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1、跨世纪知识城通信技术现代通信的先导 一个画家的故事有线电报 1 8 3 1 年，英国科学家迈克尔法拉弟发现了电磁感应定律，这是一项具有划时代意义的发现。这一定律的通俗解释是：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线运动时，导体中就会产生电流。根据电磁感应定律研制出的发电机使人类找到了获得廉价而强大电能的途径，真正把电从实验室解放出来，使电服务于包括通信在内的社会各行各业。1 8 3 2 年 1 0 月份的一天，有一艘名叫“萨丽”的邮船从法国勒阿弗尔港起航，向美国纽约驶去。这是一次普通的航行，也是一次重要的航行。正是这次航行，改变了一位艺术家的生活道路，也改变了世界通信史。这一天，吃罢晚饭，许多
2、旅客聚集在餐厅中闲聊。这时一位年轻人走到餐厅中间，从提兜里拿出了一块马蹄形的铁块放在餐桌上，铁块上绕着许多铜线。旅客们都好奇地围过来观看，那位年轻人把铜线两端接到电池上，铁块产生了一股神奇的力量，将周围的铁钉、铁片一下子都吸在了铁块上。而当年轻人切断电源后，铁钉、铁片又都掉了下来。这个年轻人叫杰尔斯杰克逊，是美国波士顿的青年医师，但他却热衷于对电学的研究。当时法拉第刚刚发现电磁感应定律没多久，人们对电和磁还非常陌生。杰克逊见旅客们对他的演示非常感兴趣，就开始滔滔不绝地向人们介绍起电磁学来：“女士们，先生们，这叫做电磁铁，缠在铁块上的导线有电流通过时，铁块就会产生磁性，而且缠绕的线圈越多，电流流
3、过导线时电磁铁的磁性就越强。还有一点值得注意，无论导线有多长，电流都会在瞬间通过。请记住，人类就要启用一种无穷的力量，不久科学将创造电的奇迹，我们的生活也将为之改观。”这些听众中间有一位著名的画家，叫塞缪尔莫尔斯，被杰克逊医生的一席话深深打动，一个新奇的想法在他的大脑中产生；如果让电流沿导线传递信号，岂不是在瞬息之间就可以将消息传到了千里之外？这一想法的出现使他再也不能平静。在强烈的发明创造欲望的激励下，莫尔斯毅然放弃了绘画事业，投身于电通信的研究之中。他在写生簿上端端正正地写下了“电报”两个字，立志完成用电流传递信息的伟大使命。这时的莫尔斯已经 4 0 岁了，在绘画领域也取得了很大的成就，曾
4、经为美国总统阿伯拉罕林肯画过像，但他对电磁学却一无所知。人们常说“人过三十不学艺”，莫尔斯 4 0 岁了还要改行，岂不是太冒险了？许多人都认为他疯了，但莫尔斯自己却不为所动。他开始从头学习电磁学知识，经过半年多的努力终于初步掌握了电磁学理论。于是他将自己的画室改成了实验室，开始夜以继日地进行电报机的实验。但实验进行得并不顺利，三年时间过去了，莫尔斯面对的仍然是一次又一次的失败。他的积蓄用光了，生活陷入了困境，只好又重新回到纽约大学艺术系任教，靠绘画来解决生计问题。尽管如此他仍然毫不动摇地从事电报机的研制，他几乎把绘画挣来的每一分钱都用在购买电学工具和材料上了。功夫不负有心人，在度过了无数个不眠
5、之夜后，一个全新的思想终于酝酿成熟，一条新路终于闯了出来。莫尔斯在日记中写道：“只要能让它不停地跑十英里，我就能让它跑遍全世界。骤然切断电流，就能够产生电火花。电火花就是一种符号；没有电火花则是另一种符号；没有电火花的时间长短又是一种符号。这样，就有三种符号可以组合起来，代表数字与字母。它们的适当组合，就可以代表全部字母。这样，文字就能够由电线传送出去。其结果是我们就一定能够创造出可以在相隔遥远的两地迅速地互通信息的、可以记录的新机器！”莫尔斯的上述思想体现在他自己编制的莫尔斯电码中。电码由“点”和“划”构成，所有英文字母都可以用“点”和“划”的组合表示出来。莫尔斯对“点”和“划”做了严格规定
