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1、分享无线电发明简史分享无线电发明简史无线电发明简史一、电子管发明简史1883年，美国发明家爱迪生(T. Edison),为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过 一项小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装一小截铜丝，希望铜丝能阻止 碳丝蒸发。实验结果使爱迪生大失所望，但在无意中他发现，没有连接在电路里的 铜丝，却因接收到碳丝发射的热电子而产生了微弱的电流。缺乏系统知识的爱迪生 并没有深入研究产生这个现象的原因，但发明家的敬感性促使他预料到了这个现象 日后的重大应用，于是他立即申报了专利，称之为“爱迪生效应”。被爱迪生本人忽略的“爱迪生效应”惊动了大洋彼岸的一位青年。1883年，30 岁的英国电气工

2、程师弗莱明(J. Fleming)坚持认为，一定可以为爱迪生效应找到实 际用途。经过反复试验，他终于发现，如果在真空灯泡里装上碳丝和铜板，分别充 当阴极和屏极，则灯泡里的电子就能实现单向流动。经过多次实验，1904年，弗 莱明研制出一种能够充当交流电整流和无线电检波的特殊灯泡一一“热离子阀”， 从而催生了世界上第一只电子管，也就是人们所说的真空二极管。二极管首先用于无线电通讯接收机，作为理想的检波元件，使接收灵敬度大幅 提高。但是由于人们错误的认为电子管工作的必要条件是其中存在稀薄气体，早期 的二极管性能很不稳定。直到高真空电子管发明后，二极管才获得普遍应用。一个早期的电子一极管。由于管内存在

3、稀薄的空气，工作时发出蓝色辉光。在 二极管的基础上，很快催生了真空三极管，使得人类进入电子世界。三极管的发明 者是美国工程师德福雷斯特(D. Forest) o德福雷斯特那年也不到30岁，孩提时 期并不出众，被老师认为是个平庸的孩子，唯一的爱好是拆装各种机械小玩艺。1899年秋，德福雷斯特正在撰写博士论文平行导线两端赫兹波的反射作 用。在此期间，一年一度的国际快艇比赛就要在纽约揭开序幕，恰逢意大利无线 电发明家马可尼来访。那天清晨，马可尼登上了停泊在港口的一艘军舰，及时地把 比赛的消息用无线电报拍发回来。整整5个小时，纽约先驱论坛报的总部收到 了马可尼发来的4000多字的新闻报道，使美国新闻记

4、者们叹服。人们要求“无线 电之父”马可尼在港口为他们做一次现场演示。德福雷斯特自大胆走到马可尼的身 后，仔细研究起无线电设备来。可尼告诉他，山于“金属屑检波器”的灵敬度太 差，严重影响收发效果。1902年，他在纽约泰晤士街租了间破旧的小屋，创办了德福雷斯特无线电报公 司。当英国弗莱明发明真空二极管的消息传来，德福雷斯特也选择了一段白金丝制 作灯丝，也在灯丝附近安装了一小块金属屏板，把玻壳抽成真空通电后，果然也“追寻”到电子的踪迹。他抓起一根导线，弯成“Z”型，小心翼翼地把它安装到 灯丝与金属屏板之间的位置。德福雷斯特极其惊讶地发现，Z型导线装入真空管内 之后，只要把一个微弱的变化电压加在它的身

5、上，就能在金属屏板上接收到更大的 变化电流，其变化的规律完全一致一一德福雷斯特发现的正是电子管的“放大”作 用。后来，他乂把导线改用像栅栏形式的金属网，于是，他的电子管就有了三个“极”一一丝极、屏极和栅极。1907年，德福雷斯特向美国专利局申报了真空三 极管的发明专利。因发明新型电子管，德福雷斯特竟无辜受到美国纽约联邦法院的传讯。有人 控告他推销积压产品，进行商业诈骗。法官判决说，德福雷斯特发明的电子管是 一个“毫无价值的玻璃管”。1912年，顶着随时可能入狱的压力，德福雷斯特来 到加利福尼亚帕洛阿托小镇，坚持不懈地改进三极管。在爱默生大街913号小木 屋，德福雷斯特把若干个三极管连接起来，制

