连载｜业余无线电史话（三）：马可尼商业化时代

马可尼商业化时代（三)

 

 

古列尔莫·马可尼，20世纪，使无线电报成为商业的人。诺贝尔文献。

 

得益于赫兹的发现和莫尔斯的发明，1894年，年轻的意大利人古列尔莫·马可尼确信自己能够通过电磁波传输信号，无需借助连接台站的导线。他制作了“赫兹振荡器”和“检波器”，在英国索尔兹伯里平原实现了3.2公里（2英里）的无线信号传输。不久后，他增加了收发端距离，并成功通过布里斯托尔海峡在水面传输连续波（CW）信号。1895年，他发明了后文将详述的“火花隙”发射机。

 

1897年7月，他成立了无线电报信号有限公司（1900年更名为马可尼无线电报公司），并在意大利斯佩齐亚向政府展示了20公里（12英里）的无线信号传输。

 

1899年，马可尼建立了首条跨英吉利海峡的英法无线通信线路，并在怀特岛的尼德尔斯、伯恩茅斯及普尔港的黑文酒店等地设立永久无线电台。

 

马可尼还发表了大量演讲，英国人格·米德·丹尼斯受其启发成功复现了实验。1898年，丹尼斯在达特福德至伦敦沿线的伍尔维奇阿森纳安装了如今被视为首个业余实验无线电台的设备。

 

1898年1月，英国资深业余爱好者莱斯利·米勒在《模型工程师与业余电工》杂志发表文章，首次向业余爱好者介绍了他所谓“易于制作的收发机”。次年，美国《科学美国人》杂志长篇讨论马可尼的成果，《美国电工》杂志则在1899年7月刊详述了马可尼天线及设备的构造。

 

 

这三篇文章不仅吸引了试图应用该技术的专业人士，也激发了经验丰富的业余爱好者——他们始终对新技术充满好奇，“无线电”正是其中之一。法语国家将其称为“TSF”（如上图原版绘图所示，印于Guérin-Boutron巧克力包装上）。

 

1900年，马可尼为“调谐电报”申请了著名的第7777号专利。但需补充的是，1943年美国最高法院因特斯拉早于马可尼开展线圈及空中输电研究，判定马可尼的无线电专利无效。

 

1901年：首次跨洋信号传输

 

1901年12月12日，马可尼决心证明电磁波不受地球曲率影响。他让一名操作员携带火花隙发射机和20米高的长偶极天线前往英国康沃尔郡的波尔杜，自己则与助手携带接收机抵达纽芬兰的圣约翰斯，放飞了一只巨大的竹丝风筝以架设天线。尽管狂风大作，天线导线仍稳定悬挂。上午11:30，波尔杜台站接到加急电报开始发射，当蓝色电火花伴随莫尔斯电码“嘀-嘀-嘀”（字母“S”）迸现时，大西洋彼岸的马可尼于12:30左右听到了三声清晰的嘀声——历史上首次跨洋无线电信号传输成功，全程3360公里（2100英里）！这一壮举引发媒体和研究者的热烈欢呼，标志着无线电商业化的开端：船舶开始装备电台，大型商业台站处理洲际通信，新技术迅速渗透至多个领域。1909年，马可尼获诺贝尔物理学奖。

 

业余无线电的诞生

 

 

特斯拉线圈本用于空中输电，图中高压放电现象被称为“火花隙”，马可尼在无线电报中小规模借鉴了这一技术。

 

早期无线通信中，马可尼借鉴特斯拉关于“线圈空中输电”的发现，发现在火花线圈内施加电压可使电容器通过间隙放电，产生振荡火花并耦合至天线。这类“火花隙发射机”虽能产生射频信号，但属于宽频带发射，信号覆盖范围可达数百千赫！

 

首批发射机由低压蓄电池或5-30伏直流发电机供电。当按下电报键，低压电流流入感应线圈初级，次级绕组感应出高压电流为天线充电，随后通过火花隙电极向地面放电，每次放电均产生磁波。天线通过带可调抽头的线圈与感应线圈连接，由天线辐射出（实为微弱的）宽频波，通过按键控制火花的通断以传输电码。

 

后来马可尼改用低压交流电输入变压器初级，次级产生2000至25000伏高压交流电——这也是老式业余电台常标注“危险”的原因。

 

1905年，一台“先进”的火花隙发射机工作于400米（750千赫）频段，信号覆盖250米（1.2兆赫）至550米（545千赫）频段。接收机为无放大功能的检波器（通常是金属 filings  coherer），后被更灵敏的方铅矿晶体接收机取代，调谐器简陋甚至缺失。

 

尽管以现代标准衡量效率极低，但这类发射机已能实现短距离通信：12毫米（0.5英寸）线圈可覆盖180米（600英尺），38厘米（15英寸）火花线圈配合千瓦级功率可达160公里（100英里）。船舶等专业设备使用5千瓦功率，通信距离达800公里（500英里），堪称当时的纪录。

 

 

1904年，英国人J.A.弗莱明发明首款真空二极管“弗莱明阀”，四年后又发明钨丝灯丝。1906年，李·德·福雷斯特突发奇想，在弗莱明阀中加入第三极“栅极”，命名为“奥迪恩”三极管，其电路可将信号放大5倍。但因功耗高、成本贵，直到1912年埃德温·H·阿姆斯特朗发现“反馈原理”（后文详述），业余爱好者才开始使用。

 

1908年，《现代电学》成为首本专注无线通信的杂志，两年内发行量从2000激增至3万册！同期，首批实验者在书店发现第一本无线电手册《业余无线电报制作》。

 

至1910年，“有线通信时代”基本终结，专业人士和业余爱好者均意识到这种新媒介的力量。例如，比利时人保罗·德内克（未来的ON4UU）使用火花隙发射机完成首批实验性无线传输，他是比利时首位业余无线电爱好者， 后来（30年代）参与创立首个比利时无线电网络，并担任比利时无线电俱乐部联盟（URCB）主席。

 

1915年，哈罗德·H·贝弗利（昵称“BEV”）在缅因大学的业余电台工作，可能正在操作以他命名的“贝弗利长导线”。

 

早期业余无线电研究者即在这样的背景下探索，但当时他们的活动并非以“与其他台站通信”为目标（或仅有少量通信）。事实上，这些“业余者”专注于技术开发：或通过大学投身纯科学研究，或出于个人兴趣，更多是出于对“高科技”新媒介的好奇而分享探索历程。

 

 

但并非所有人都能涉足这一领域——当时教育尚未普及，能读懂技术原理的人寥寥无几，因此多数实验者属于“先驱台站”。其中包括哈罗德·H·贝弗利，他发明了著名的“贝弗利长导线”（如上图，1915年他在缅因大学操作业余电台）。

 

杂志刊登各类无线设备设计后，许多爱好者自制收发机。这些简易装置通信距离仅数十公里，且尚未受干扰困扰（与专业台站不同）。据估计，1910年通信能力超15公里的“主要”业余台站约600个，覆盖1-3公里的“小型”台站可能达3000个甚至更多。

 

同期，美国有488艘商船和游艇使用无线电，欧洲各国数十艘，俄罗斯、巴西、古巴等地零星分布。这些设备工作于300-600米（1000-500千赫）频段，功率350瓦（多数）至2千瓦，采用较小的马可尼天线。由于火花隙发射的宽频特性，专业台站已造成大量干扰（QRM）。

 

本文译自外文资料：

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