6、：以“点”的长度为基本单位，一个“划”占据三个“点”的长度，“点”与“划”之间间隔一个“点”的长度，字母与字母之间的间隔为三个点的长度。为了使编码尽量做到科学合理，他对报刊上的常用字作了大量统计，还向印刷工人请教，把最简单的电码组合分配给日常生活中使用频率最高的英文字母。如字母“e”用“.”表示，字母“t”用“”表示，字母“a”用“.”表示，而那些使用率较低的字母则用较复杂的组合表示。尽管莫尔斯有了一个非常好的设想，但在具体设计中，仍有许多棘手的技术难题需要解决。这时候一位精通机械技术的青年技术技师艾尔雷德维尔向莫尔斯伸出了援助之手。在维尔的帮助下，莫尔斯终于实现了他的梦想，1 8 3 7 年
7、第一台莫尔斯电报机研制成功。1 8 3 8 年莫尔斯在美国进行了专利注册。为了使电报机投入实用，莫尔斯带着他的发明到了华盛顿，向国会提出申请，建议提供资金，架设实验电报线路。但是这项提案被目光短浅的议员们否定了。莫尔斯失望地离开了华盛顿，回到纽约时他的口袋中只有 1元钱了，莫尔斯的生活又一次坠入了贫困的深渊。但他并没有放弃自己的追求，他一边靠卖画勉强糊口，一边又在不停地为自己的发明奔走呼吁。是金子终究会闪光的。1 8 4 2 年美国国会在科学界舆论的强大压力下，终于重新通过了莫尔斯的申请，为他提供 3万美元，在华盛顿与巴尔的摩之间，架设 4 0 英里长的实验性电报线路。这时的莫尔斯已经穷得连去
8、华盛顿的火车票都买不起了，只好向他的学生借了 5 0美元，买了套新衣服，就匆匆赶往华盛顿去架设世界上第一条实用电报线路去了。经过一年多的努力，电报线路竣工了。1 8 4 4 年 5 月 2 4 日，这是一个具有历史意义的日子。在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯对应邀前来观看的科学家、政府官员和新闻界人士介绍了电报机的原理。然后，他亲自操作电报机向 4 0 英里以外的巴尔的摩发出了第一份电报。在巴尔的摩的助手维尔立刻就收到了电码，将电码译成电文只有一句话：“上帝创造了何等的奇迹！”尽管在莫尔斯之前人们也研制出了多种电报装置，但都缺乏足够的实用性，真正得到推广普及的还是莫尔斯电报机，所以
9、说莫尔斯是电报发明史上的第一人。莫尔斯的发明揭开了人类通信史崭新的一页，通信从此进入了电子时代。莫尔斯也因为他的卓越贡献和百折不挠的奋斗精神得到了世界人民的尊重和敬仰。1 8 5 8 年欧洲许多国家为表彰莫尔斯的功绩联合给了莫尔斯一笔 4 0 万法郎的巨额奖金。莫尔斯的家乡纽约市的人民也在市中央公园内为他树立了一座雕像。电信的巨大作用在实践中不断地得到了证实，因此电报事业以突飞猛进的速度向前发展。以美国为例，到 1 8 6 6 年，电报公司已经拥有 2 2 5 0个分局，电报线路总长也达到了 3 1 2 万公里。欧洲也是如此，1 8 4 5 年法国建成了第一条电报线路，1 8 4 6 年奥地利
10、、匈牙利和比利时也先后架设了电报线路。以后，欧洲各国相继发展了各自的电报事业，电报网逐渐贯穿了整个欧洲大陆。早期的电报业务以铁路的用量最大，但很快其他部门也认识到了电报可以给他们带来巨大的效益。商业用户可以通过电报很快地了解到外地交易市场的贸易情况；政府机构可以通过电报了解到其他国家和地区的政治、经济情报；普通民众可以通过电报了解到自己亲属朋友的状况。电报还有一个大的用户就是报社。英国路透通讯社的创始人朱利叶斯路透就是一位对电报这种新型通信工具非常热心的使用者。他利用电报线路发送了大量政治、经济、科技等方面的新闻，他的通讯社也因为快速、准确的报道而享有盛誉。传真机的历史 电报机只能对文字进行传
11、递，当我们要传递语言无法写清的图纸相片或传递亲笔手迹时，电报机就无能为力了。这时候另一种通信设备就可以大显身手了，它就是传真机。平时我们常在报纸上看到诸如“新华社传真照片”之类的文字，这表明照片是新华社驻外国或外地的记者在照好后，利用传真机发回来的。如果没有传真机只靠邮政运输的话，快则三五天，慢则半个月，那时候再刊载在报纸上新闻就成了“旧闻”。传真机的历史并不晚于电报机。早在 1 8 4 3 年，也就是莫尔斯的第一条电报线路还没有架好的年代，苏格兰电气工程师亚历山大贝恩就发明了第一部传真机。贝恩的传真机是利用电磁激励摆锤进行扫描，摆锤顶端装有电刷，通过摆锤往返摆动，扫描出用金属写在发报台上的文
