在二战之前，美军开始采用它。
第二次世界大战爆发后，各国军队又一次发现，他们对通讯设施的估计远远不足。为此，各
国都投入了大量的经费来改进自己的通讯方式。到二战后期，新的通讯和电子设备以前所未
有的数量发展起来。一种名叫远程导航系统的电子装置被运用于军舰和飞机上，同样，近程
无线电导航系统也得到了运用。在零能见度的情况下，指导飞机起落的雷达和通讯相结合的
系统得以精确化。无线电控制台使飞行员能够准确地将炸弹投向目标。
战争使人们认识到通讯方式的重要性，方便、快捷、安全的通讯，是人们获取和发布信息的
重要窗口。于是，无线广播电台、无线电话、无线电视等，都得到了迅猛的发展，互联网的
出现更是使人类进入了一个空前的时代。