馬可尼商業(yè)化時代（三)

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

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電磁波傳輸信號，無需借助連接臺站的導(dǎo)線。他制作了“赫茲振蕩器”和“檢波器”，在英國索爾茲伯里平原實現(xiàn)了3.2公里（2英里）的無線信號傳輸。不久后，他增加了收發(fā)端距離，并成功通過布里斯托爾海峽在水面?zhèn)鬏斶B續(xù)波（CW）信號。1895年，他發(fā)明了后文將詳述的“火花隙”發(fā)射機。

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

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

馬可尼還發(fā)表了大量演講，英國人格·米德·丹尼斯受其啟發(fā)成功復(fù)現(xiàn)了實驗。1898年，丹尼斯在達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業(yè)余實驗無線電臺的設(shè)備。

1898年1月，英國資深業(yè)余愛好者萊斯利·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)余愛好者介紹了他所謂“易于制作的收發(fā)機”。次年，美國《科學(xué)美國人》雜志長篇討論馬可尼的成果，《美國電工》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)驗豐富的業(yè)余愛好者——他們始終對新技術(shù)充滿好奇，“無線電”正是其中之一。法語國家將其稱為“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”申請了著名的第7777號專利。但需補充的是，1943年美國最高法院因特斯拉早于馬可尼開展線圈及空中輸電研究，判定馬可尼的無線電專利無效。

1901年：首次跨洋信號傳輸

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)射機和20米高的長偶極天線前往英國康沃爾郡的波爾杜，自己則與助手?jǐn)y帶接收機抵達紐芬蘭的圣約翰斯，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，波爾杜臺站接到加急電報開始發(fā)射，當(dāng)藍色電火花伴隨莫爾斯電碼“嘀-嘀-嘀”（字母“S”）迸現(xiàn)時，大西洋彼岸的馬可尼于12:30左右聽到了三聲清晰的嘀聲——歷史上首次跨洋無線電信號傳輸成功，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)志著無線電商業(yè)化的開端：船舶開始裝備電臺，大型商業(yè)臺站處理洲際通信，新技術(shù)迅速滲透至多個領(lǐng)域。1909年，馬可尼獲諾貝爾物理學(xué)獎。

業(yè)余無線電的誕生

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”，馬可尼在無線電報中小規(guī)模借鑒了這一技術(shù)。

早期無線通信中，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”雖能產(chǎn)生射頻信號，但屬于寬頻帶發(fā)射，信號覆蓋范圍可達數(shù)百千赫！

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

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

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

盡管以現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)衡量效率極低，但這類發(fā)射機已能實現(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功率可達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800公里（500英里），堪稱當(dāng)時的紀(jì)錄。

1904年，英國人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)余愛好者才開始使用。

1908年，《現(xiàn)代電學(xué)》成為首本專注無線通信的雜志，兩年內(nèi)發(fā)行量從2000激增至3萬冊！同期，首批實驗者在書店發(fā)現(xiàn)第一本無線電手冊《業(yè)余無線電報制作》。

至1910年，“有線通信時代”基本終結(jié)，專業(yè)人士和業(yè)余愛好者均意識到這種新媒介的力量。例如，比利時人保羅·德內(nèi)克（未來的ON4UU）使用火花隙發(fā)射機完成首批實驗性無線傳輸，他是比利時首位業(yè)余無線電愛好者， 后來（30年代）參與創(chuàng)立首個比利時無線電網(wǎng)絡(luò)，并擔(dān)任比利時無線電俱樂部聯(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)余電臺工作，可能正在操作以他命名的“貝弗利長導(dǎo)線”。

早期業(yè)余無線電研究者即在這樣的背景下探索，但當(dāng)時他們的活動并非以“與其他臺站通信”為目標(biāo)（或僅有少量通信）。事實上，這些“業(yè)余者”專注于技術(shù)開發(fā)：或通過大學(xué)投身純科學(xué)研究，或出于個人興趣，更多是出于對“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)時教育尚未普及，能讀懂技術(shù)原理的人寥寥無幾，因此多數(shù)實驗者屬于“先驅(qū)臺站”。其中包括哈羅德·H·貝弗利，他發(fā)明了著名的“貝弗利長導(dǎo)線”（如上圖，1915年他在緬因大學(xué)操作業(yè)余電臺）。

雜志刊登各類無線設(shè)備設(shè)計后，許多愛好者自制收發(fā)機。這些簡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)臺站不同）。據(jù)估計，1910年通信能力超15公里的“主要”業(yè)余臺站約600個，覆蓋1-3公里的“小型”臺站可能達3000個甚至更多。

同期，美國有488艘商船和游艇使用無線電，歐洲各國數(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