12、字。接收时则使金属电刷在浸有淀粉溶液的纸上扫描，通过化学反应产生有色的记录。1 8 4 8 年贝克韦尔进一步发展了贝恩的传真技术，他最突出的贡献就是发明了滚桶扫描技术，这一技术直到今天仍在应用。1 8 5 7 年法国人凯斯利在巴黎至里昂、巴黎至马赛之间进行了传真通信实验，实验的内容是相片的传送。这以后的半个多世纪的时间里，传真技术一直没有什么大的进展。原因是一些关键器件，比如光电转换器件、信号放大器件尚未具备或很不完善。直到三极管、光电管、辉光管等被研制出来以后，传真机才真正走出了实验室，进入了实用阶段。1 9 2 5 年，美国电报电话公司的贝尔实验室采用真空管技术和光电管技术研制出了实用型的
13、传真机，并且在第二年开办了横跨美洲大陆的有线相片传真业务。贝尔实验室的传真机原理是这样的：发送端将发送的图像卷在传真机的滚筒上，滚筒一面旋转一面横向移动，光点在图像上逐行来回扫描，并覆盖整个画面，这样图像就被分解成了若干个连续的小点。光点照射在图像深浅不同的部位反射出强弱不同的光，反射光被光电管接收并转换成强弱不同的电信号，再经调制和放大发送到传输线路上。接收端则起着合成图像的作用。输入的信号经放大、解调后，加在辉光管上，再转换成强弱不同的光点。接收机上也有一个滚筒，滚筒的旋转与移动与发送端同步。该筒上装有感光记录纸，辉光管转换的光点照射在感光纸上。由于滚桶做同步的旋转和移动，所以记录纸被逐点
14、逐行感光，并形成一个与发送图像相似的传真图像。传真机的作用在第二次世界大战中充分显示出来。新闻报社争相采用传真技术传递新闻照片，后方人民因此能够及时看到前方将士战斗的情况。所以，二次大战之后传真技术进入了一个迅猛发展的时代。传真机通俗地说就是“远程复印”。目前传真机的发展趋势是：传递速度越来越快，传递的图像越来越清晰，操作方式越来越简单，设备越来越小巧。传真机可以分成下面几类：真迹传真机真迹传真机多用于传送文件、资料、图表和真迹电报等。它只有黑白两种颜色，一般办公用传真机都属于这一类。真迹传真机有单路和多路之分，单路真迹传真机只占用一个电话话路，它的缺点是传输速度较慢。多路传真机虽然传送速度得
15、到了提高，但信号占用频带又较宽。如1 2 路真迹传真机要占用 1 2 个电话话路，6 0 路真迹传真机则要占用 6 0 个话路。总之它们各有优缺点，具体使用哪种应当根据实际需要决定。相片传真机相片传真机是目前国内、国际通信中广泛使用的一种静止图像通信手段。例如报纸上的“传真照片”就是利用相片传真机进行远距离传送的。相片传真机除了传送“黑”、“白”信号之外，还能传送“深灰”、“中灰”、“浅灰”等多种色调，使相片表现出色调深浅层次来。相片传真与真迹传真还有一些不同的地方：相片传真机的扫描密度更高，传送图像的清晰度也就更高；相片传真机一般要用专用的传真相纸接收，采用湿法显影，接收完毕要到暗室里冲洗后
16、才能得到所接收的图像。真迹传真则直接在普通或专用纸上记录接收、显示。因此相片传真比真迹传真费时、费事。现在已经有公司研制出了更高级的彩色相片复印机，它传递的图像更清晰、更准确。报纸传真机报纸传真机是一种大型、高速的传真机。它把原版报纸从一个地方传送到另一地方，然后在当地制版、印刷、发行。一份 6版的人民日报采用 6 0 路报纸传真机约半个小时就可传送到边远城巾，使那里的订户当天就可以看到人民日报。总之，传真技术仍然有很大的发展潜力。随着现代通信的发展，它在我们生活中的作用也越来越重要。贝尔的骄傲电话的发明 电报发明以后，自然有许多人想到，能不能用电流传递声音呢？但在技术上这比传递电报信号要困难
