无线电是怎么发明的?

发明过程

麦克斯韦在提交给英国皇家学会的论文《电磁场动力学理论》中首次阐述了电磁波传播的理论基础。他的工作完成于1861和1865之间。

1864年,英国科学家麦克斯韦在总结前人对电磁现象研究的基础上,建立了完整的电磁波理论。他得出电磁波存在的结论,并推断电磁波和光的传播速度相同。1887德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。之后进行了多次实验,不仅证明了光是电磁波,还发现了更多形式的电磁波。它们的本质是完全一样的,只是波长和频率有很大的区别。

海因里希·鲁道夫·赫兹首先通过1886年到1888年的实验验证了麦克斯韦的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特征,发现电磁场方程可以用偏微分方程来表示,通常称为波动方程。

1893年,尼古拉·特斯拉在美国密苏里州圣路易斯首次公开演示了无线电通信。他在费城富兰克林学院和国家电灯协会的报告中描述并演示了无线电通信的基本原理。他制作的仪器包含了电子管发明之前无线电系统的所有基本元件。尼古拉·特斯拉于1897年获得美国无线电技术专利。然而,在1904年,美国专利局撤销了其专利权,转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能受到马可尼在美国的经济支持者的影响,包括托马斯·爱迪生和安德鲁·卡内基。

1906平安夜上,雷金纳德·费森登在美国马萨诸塞州用外差法实现了历史上第一次无线电广播。菲森登播放了自己演奏《平安夜》和用小提琴背诵《圣经》的片段。英国切姆斯福德的马可尼研究中心在1922推出了世界上第一个正规的广播娱乐节目。

古列尔莫·马可尼(又译古列尔莫·马可尼)持有被普遍认为是世界上第一个无线电技术专利的英国专利号。12039,“电脉冲与信号传输技术及所需设备的改进”。事实上,马可尼只是改进了收音机。

1909年,马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩因发明无线电报而获得诺贝尔物理学奖。

1943年,尼古拉·特斯拉去世后不久,美国最高法院重新认定尼古拉·特斯拉的专利,宣布马可尼的无线电专利无效。美国最高法院承认尼古拉·特斯拉的发明是在马可尼的专利之前完成的,并承认他对关键无线电技术的专利优先权。有些人认为这一决定是出于经济原因,以便二战中的美国政府可以避免向马可尼支付专利使用费。

1898年,马可尼在英国切姆斯福德的霍尔街开办了世界上第一家无线电工厂,员工约50人。

无线电经历了从电子管到晶体管到集成电路,从短波到超短波到微波,从模拟方式到数字方式,从固定使用到移动使用的各个发展阶段,无线电技术已经成为现代信息社会的重要支柱。

还有俄罗斯发明家波波夫,据信他在1895年发明了无线电。

无线电的诞生90多年前,“哔、哔、哔”三个微弱而短暂的信号通过无线电波跨越大西洋传播了2500公里,向世界宣告了无线电的诞生。当时是1901年65438+2月12,我们扎营等待。

在位于加拿大东南角的纽芬兰SignalHill的马可尼,用气球和风筝搭起了接收天线,最终从英国西南角的Poldhu接收到带有“S”字符的国际摩尔斯电码,由大功率发射台发出。这是第一次跨越大西洋的无线电通信。这个实验向世界表明,无线电不再是实验室里的新奇事物,而是一种实用的通信媒介。这一消息轰动了全世界,引起了无线电爱好者的浓厚兴趣,促进了业余无线电运动的蓬勃发展。

虽然马可尼的实验结果相当令人兴奋,但在当时,人们普遍认为无线电行为类似于光波。发射后绝对是直走。从英国到加拿大,肯定不可能完成直线无线电通信(因为地球表面是弯曲的)。当时的科学理论证明,从英国发射的无线电波一定是直达太空的。他们是如何到达加拿大的?但根据马可尼用简单的无线电设备征服远距离通信的实验记录,信号白天最远可达700英里,晚上可达2000多英里。这些实验数据使得之前理论的必然结果开始动摇。

与此同时,肯内利先生和亥维赛德先生提出了相同的观点:地球大气层中有一个电子层,它可以像镜子一样将无线电波折射回地球,而不是直接射向太空。由于这种折射信号,遥远的无线电台可以相互通信。这种电子层在无线电波上就像一面镜子,被称为KENNELLYHEAVISIDE层,但现在通常被称为lonosphre。

自1925年以来,许多科学家开始探索电离层。通过向电离层发射无线电脉冲信号,我们可以从电离层的回波中了解电离层的自然现象。结果就是地球上空的电离层就像一把大伞,随着昼夜或季节的变化而变化。同时发现部分频率可以穿过电离层。然而,一些频率从不同的角度返回到地表。虽然电离层在某种程度上已经揭开,但是短波的国际通信已经有了很大的发展。然而,60多年来,科学家们从未错过任何继续研究电离层的机会。甚至火箭发射、卫星实验和最近的航天飞机飞行都设计了一些实验,以便进一步了解电离层。在超高速计算机的帮助下,我们终于希望能够像气象学一样,通过假设的模型来预测未来几天。

无线电的发展史,很大程度上就是人们对各种波段的研究和应用的历史。首先使用长波波段,因为长波在地表引起的感应电流小,无线电波的能量损耗小,可以绕过障碍物。然而,长波天线设备庞大、昂贵且通信容量小,促使人们寻求新的通信频段。20世纪20年代,业余无线电爱好者发现短波可以传播很远的距离。电离层理论出现在1931,电离层就像赫兹提到的镜子一样。最适合反射短波。短波收音机经济轻便,已广泛应用于电信和广播领域。然而,电离层受到气象、太阳活动和人类活动的影响,使得通信质量和可靠性下降,短波段容量不能满足日益增长的需求。短波频段为3 MHz至30 MHz。按照每个短波电台占用4KHz频段计算,只能容纳上千个电台,每个国家只能得到非常有限的几个电台,电视台(8MHz)就更拥挤了。自20世纪40年代以来,微波技术在世界范围内得到了发展。微波接近光频,直线传播,可以穿过电离层而不被反射,所以需要通过中继站或通信卫星反射后再传播到预定距离。