6、成了最早的电子扩音机。帕洛阿托市的德福雷斯特故居，至今依然舐立着一块小小的纪念牌，以市政 府名义书写着一行文字：“德福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。”用来纪念 这项伟大发明为新兴电子工业所奠定的基础。电子管主要在无线电装置里，它的诞 生为通讯、广播、电视等技术的发展铺平了道路。可是，人们不久还发现，真空三 极管除了可以处于放大状态外，还可充当开关器件，其速度要比继电器快成千上万 倍。电子管很快受到计算机研制者的青睐，讣算机的历史也山此跨进电子的纪元。二、晶体管的发明1948年6月30日，美国贝尔电话研究所正式宣布:世界上第一只晶体管研制成 功。美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿在30?40年

7、代，先后进入贝尔电话研究所 工作，都从事着固体物理理论的研究。肖克利早在1939年提出“利用半导体而不用真空管的放大器在原则上可行 的”。布拉顿和巴丁在开始研究晶体三极管时，采用了肖克利的场效应概念，但实 验屡遭失败。两人在总结经验教训的同时，巴丁乂提出了表面态理论。根据这一新 的原理，在1947年12月23日的实验中，他们终于取得了意义重大的成功。巴丁 和布拉顿把两根细金属丝置放在错半导体晶体片的表面，其中一根接通电流，使另 一根尽量黑近它，并加上微电流，这时，通过错片的电流突然增大起来。这就是一 种信号放大现象。这项发现震动了整个电子学界。贝尔研究所利用这种放大现象制造出晶体管。 因为这种

8、晶体管的结构，只是金属与半导体晶片的某一点”接触，故称之为“点 接触晶体管”。然而，当时这种晶体管存在着不稳定、噪声大、频率低、放大率 小、制作困难等缺点，某些性能还比不上电子管。故而人们估讣，它只能使用在助 听器之类的小东西上，很少有人能预见到它以后的巨大发展。在“点接触晶体管”诞生之后，肖克利乂一次显示了非凡的才能。他认识到过 去进展不大的主要原因是一味地模仿真空三极管。肖克利乂对半导体的性能进行了 更深刻地探讨，提出了 “空穴”这一崭新的概念，并提出另一具新设想:在半导体 的两个P区中间夹一个区的结构就可以实现晶体管放大作用。肖克利给这种晶体 管取名为“结型晶体管”。曲于当时技术条件较差

9、，他克服和重重困难，整整费了 一年的时间，1930年第一个结型晶体管”试制成功。这种晶体管是利用晶体中 的电子和空穴的作用原理制成，它是现代晶体管的雏型。“结型晶体管”的出现具有重大意义，它证明半导体的放大作用不是由表面现 象引起，而是在半导体内部发生的放大过程中形成的。它克服了 “点接触晶体管” 的不稳定性，而且噪声低、功率大。肖克利用虽然没有直接参与“点接触晶体管”的发明（专利权属于巴丁和布拉 顿），但他是半导体组的领导人，而且对导致晶体管发明的理论做出了重大贡献。 1936年，肖克利和巴丁、布拉顿一起领受了科学的最高奖?诺贝尔物理奖。此后，许多科研人员乂对晶体管的改进和半导体的研究做了大

10、量工作，继而开 发出许多品种的新型晶体管,如合金晶体管（1951年）、漂移晶体管（1955年）、台 面晶体管（1956年）,平面晶体管（1959年）、外延晶体管（I960年）、金属氧化物半 导体晶体管（1962年）、功率晶体管（1962年）等。三、收音机的发明本世纪初，人们在发明了传送电码信息的无线电报之后，乂发明了传送话音的 无线电话。继而人们想到:无线电既然能够传送话音，那么它也就能够传送音乐;而 且无线电信号是可以被多人同时接收的，那么作无线电台向公众进行广播也是可能 的。1906年，美国的费森登教授在一次无线电通信实验时，在世界上首次用无线电 波发送音乐和讲话，附近的许多无线电通信电台

11、接收到了费森登教授的信号。但 是，普通公众是不可能都拥有无线电。要真正实现无线电广播，就要有一种普通公 众都能拥有的、专门用于收听声音信号的无线电接收机，即收音机。矿石收音机是在无线电广播事业初期出现的一种简单接收机，它是山美国科学 家邓伍迪和皮卡尔德发明的。1910年，随着无线电广播事业的兴起，邓伍迪和皮 卡尔德开始研究无线电接收机，他们利用某些矿石晶体进行试验，发现方铅矿石具 有检波作用，如果将其与儿种简单的元件相连接，就可以以接收到无线电台放送的 广播节目。矿石收音机黑天线接收电波，机内装有简单的调谐电路，可将接收到的电波按 所需的波长选择出来输送给矿石检波器从电波中分检出记载音频信号的