17、得多。传递电报基本上是一个电的过程，发送和接收的都是电码，也就是长短不同的电脉冲；而传递声音则需要声电转换和电声转换过程，发送时先要将声音转换成连续的电信号，接收时还要再将电信号还原为声音。最早进行用电传声实验的是法国科学家布素尔。1 8 5 4 年巴黎博览会期间，布素尔用一根导线将远在两地的两块容易颤动的薄板连接起来，并通以电流。这时，他在一块薄板的近侧发声，使声浪振动薄板，薄板的振动又使导线上的电流断断续续地传到远处的另一块薄板上，这块薄板就会得到同样的振动而发声。他的实验虽没有完全成功，却起到了很大的示范作用，并向我们揭示了用电传声的基本原理。声音的本质是空气的振动，用电传声就是要把这种
18、空气的振动转变成电流或电压的变化，再通过电线传送出去，接收时再把电流或电压的变化转变回和发送时同样的空气的振动，发出声音。1 8 6 0 年，德国科学家李斯仿照人耳的结构成功地制作了一套送话装置，并且用它发送了一段音乐。这套送话装置在美国纽约展出时，引起了人们的极大关注。李斯教授把他的装置命名为 T e l e p h o n e，英语中电话一词由此而来。但这种电话机还很不完善，由于送话器产生的电流是不连续的，所以传过来的声音也就断断续续，听不清楚。尽管如此，李斯的尝试仍然是电话发明史上跨时代的重要一步，为后来的发展打下了坚实的基础。今天。我们在莱茵河畔的法兰克福市仍可以看到一座为表彰李斯对于
19、电话发明做出的杰出贡献而建立的纪念碑。在李斯之后，电学领域涌现了两个杰出的发明家，一个叫亚历山大格雷厄姆贝尔，另一个叫伊利沙格雷。这两个生活在同一时代的发明家并不相识，他们各自独立地发明了电话机，并为发明权的归属问题打了十几年的官司。贝尔 1 8 4 7 年出生在英国北部城市爱丁堡。他的祖父和父亲都从事聋哑儿童的教育工作，所以对声学很有研究。受他们的影响，贝尔从小就迷恋上了语音学。贝尔 2 3 岁那一年，全家移居到了加拿大，以后又移居到美国马萨诸塞州的波士顿定居。在这里贝尔继承了父业，在波士顿大学里担任语言生理学教授，继续从事对聋哑人的教育工作。后来他和父亲一起开设了一所聋哑学校。在学校里那些
20、聋哑儿童有耳朵却听不见声音，这使善良的贝尔感到很难过，于是他产生了发明一种仪器的念头，他希望这种仪器能使聋哑人“看”到别人在说什么。贝尔的设想并没有取得成功，可是他在实验时却发现了其它一些东西。他在许多实验中发现了一个有趣的现象：当开启或关断铜线圈中的电流时，线圈由于振动就会发出声音。这是一个非常普通的现象，许多人在实验中都曾经遇到过，但谁也没有对它做进一步的思考，只有贝尔敏锐地感觉到了它的价值。一个大胆的想法在贝尔头脑中产生：“电流可以使线圈振动而发出声音，那么能否利用电流来传递人说话的声音呢？”尽管这个念头只是一闪而过，但贝尔却把它牢牢抓住了，再也没有放走它。于是贝尔改变了研究方向，开始进
21、行电话的实验。开始时，实验并不顺利，尽管贝尔反复改进他的装置，却仍然一无所获。这是因为贝尔只是个语音学教师，虽然他有着丰富的声学知识，对电磁学却所知甚少。这时候，一些讽刺、挖苦的议论也出来了，一位有名的电报技师就曾用嘲笑的口吻对贝尔说：“阁下真是异想天开，电线怎么能传递声音呢？只要稍微懂点电学常识，就不会有这种想法，我看你还是先学点电学知识吧。”就在贝尔感到最困难并且自己都有些动摇的时候，一位电学大师给予了他热情的鼓励和坚定的支持，贝尔才得以沿着自己的发明道路继续走下去。这个人就是约瑟夫亨利，高频电磁振荡现象的发现者。1 8 7 5年 3月的一天，贝尔带着他的设想来到了华盛顿，登门拜访了大名鼎
22、鼎的亨利。贝尔向亨利介绍了自己的想法，亨利听过唇很为这个年轻人的热情所感动，他鼓励地说：“贝尔先生，你有一个伟大的设想，干吧！”贝尔又问：“但是先生，我缺乏电学知识，机械知识也不很精通。”“学吧！”亨利教授拿出李斯的电话机模型给贝尔看，鼓励贝尔去发明一个更完善的电话机来。“干吧！”“学吧！”这两个字给了贝尔巨大的力量和坚定的信心。日尔后来回忆说：“如果没有亨利先生的鼓励，我恐怕早已经支持不下去了。”由此我们可以看出亨利这位伟大学者的高尚品德，他不因贝尔只是一个对电磁学缺乏了解的年轻人，就认为他的想法荒唐可笑，而是给予了充分的肯定和支持。如果亨利对贝尔的想法不加思索地加以否定，那么世界通信史也许
