馬可尼商業(yè)化時(shí)代（三)

古列爾莫·馬可尼，20世紀(jì)，使無(wú)線電報(bào)成為商業(yè)的人。諾貝爾文獻(xiàn)。

得益于赫茲的發(fā)現(xiàn)和莫爾斯的發(fā)明，1894年，年輕的意大利人古列爾莫·馬可尼確信自己能夠通過(guò)電磁波傳輸信號(hào)，無(wú)需借助連接臺(tái)站的導(dǎo)線。他制作了“赫茲振蕩器”和“檢波器”，在英國(guó)索爾茲伯里平原實(shí)現(xiàn)了3.2公里（2英里）的無(wú)線信號(hào)傳輸。不久后，他增加了收發(fā)端距離，并成功通過(guò)布里斯托爾海峽在水面?zhèn)鬏斶B續(xù)波（CW）信號(hào)。1895年，他發(fā)明了后文將詳述的“火花隙”發(fā)射機(jī)。

1897年7月，他成立了無(wú)線電報(bào)信號(hào)有限公司（1900年更名為馬可尼無(wú)線電報(bào)公司），并在意大利斯佩齊亞向政府展示了20公里（12英里）的無(wú)線信號(hào)傳輸。

1899年，馬可尼建立了首條跨英吉利海峽的英法無(wú)線通信線路，并在懷特島的尼德?tīng)査?、伯恩茅斯及普爾港的黑文酒店等地設(shè)立永久無(wú)線電臺(tái)。

馬可尼還發(fā)表了大量演講，英國(guó)人格·米德·丹尼斯受其啟發(fā)成功復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)。1898年，丹尼斯在達(dá)特福德至倫敦沿線的伍爾維奇阿森納安裝了如今被視為首個(gè)業(yè)余實(shí)驗(yàn)無(wú)線電臺(tái)的設(shè)備。

1898年1月，英國(guó)資深業(yè)余愛(ài)好者萊斯利·米勒在《模型工程師與業(yè)余電工》雜志發(fā)表文章，首次向業(yè)余愛(ài)好者介紹了他所謂“易于制作的收發(fā)機(jī)”。次年，美國(guó)《科學(xué)美國(guó)人》雜志長(zhǎng)篇討論馬可尼的成果，《美國(guó)電工》雜志則在1899年7月刊詳述了馬可尼天線及設(shè)備的構(gòu)造。

這三篇文章不僅吸引了試圖應(yīng)用該技術(shù)的專業(yè)人士，也激發(fā)了經(jīng)驗(yàn)豐富的業(yè)余愛(ài)好者——他們始終對(duì)新技術(shù)充滿好奇，“無(wú)線電”正是其中之一。法語(yǔ)國(guó)家將其稱為“TSF”（如上圖原版繪圖所示，印于Guérin-Boutron巧克力包裝上）。

1900年，馬可尼為“調(diào)諧電報(bào)”申請(qǐng)了著名的第7777號(hào)專利。但需補(bǔ)充的是，1943年美國(guó)最高法院因特斯拉早于馬可尼開(kāi)展線圈及空中輸電研究，判定馬可尼的無(wú)線電專利無(wú)效。

1901年：首次跨洋信號(hào)傳輸

1901年12月12日，馬可尼決心證明電磁波不受地球曲率影響。他讓一名操作員攜帶火花隙發(fā)射機(jī)和20米高的長(zhǎng)偶極天線前往英國(guó)康沃爾郡的波爾杜，自己則與助手?jǐn)y帶接收機(jī)抵達(dá)紐芬蘭的圣約翰斯，放飛了一只巨大的竹絲風(fēng)箏以架設(shè)天線。盡管狂風(fēng)大作，天線導(dǎo)線仍穩(wěn)定懸掛。上午11:30，波爾杜臺(tái)站接到加急電報(bào)開(kāi)始發(fā)射，當(dāng)藍(lán)色電火花伴隨莫爾斯電碼“嘀-嘀-嘀”（字母“S”）迸現(xiàn)時(shí)，大西洋彼岸的馬可尼于12:30左右聽(tīng)到了三聲清晰的嘀聲——?dú)v史上首次跨洋無(wú)線電信號(hào)傳輸成功，全程3360公里（2100英里）！這一壯舉引發(fā)媒體和研究者的熱烈歡呼，標(biāo)志著無(wú)線電商業(yè)化的開(kāi)端：船舶開(kāi)始裝備電臺(tái)，大型商業(yè)臺(tái)站處理洲際通信，新技術(shù)迅速滲透至多個(gè)領(lǐng)域。1909年，馬可尼獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

業(yè)余無(wú)線電的誕生

特斯拉線圈本用于空中輸電，圖中高壓放電現(xiàn)象被稱為“火花隙”，馬可尼在無(wú)線電報(bào)中小規(guī)模借鑒了這一技術(shù)。

早期無(wú)線通信中，馬可尼借鑒特斯拉關(guān)于“線圈空中輸電”的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在火花線圈內(nèi)施加電壓可使電容器通過(guò)間隙放電，產(chǎn)生振蕩火花并耦合至天線。這類“火花隙發(fā)射機(jī)”雖能產(chǎn)生射頻信號(hào)，但屬于寬頻帶發(fā)射，信號(hào)覆蓋范圍可達(dá)數(shù)百千赫！

