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一口气无线电通信发明史
2019-08-19           作者:网络来源

1864年,麦克斯韦提出了麦克斯韦方程。他将“电”和“磁”进行了统一。

一口气无线电通信发明史

 

他认为变化的电场会激发磁场,变化的磁场又会激发电场,这种变化着的电场和磁场构成了电磁场,以横波的形式在空间中传播,也就是我们现在说的电磁波除此之外,麦克斯韦还发现,光速和电磁波的速度几乎一样。于是,他预言光本身就是一种电磁波

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1886年,赫兹想要通过实验验证麦克斯韦的理论。

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他设计了一个振荡电路,这个电路可以使得两个金属球之间周期性地发出电火花。根据麦克斯韦的理论,只要有电火花出现,就应该有电磁波发出,于是,为了检验是否有电磁波,他又设计了一个有缺口的金属环状线圈。

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结果,缺口处确实出现了火花,这说明确实有电磁波发出。也就证明了麦克斯韦的理论,而赫兹的这个实验也成为了物理学史上最重要的科学实验之一。

无线通信

要知道,光在真空中是沿着直线传播的,而光本身就是电磁波,所以电磁波也是具备这样的属性的。赫兹的发现还开启了一个新世界。科学家们开始思考:是不是可以通过电磁波来传递信息,这样不就可以实现无线通信了吗?

在1890~1900年之间,好几位发明家都做出了不同类型的无线电装置,他们分别是洛奇,特斯拉,波波夫和马可尼。

其中,洛奇根据赫兹从赫兹的实验电路找到了灵感,制作了一个电磁波接收器,能够接收800米以外的电磁波信号。

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而俄国物理学家波波夫也独立发明了无线电通信装置,并且在1896年3月做了一个表演。至于特斯拉,他提出了无线电通信的概念,也开始付诸实施,只不过当时他更热衷于无线发电技术,特斯拉的投资人发现特斯拉以“无线电通信”的概念拿投资,却用来做其他的项目。于是,拒绝再为特斯拉提供资金上的支持。

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前面三位最终都没有能够将无线电通信大规模推广。我们要知道,一般来说第一发明人并不为人所知,但是让这项发明流行起来的人常常会永垂不朽。发明电报机的莫尔斯,发明电话的贝尔,发明电灯的爱迪生其实都不是第一发明人,但他们让这些发明大规模地商用了。于是,历史记住了他们的名字,却没有记住第一发明人的名字。

而实现大规模推广无线电通信的人是马可尼,这期我们主要围绕着马可尼来讲。

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1874年4月25号,马可尼出生在意大利的博洛尼亚,这里有一所世界上最古老的大学:博洛尼亚大学。而后来,马可尼也成为了博洛尼亚大学的骄傲。

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当时,马可尼的父母给马可尼请了一位家庭老师,这位老师叫做:奥古斯托·里吉。他是一位物理学家,当时电磁学方面的先驱。在博洛尼亚建立了一个私人的实验室。

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在奥古斯托·里吉的教育下,马可尼了解到了电磁理论。后来奥古斯托·里吉和马可尼一直保持着联系。他不断地给马可尼讲授最前沿的电磁理论的发展。

而马可尼也对发明无线电通信装置特别狂热,而他的思路一样是来自于赫兹的实验。对于无线电通信技术来说,实际上要解决的问题就是:如何远距离通信

赫兹的装置可以解决很短距离的无线电通信,而洛奇和波波夫都能上限1000米上下的无线电通信。但1000米实在是太短了,根本不够用。而马可尼解决无线电通信的办法也主要集中在改良赫兹的实验装置,尤其是在发送端接送端

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在一次次的失败之后,马可尼的无线电装置传输距离也再慢慢边长,在1894年时,仅仅能传递3米,到了1895年就超过了1000米。马可尼还制成了金属粉屑检波器,并且在发射装置和接收装置上都安装了天线和底线,这样确实大大提高了效率,在1896年时,传输距离已经超过了14公里。

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后来,他向意大利专利局提交专利申请,结果没成功。他前往英国申请传利,也就是在这一年,年仅22岁的马可尼拿到了编号为12039的电报专利申请书,还拉到了不少投资。随后,马可尼开始改进技术,通过气球和风筝来增加天线的高度,提高发射和接收信号的效率。

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到了1897年,马可尼已经可以实现跨越英吉利海峡的无线电通信。并建立了马可尼无线电报公司。此时,他年仅23岁。

到了1900年,马可尼实现了跨大西洋的无线电通信。随后,他开始在美国寻求发展,获得了之前投资特斯拉的商业团体的支持,并且拿到了专利,在美国开始大规模地发展无线电通信。

能有如此成就其实和他对于技术持之以恒的改进是分不开的,他不仅改进了检波器,从原来的金属粉屑检波器改进为矿石检波器来接收电波,还改进了天线的技术等等。

这也是为什么,我们现在看到天线都是一整根,这也叫做:垂直极化天线

早期的天线其实就是赫兹做实验时设计的火花放电装置伸出去的两根金属棍。

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天线的发展

其次,无线电之间会互相干扰,为了解决这个问题,马可尼引入了谐振电路。

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马可尼还发现,夜里无线电传输效果远比白天好,长短可以传播没有什么障碍等等,不过他当时并不知道具体的原因。

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1906年,马可尼已经可以实现近10000公里的无线电通信。无论是在航运,还是在军事上,都开始使用了马可尼的无线电通信,一些国家遍布了许多无线电台。

1909年,由于马可尼在无线电通信方面的贡献,他荣获了诺贝尔物理学奖。

这之后,马可尼依旧不断地改进无线电通信技术,其中在1912年,当时世界上最大的交通工具:泰坦尼克号。这艘巨型邮轮就配了马可尼公司提供的无线电通信设备以及电报员。

一口气无线电通信发明史

 

在无线电报被发明之前,船只的出航其实就是和大自然的对赌,出航即失联,在慢慢的航行中,船员们没有任何的通信手段可以和大陆上的人通信。只有当船只回到岸边时,人们知道它顺利到达了。

而泰坦尼克号这次的出航,就再也没有回来,沉船事故发生之后,电报员通过无线电通信通知到了附近船只赶来救援,也使得最终有710名乘客获救。

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无线电通信的作用使得那个时代的人十分惊叹,尤其是在泰坦尼克号沉船事故之后,人们越发觉得无线电通信的重要性。《泰晤士报》甚至发表了这样的评价:

我们感谢马可尼发明的装置,它使“泰坦尼克号”能够最快地发出求救信号。在这之前,很多船只没有发出任何遇难信号就沉没了。

不过,在马可尼的时代,无线电通信主要还是依靠莫尔斯电码。

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当时马可尼就预言了无线电通信将会朝着交流双向的未来发展,后来的大哥大,手机,乃至我们现在用的智能手机,其实都印证了他的预言。

责任编辑:Geoffrey 来源:网络来源
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