23、就不会是现在这个样子了。实际上，世界上曾有许多有才华的青年，就是因为没有遇到像亨利这样的名师的指点，因而没能充分展现他们的才能，并最终湮没在了芸芸众生之中。贝尔满怀信心地回到了波士顿，他找来了一位名叫托马斯沃森的青年电学技师来做他的助手。两个人一边学习，一边实验，又开始了电话机的研究工作。两个人在两间简陋的小屋里，一边画草图，一边制作样机，每天都不停地干到很晚。几个月过去了。他不知试过了多少种方案，效果仍然不理想。1 8 7 5 年 6 月的一天，一次偶然的事故为他们打开了胜利之门。事情是这样的：这一天他们分别在两个屋子里进行实验，沃森那间屋子的机器上一根弹簧突然被粘在了磁铁上，沃森过去把弹簧
24、拉开，这时贝尔发现另一间屋于的机器上的弹簧也跟着振动起来，并发出了声音。这个偶然事件像流星划破夜空一样，一下子照亮了贝尔困惑多时的头脑，他产生了一个新的构想：如果对着铁片说话，声音就会引起铁片的振动。在铁片后面放上一块绕有线圈的磁铁，铁片振动时就会在导线中产生时大时小的电流。这个振动电流顺着导线传到另一端，会使一块磁铁同样振动起来，并发出声音。这样，一方的话音就可以传到另一方去了。贝尔将他的想法告诉了助手沃森，于是两个人开始制作起新的电话装置来。1 8 7 6 年 3 月 1 0 日，是具有纪念意义的一天。这一天，贝尔和沃森像往常一样，早早地来到实验室，进行他们新的一天的工作。他们刚刚把线路拉
25、好，贝尔一不小心，浸泡设备的硫酸溅到了腿上，他痛得忍不住大叫起来：“沃森，快来帮我！”另一个房间中的沃森竟从电话中听到了贝尔的喊声，他简直不敢相信自己的耳朵，急忙跑过来向贝尔报告了这一情况。贝尔忘记了腿上的疼痛，亲自跑到另一房间试听，果然听见了沃森发出的声音。贝尔万分激动，他们终于获得了成功。成功来得是那么的突然，却又是那么的必然，坚持不懈的努力终于获得了回报。一时间，所有的苦恼、所有的艰辛、所有的痛苦在这巨大的喜悦面前都显得微不足道了。“沃森，快来帮我！”就是这句求助声成了人类利用电话所传递的第一句话。贝尔在给他母亲的信中写道：“对于我来说，这是一个重大的日子朋友们各自留在家中，不用出门也能
26、互相交谈的日子就要到来了。”1 8 7 6 年 5 月，美国在费城举办纪念独立一百年博览会。贝尔把他刚刚发明出来的电话机带到了博览会。开始人们并没有注意到这个不起眼的小东西，直到博览会的最后一天，巴西国王彼德罗应邀前来参观，国王对贝尔的发明很好奇，就拿起听筒放在耳朵上，“国王陛下，欢迎您来参观。”当他从听筒里听到声音后不禁大声惊呼：“啊！我的上帝，它说话了！”国王的喊声一下子惊动了整个博览会上的人们，电话机成了人们关注的中心。经过专家们的鉴定，电话机成了这届博览会最重要的成果。博览会的评委之一威廉汤斯森爵士写道：“有了这种设计精巧、功效显著的装置，我们完全可以满怀信心地期待着贝尔先生将给我们带
27、来传送话音的方法，可以将欢声笑语尽情地通过导线送入数英里之外的干百只耳朵里。”通过这届博览会，贝尔和他的电话机一下子名声大噪，但仍有很多人对电话机存有偏见和疑虑，以为电话只不过是和儿童玩具差不多的东西。电报公司害怕电话机的出现会影响电报的地位，对贝尔的发明竭力诋毁。面对种种非难，贝尔毫不气馁，他心里只有一个想法：让事实来说话。为了推广他的发明，贝尔在美国各大州以及世界各地奔走宣传，巡回表演。甚至新婚的蜜月旅行期间也不忘带上他的发明去给英国女王演示。在他不遗余力的努力下，人们终于逐渐认识到了他的发明的巨大作用。到了 1 8 7 8 年，贝尔在波士顿与纽约之间架设了世界上第一条 3 2 0公里长的