首批發(fā)射機(jī)由低壓蓄電池或5-30伏直流發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)按下電報(bào)鍵，低壓電流流入感應(yīng)線圈初級(jí)，次級(jí)繞組感應(yīng)出高壓電流為天線充電，隨后通過(guò)火花隙電極向地面放電，每次放電均產(chǎn)生磁波。天線通過(guò)帶可調(diào)抽頭的線圈與感應(yīng)線圈連接，由天線輻射出（實(shí)為微弱的）寬頻波，通過(guò)按鍵控制火花的通斷以傳輸電碼。

后來(lái)馬可尼改用低壓交流電輸入變壓器初級(jí)，次級(jí)產(chǎn)生2000至25000伏高壓交流電——這也是老式業(yè)余電臺(tái)常標(biāo)注“危險(xiǎn)”的原因。

1905年，一臺(tái)“先進(jìn)”的火花隙發(fā)射機(jī)工作于400米（750千赫）頻段，信號(hào)覆蓋250米（1.2兆赫）至550米（545千赫）頻段。接收機(jī)為無(wú)放大功能的檢波器（通常是金屬 filings coherer），后被更靈敏的方鉛礦晶體接收機(jī)取代，調(diào)諧器簡(jiǎn)陋甚至缺失。

盡管以現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)衡量效率極低，但這類發(fā)射機(jī)已能實(shí)現(xiàn)短距離通信：12毫米（0.5英寸）線圈可覆蓋180米（600英尺），38厘米（15英寸）火花線圈配合千瓦級(jí)功率可達(dá)160公里（100英里）。船舶等專業(yè)設(shè)備使用5千瓦功率，通信距離達(dá)800公里（500英里），堪稱當(dāng)時(shí)的紀(jì)錄。

1904年，英國(guó)人J.A.弗萊明發(fā)明首款真空二極管“弗萊明閥”，四年后又發(fā)明鎢絲燈絲。1906年，李·德·福雷斯特突發(fā)奇想，在弗萊明閥中加入第三極“柵極”，命名為“奧迪恩”三極管，其電路可將信號(hào)放大5倍。但因功耗高、成本貴，直到1912年埃德溫·H·阿姆斯特朗發(fā)現(xiàn)“反饋原理”（后文詳述），業(yè)余愛(ài)好者才開(kāi)始使用。

1908年，《現(xiàn)代電學(xué)》成為首本專注無(wú)線通信的雜志，兩年內(nèi)發(fā)行量從2000激增至3萬(wàn)冊(cè)！同期，首批實(shí)驗(yàn)者在書(shū)店發(fā)現(xiàn)第一本無(wú)線電手冊(cè)《業(yè)余無(wú)線電報(bào)制作》。

至1910年，“有線通信時(shí)代”基本終結(jié)，專業(yè)人士和業(yè)余愛(ài)好者均意識(shí)到這種新媒介的力量。例如，比利時(shí)人保羅·德內(nèi)克（未來(lái)的ON4UU）使用火花隙發(fā)射機(jī)完成首批實(shí)驗(yàn)性無(wú)線傳輸，他是比利時(shí)首位業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者， 后來(lái)（30年代）參與創(chuàng)立首個(gè)比利時(shí)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，并擔(dān)任比利時(shí)無(wú)線電俱樂(lè)部聯(lián)盟（URCB）主席。

1915年，哈羅德·H·貝弗利（昵稱“BEV”）在緬因大學(xué)的業(yè)余電臺(tái)工作，可能正在操作以他命名的“貝弗利長(zhǎng)導(dǎo)線”。

早期業(yè)余無(wú)線電研究者即在這樣的背景下探索，但當(dāng)時(shí)他們的活動(dòng)并非以“與其他臺(tái)站通信”為目標(biāo)（或僅有少量通信）。事實(shí)上，這些“業(yè)余者”專注于技術(shù)開(kāi)發(fā)：或通過(guò)大學(xué)投身純科學(xué)研究，或出于個(gè)人興趣，更多是出于對(duì)“高科技”新媒介的好奇而分享探索歷程。

但并非所有人都能涉足這一領(lǐng)域——當(dāng)時(shí)教育尚未普及，能讀懂技術(shù)原理的人寥寥無(wú)幾，因此多數(shù)實(shí)驗(yàn)者屬于“先驅(qū)臺(tái)站”。其中包括哈羅德·H·貝弗利，他發(fā)明了著名的“貝弗利長(zhǎng)導(dǎo)線”（如上圖，1915年他在緬因大學(xué)操作業(yè)余電臺(tái)）。

雜志刊登各類無(wú)線設(shè)備設(shè)計(jì)后，許多愛(ài)好者自制收發(fā)機(jī)。這些簡(jiǎn)易裝置通信距離僅數(shù)十公里，且尚未受干擾困擾（與專業(yè)臺(tái)站不同）。據(jù)估計(jì)，1910年通信能力超15公里的“主要”業(yè)余臺(tái)站約600個(gè)，覆蓋1-3公里的“小型”臺(tái)站可能達(dá)3000個(gè)甚至更多。

同期，美國(guó)有488艘商船和游艇使用無(wú)線電，歐洲各國(guó)數(shù)十艘，俄羅斯、巴西、古巴等地零星分布。這些設(shè)備工作于300-600米（1000-500千赫）頻段，功率350瓦（多數(shù)）至2千瓦，采用較小的馬可尼天線。由于火花隙發(fā)射的寬頻特性，專業(yè)臺(tái)站已造成大量干擾（QRM）。

本文譯自外文資料：

http://www.astrosurf.com/luxorion/qsl-ham-history3.htm