12、电流，然后 通过耳机将电流转换成声音。矿石收音机无需电池，结构简单，儿乎所有的无线电 爱好者可自己装配制做。但它只能供一人收听，而且接收性能也比较差。本世纪初，无线电传播技术的研究取得了很大的进展，各种无线电元件，如具 有检波作用的二极管和具有放大稳压作用的三极管等相继发明，使无线电远距离发 射、接收方面存在的一些难题一一获得了解决，这就为家用收音机的发展提供了技 术和物质条件。1912年，费森登在改进原有接收机的研究中发明了外差式电路，这种电路是依 黑接收的信号和在接收点产生的本机振荡的联合作用进行工作的，这两个变流信号 的组合形成了音频的拍音，即两个波的差频。它的发明，为以后出现的超外差和

13、边带接收法 奠定了基础。1913年，美国无线电工程师阿姆斯特朗发明了超外差电路，这种电路能有效地 防止两个频率相近信号在接收机中的互相干扰，能够保证把不同频率的信号区别开 来，使接收机能分别接收各个不同频率的信号。同年，法国人吕西安、莱维利用超 外差电路制作成了收音机，并申请了专利，从而结束了以往收音机必须安装许多旋 钮，调谐十分困难的历史，大大地简化了收音机的调谐过程，为工业化生产提供了 条件。1924年，超外差式收音机首次投入市场1934年得以推广。今天世界上99,的 无线电收音机、电视、卫星地面站等都是利用超外差电路来进行丄作的。调频收音机也是美国电路工程师阿姆斯特朗发明的。1925年，

14、他发明了使载波 的瞬时频率随传播信号的变化规律而变化的调制方法，即调频方法。调频要求工作 波长极短，必须使用特制的收音机，但由于它不怕余波干扰，不串台，所以具有极 好的接收性能，而且还能播送和接收立体声信号。最早时期的收音机山于使用的是电子管，大多都体积大、耗电多和笨重。直到 1948巴丁等人发明了晶体管，收音机的小型化才得以实现。1955年，首年，美国工 程师约翰批晶体管收音机儿乎同时在美国和日本问世。U前的许多收音机与录音机组合成一体，以便将喜爱的节U随时收录下来。四、电视的发明电视发明的意义不亚于印刷术的发明，它不仅可用于文化娱乐，而且还广泛用 于科技、军事和工农业生产等领域。从首次提出

15、制造电视的设想，到英、美实验室中得到的第一幅忽隐忽现的电视 图像，其发明研制的过程经历了约50年。1842年，英国科学家佩恩研究出了将图像转换成电信号的传真技术。1877 年，法国人萨雷克受其启发提出利用佩恩的传真技术可进行电视广播的设想。但山 于当时还不具备技术上的条件，而只能是一种无法实现的梦想。1844年，徳国科学家尼布克发明了将图像转换成电流的新方法。他利用一块钻 有螺旋状的排列小孔的圆盘，置于图像前旋转，使图像的色素转换成连续的明暗变 化，然后转换成电流变化。他在采用1873年美国人史密斯发明的聚光电池后，成 功地解决了图像迅速传送的问题。后来，德国的盖特尔和埃尔斯特乂发明了灵敬度

16、比光电池还强的光电管。本世纪初电子管的出现，使光电管获得的信号可以放大， 从而解决了电视的发送问题。在电视的接收方面，德国科学家布劳恩作出了重大贡献。1897年，他发明了能 使阴极射线电子束投射到荧光屏上的阴极射线管，把电流的强弱变化转换成了光的明 暗变化，使接收的图像显示在荧光屏上。这种阴极射线管乂被称为“布劳恩管”， 在电视的发展史上起着重要的作用。数年后，俄国人罗科辛对布劳恩管进行了改 进，加上了能控制电子束扫描顺序的磁力偏转线圈。这样，当电视机从尼布克圆盘 那里获取到山光信号转换成的电信号后，通过在布劳恩管中的荧光屏上顺序扫描， 即可迅速地还原成图像，电视机出现了。1923年英国的贝尔德进行了世界上首次电视广播试验，虽然图像质量很差，明 暗变化不明显，但证实了电视广播的可能性。时隔一年，贝尔德终于成功的发送出 了清晰、明暗变化显著的图像，揭开了电视广播的序