28、长途电话线，电话开始进入千家万户，为广大民众服务。1 8 8 0年，贝尔电话公司成立了，电话事业得到了迅猛的发展。到 1 9 1 0 年，仅在美国电话机数量就已经超过了 7 0 0万部。在世界各地，我们到处都可以听到电话铃声。正如贝尔自己听说，电话是“永不间断的歌声。”贝尔因为他的杰出贡献和高尚的品格，得到了全世界人们的敬仰。1 9 2 2 年 8 月 2 日，7 5 岁的贝尔去逝了。在为贝尔举行葬礼期间，全美国2 0 0 0 万部电话全部沉默了，人们以此来表示对这位伟大发明家的哀悼和怀念。直到今天，在波士顿司法大街 1 0 9号当年贝尔发明电话的房间门口，还钉着一块铜牌，上面写着：“1 8
29、7 5 年 6 月 2 日，电话在此诞生。”贝尔电话机的原理到底是什么呢？为了能说明清楚，我们先来谈一谈声音是怎么回事。我们可以说是生活在一个声音的世界里，无时无刻、无处无地不存在着声音。弹奏乐器可以发声，机器发动可以发声，物体碰撞也可以发声，为什么呢？因为他们有一个共同的特性振动。如果我们用手去摸正在发声的物体，比如刚刚敲过的铜锣或正在响着的电铃，我们就会感觉到它的振动。可见声音是物体振动产生的。声音又是怎样传播的呢？是靠空气作为媒介。当物体振动时会不断推动周围空气运动，也就是说物体把振动传递给了周围空气，于是这种振动就在空气中传播开去，就象在平静的湖面上投进一粒石子，水波就会以石子的落点为
30、中心向四周湖面传播开去一样。当空气的振动传到我们耳朵里时，耳内的鼓膜也随着振动起来，周围的神经感受到这种振动并把它传到神经中枢，于是我们就听到了声音。为什么不能直接利用声音进行通信呢？因为声音在空气中传播能量损耗很大，不能传播到很远的距离。我们有体会，当说话人距离较远时，他的声音也就模糊不清了。现在我们来看一看贝尔电话机是怎么工作的。贝尔的电话机可以分成两部分：送话器和受话器。送话器上面盖有一片薄薄的有弹性的金属膜片，膜片下面是装有导电粒子的金属盒，金属盒并不直接与导电粒子接触，而是通过中间的导电粒子才能接通。导电粒子有一个特性：当他们之间的接触比较疏松时，导电能力就减弱，对电流的阻力增大。我
31、们对着送话器说话时，声波产生的压力使金属膜片产生振动，膜片下面的导电粒子也就随着膜片的振动时紧时松，它所呈现的电阻也就时小时大。如果在送话器两端加上恒定电压，根据欧姆定律，是电路中电流，电阻，是电压，那IIRVVR么流过导线的电流就会随着导电粒子电阻的变化而变比，也就是随着膜片的振动而变比。从根本上说，就是随着我们人说话声音的强弱声调的高低而变比。这种电流的变化就可以通过导线传递到较远的地方。受话器内部也有一个金属膜片，安置在一块马蹄形电磁铁上。当送话器产生的振动电流沿导线传递过来后，就要流过电磁铁上的感应线圈，变化的电流就会使电磁铁产生变化的磁场。由于受到电磁铁变比的吸力，金属膜片会产生和电
32、流振荡频率相同的振动，并激起周围空气振动，因而还原出说话人的声音。无线通信技术 2 1岁的无线通信探索者马可尼 马可尼从小就是一个很有独立见解和独创精神的人，当他还是少年时就制作了许多种神奇的装置，显示出超人的才华。马可尼的母亲是个爱尔兰人，父亲是富有的意大利商人，小时候他常常随母亲坐船飘洋过海去英国甚至是北美探亲访友。旅途中，当船只航行在一望无际的大海上时，常常遇到一些意想不到的麻烦，可是又无法和陆地及其他正在航行的船只取得联系。于是，他常常想，能不能找到一种通信工具，当船在海上航行时，也能和陆地取得联系呢？这种想法一直记在他心里。1 8 9 4 年，2 0 岁的马可尼由于一次偶然的机会在一
33、本电磁杂志上读到一篇介绍赫兹研究电磁波的文章。这篇文章唤醒了马可尼少年时代的幻想。如果使用电磁波传递莫尔斯电码，不就可以不再被电缆束缚吗？他说服了父亲，并从他那里得到一切财政支持。于是他开始在意大利波伦亚他父亲的庄园里进行无线电报的实验。马可尼依靠自己在发明方面的天份和勤奋的工作，经过一次次电磁波的发送和接收实验，没过多久，居然就能在 1 4 0公尺的距离间进行通信了。这一成功大大增强了马可尼的信心。经过进一步的改进，到 1 8 9 5年夏天，他在父母住宅的楼顶和 1.7公里远处的山丘之间进行了通信实验，并取得了成功，这时马可尼也只有 2 1 岁。马可尼的发报装置马可尼设计的无线电发报装置如图
