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《电子技术史话》
无线广播——模拟通信技术的推动者
佳语奇文   
得票 169 阅读 635 评论 2

如今新媒体是个时髦词,新媒体是数字化、网络化的新传播方式,用以区分报刊、广播、电视等传统媒体。而就像人们都有难忘的童年时代,曾几何时,广播和电视也曾是当时的新媒体。这一次,就让我们一起回顾一下无线电广播的诞生故事。

就像我们之前说过的,电子技术短暂的经历了半导体时代(矿石检波器)后,就转入了电子管的时代,直到1947年肖克利发明了晶体管才又转入了半导体时代。无线电通信也是一样,从短暂的数字时代进入了高速发展的模拟时代,后来又回到了数字时代。早期的无线电报实际上就是最原始的数字通信,将信息编码为一系列的“点”和“划”,通过电键控制火花振荡器的开闭,将信息调制到高频脉冲上。后面章节我们会介绍,这个其实就是ASK(幅移键控)调制,至今仍然广泛的应用于数字通信。但是在当时,这种通信方式无疑是不方便的,普通人难以使用,当时有线电话和有线广播早已发明,人们期待像电话一样通过无线的方式传递声音,很多人都在研究将声音通过无线电传输的方法,费森登就是其中一位。

费森登

费森登(Fessenden,Reginald Aubrey 1866~1932)出生于加拿大魁北克省的米尔顿,费森登在十九世纪八十年代时曾是爱迪生手下的首席化学家,后来他又到了爱迪生的死对头——威斯汀豪斯手下工作。费森登名气虽然不大,但是他的发明专利无论是数量还是种类上都仅次于爱迪生,一生获得的专利达五百项之多。费森登最引入注目的发明就是他第一次实现了无线电波的调制传输,1906年12月25日,费森登在马萨诸塞州的布兰特罗克镇的国家电器公司128米高的无线电塔上进行了一次广播。广播的节目最主要的就是读《圣经》有关主耶稣基督降生的故事。另外还配有小提琴演奏曲,播送德国音乐家韩尔德所做的《舒缓曲》等。在演播前,他在报纸上进行了预告,并发出无线电报,通告报界和太平洋上的来往船只。那天晚上,太平洋船只的无线电发报员听到了小提琴和一位男子朗读圣经的声音。一般认为,这是世界上第一次成功的传声实验,并被公认为无线电声音广播诞生的标志,费森登也因此被称为“无线广播之父”。

然而费森登虽然最早实现了无线电广播,但是受限于当时的技术,无线广播还很不稳定,距离也不远,没有实现大规模应用。在费森登第一次无线电广播的同年,德弗雷斯特发明了“电子三极管”,前文我们曾经提到,电子三极管的发明可以认为是第三次科技革命的标志,因为只有当电子三极管的放大作用被发现后,电子技术史上影响深远的各类电路才被发明出来,电子技术才真正走向实用。在二十世纪初,无线通信和广播的出现无疑是电子技术发展的巨大推动力,在这时又一位天才发明家出现了,这就是埃德温·霍华德·阿姆斯特朗(Edwin Howard Armstrong)。

阿姆斯特朗和他的再生电路

1912年,还在哥伦比亚大学电子工程系读书的阿姆斯特朗就发明了“反馈振荡器”和“再生电路”。振荡器的发明,使产生特定频率的无线电波成为可能;而再生电路,利用正反馈原理,使信号的放大能力大大加强,显著提高了接收机的性能。再生电路因其性能好、结构简单,在一战和二战时都曾广泛应用。1918年,阿姆斯特朗又提出了“超外差接收机”,这是一个具有划时代意义的发明,这使得接收机的灵敏度、选择性都大大提高,使商业无线电广播成为可能,并且直到今天,超外差原理仍然广泛应用于各类接收机。

超外差接收机框图

超外差接收机的发明得益于电子管放大器和反馈振荡器的发明。我们知道,调幅(AM)广播信号是利用音频信号调制一个高频的载波信号得到的,高频的载波信号有利于发射,而音频信号携带信息,音频信号控制载波信号的幅度变化,这个就叫做幅度调制,简称“调幅”。而接收时,要从信号中去除载波信号,得到音频信号,送给耳机或音响,这个过程叫检波。

超外差接收机原理

早期的接收机,是将高频载波信号放大后,直接检波得到音频,这种方式对选频网络的灵敏度有很高的要求,并且受限于当时的技术条件,高频放大器难以有足够的增益。而超外差接收机则利用本机振荡器产生一个等幅正弦信号,与天线接收回来的调制信号进行混频,得到中频信号。这个中频信号低于载波又高于音频,当要接收不同载波频率(不同频道的电台)的调制信号时,只需改变本机振荡器的频率,就能在中频频率不变的情况下,选择到另一个频道的信号。这样,中频放大器就可以用高性能的窄带放大器来实现,并且用窄带的中频滤波器实现高选择性。经过中频放大器放大的中频信号得到了足够的增益后,再进行检波获得音频信号。

超外差技术使接收机的灵敏度大大提高,促成了美国商业无线广播的诞生。而无线广播的迅速发展,则又带动了模拟通信技术的革新,从此进入了长达七十年的模拟电子技术的黄金时代。

-完-
我要评论
理性边界 2018-01-25 20:54
大学的时候,电子学的最差,如果当时有这种深入浅出,加入很多故事的科普作为参考书就好了!
佳语奇文 2018-01-17 20:55
喜欢的同学,可以移步作者的个人网站和微信公众号,不定期继续更新中(*^__^*) 个人网站:www.jyqw.xyz 微信公众号:佳语奇文
科普作品
电子技术史话
| 目录  (共12章)
评委点评 评语汇总

图文并茂的一篇科普文章,把电子技术的前世今生都讲了一遍。如果不限制字数,我相信作者可以继续写到现在的量子计算机。作者在使用生活化的语言讲述电子元器件发展的过程中,也讲述了几位对电子学做出杰出贡献的科学家,内容丰富饱满,是一篇不错的科普文章。

2018-01-24 16:15 匿名 ——

作者将电子的技术发明、创新,科学的发现,新技术的应用,创业、产业的发展,代表性人物的关键性贡献等方面内容用十分生动的笔触很有条理地串在一起、融为一体,读来兴趣盎然,不忍释卷,本文是一篇难得的有趣有知有味的科普佳作。更难得的是作为90后的作者,还非常谦虚,可贺更可喜!建议:适当减少溯源性的插述,以使主线更清晰,让读者一口气读下去。插述多了,读者就会走神。也建议多修改,彻底消灭错别字。

2018-01-28 11:42 匿名 ——

很不错的一篇科学史,图文并茂,通俗易懂。

2018-02-05 21:04 匿名 ——

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