34、所示，这个装置很像当年赫兹的实验装置。当按下莫尔斯电键时，线圈两端就会产生瞬时高压，于是两个金属小球间就会迸发出电火花，这些火花产生的电磁振荡就会通过天线向外发射电磁波。这种最原始的电磁波发射器后来被称为“火花振荡器”。马可尼的无线电报接收装置采用了法国物理学家布兰利的发明成果粉末检波器。粉末检波器有一个很细的玻璃管，管中装有细小的金属屑，两端各有一个电极，当有电磁波传过来时，在两端的电极上产生感应电势，金属屑会互相吸引而彼此粘结起来。于是检波器呈导电状态。粉末检波器还有一个自动敲击装置，在没有电磁波信号时，金属屑往往仍保持粘连状态而不能马上分离。敲击装置能自动敲击以产生振荡使瓶内的金属屑得以
35、马上分开。马可尼的收报装置马可厄的收报装置如上图所示，当粉末检波器接收到信号而导电，电报机上就有电流流过，并会自动在电报纸上打出莫尔斯电码的“点”和“划”来。这样发射端发出的莫尔斯电码文就可以在接收端反应出来。移动电话大哥大、二哥大 无线电话主要是由发射机和接收机组成。如果发射机和接收机的位置是固定的，那当然很好办，只要发射的功率足够大，能够覆盖接收机所处的区域就可以了。移动通信的困难则在于接收机的载体一般是处于移动之中的，如果接收机随着载体超出发射机的覆盖范围就不行了。陆地上使用的移动通信装置比如汽车用无线电话、手持机、无线寻呼机等采用分区制，即把一个城市或更大的区域划分成许多小区，每个小区
36、都有一个基站，基站实际上就是一个大功率发射台（当然也有接收系统，移动电话一般都是双向的，即既有发射功能又有接收功能，也就是既能讲又能听）。通过基站与这个小区里需要得到服务的移动电话取得联系。各基站又与一个总的控制局联接，并受总局控制。控制局再通过交换机和电话局与市内电话网沟通。分区方式有许多种，最主要的一种是蜂窝状小区制，相邻的小区使用的频率并不相同，以避免互相干扰。但控制局通过计算机系统能随时侦察出移动电话的位置。当移动电话从一个小区进入另一个小区时，控制局能自动切换它所使用的频率而不会引起通信的中断。所以采用六边形的蜂窝状分区方式是因为这种方式覆盖面积最大，重叠面积最小，必要的频率数也最少
37、。六边形组合的优越性蜜蜂是体会最深的。它们建成的六边形的蜂房是一种在使用建筑材料一定的情况下，建筑面积最大的建筑形式。所以人类对蜜蜂的建筑技巧常赞叹不已。当然也还有一些其他的分区方式。比如火车无线电话采用的分区方式就比较简单，由于火车是在固定轨道上行驶，只要把铁路线分成相等的若干区域，每个区设一个基站，装有一套无线电收发电报机就行了。和蜂窝状分区一样，也要设一个（或几个）中心局对基站进行控制，并负责火车从一个区进入另一区时的频率转换。还有一种被称为“二哥大”的集群电话，它只有一个大区，而并不分成许多小区，大区内有一个或几个功率比较大的中央基站，但它的覆盖范围有限，用户数量也不是很多，比较适合于
38、大型工厂、煤矿、公安部门等内部使用。汽车电话 现代生活中，人们有不少时间是在车上度过的。如果把无线电话安装在汽车上，人们就可以充分利用路途中的时间进行通信联系。据说，最早使用汽车电话的是美国警察。他们为了在巡逻和追捕罪犯的途中和总部联系，就把无线电话安装在警车上。后来，消防车也装上了无线电话，这样就能在路途中或者救火现场向总部报告火情，请求增援。火灾现场的有线通信设施常常被大火破坏，所以车载电话在消防工作中往往发挥了十分重要的作用。随着汽车电话技术和无线电元器件技术的不断发展，许多运货卡车、出租车、急救车以及私人汽车也相继安装了汽车电话。公路管理部门也离不开汽车电话。如果某个路段发生了交通事故
39、造成车辆堵塞，或者洪水冲垮了道路，交通警可以在现场用汽车电话指挥周围几公里之内的汽车绕道行驶。救护车上的电话更是必不可少的。在汽车开往医院途中，医生可以向医院报告病人的情况，向资深医生请示急救措施，同时通知医院根据病情做好准备工作，一旦救护车到达就可以不失时机地进行正确的救治。繁忙的采购员在旅途中，可与公司的经理洽淡业务。公司的推销员不但可以在途中与他们的顾客通话，还可以跟妻子商量晚餐的菜肴。外出旅行的人还可以给旅馆挂电话，登记住宿，安排就餐。出租汽车上安装了电话，便于管理部门指挥调度车辆，提高车辆的周转率，减少了空驶里程。汽车电话都有一个小型控制器，上面有拨号键和开关，还有一个送受话器。控制
40、器通常在司机室内，与仪表、收音机等装在一起，收发机安放在座位下面，不会妨碍乘客的活动。天线装在车顶。现在我们来给市内电话局的某个用户打电话。拿起汽车电话上的手机，即送受话器，当手机离开叉簧时，发射机发出一个信号，基地台收到这个信号后，由终端机自动选择一个空闲频道，并由基站发射机通知汽车电话可以拨号。当听到拨号音后，就可以拨对方的电话号码了。拨号脉冲经过基地台、汽车电话局，接通当地电话交换机。通过电话线路，就接通了当地的有线电话。当对方拿起送话器时，汽车电话交换机中的计费器开始计费。如果所有的频道都有人占用，我们从叉簧上取下手机时，汽车电话主机面板上的“占线”灯就会发亮，同时耳机中传来占线忙音，
41、只能挂机等待。使用汽车电话，和使用普通电话一样，十分方便。船舶电话 在无线电通信的最初阶段，有一个海上追捕罪犯的真实故事，它向全世界证实了无线电通信具有有线通信所不可取代的重要价值。1 9 0 1 年7 月，英国通缉的杀人犯克里平博士登上了从安特卫普开出的加拿大邮船“蒙特罗斯”号，打算逃到国外。这个神秘的旅客和他的“儿子”引起了船长的怀疑。他利用船上的无线电报与岸上的公司取得了联系，公司已经接到了警方的通缉令，在复电中详细地描述了犯人的特征，并且告诉船长，克里平身边的一个男孩实际是他的女秘书装扮的。船长立刻断定这个神秘的旅客就是在逃的通缉犯，于是公司马上通过有线电话向警方报警。最高检察官德鲁立
42、即从伦敦出发，乘一艘快艇“劳伦提克”号，前往加拿大逮捕罪犯。这时通过无线电全世界都知道大西洋上正在进行着一场惊心动魄的追击，而这两个逃犯却毫不知情，并确信没有人知道他们的身份。而当他们在加拿大刚刚上岸，就落入了法网。随着移动通信技术的发展，海洋通信不仅使用无线电报，而且早就用上了无线电话。这些无线电话广泛地用于业务联系，定时报告船位和进出港日期，听从陆地调动指挥。船上的海员还可以利用无线电话在遥远的大洋向陆地上的亲属说点悄悄话，使得寂寞的海上生活多了一些温暖和欢笑。安全通信历来是海上移动通信的重要内容。在海上航行的船舶，随时会面对着风浪、暗礁、浅礁以及船舶碰撞的危险。船舶电话给船员们带来了更多
43、的安全。海上的气象预报是船舶通信不可缺少的内容。因为海上的飓风对船只威胁最大，世界上每年都有船只因受飓风的袭击而翻船沉没。所以沿海各国组成了海上无线通信网，定时向船舶发布各个海域的气象资料。船舶电话和汽车电话一样，是把无线电话安装在船上，沿岸设立基地台，使无线电波覆盖沿岸海面。为了增大船、岸之间的通信距离，一般都将基地台安装在地形最高的地方。如果船上的海员想与家人通电话，船舶电话就把电波发射到基地台，经中继线传至陆地有线电话局，通过电话局的线路即可把家里的电话接通。船舶装载的货物总是很多、很杂。在进入一个国家的海关时，报关是很麻烦的事，要费很多时间。现在有了船用电话，在海面上就可以提前几天通过
44、船用无线电话信道及无线电终端设备把船上的货物清单、船员和乘客名单报告海关。当然这是通过计算机的数据通信完成的，不能靠人用嘴念。等到船只进港，一切手续齐备，可以大大节省时间。航道电话 飞机上的无线电通信，最早始于第一次世界大战。飞机在空中激战，飞行员要时时刻刻与战友保持联系，协同作战，还要和地面指挥员联系，接受命令。侦察机到敌人上空侦察，得到的情报也要通过无线电话汇报给地面指挥部。海湾战争前夕，美军为了获取伊拉克方面的情报，每天至少出动 5架次飞机昼夜不停地监视伊军动向，通过飞机上的现代化通信设备及时向地面指挥部汇报。有时还将重要情报通过卫星的保密通道，直接传送到美国国防部。战争促进了空中无线电
45、通信技术的发展。和平时期，人们将空中无线通信技术转到民用方面。作战飞机变成了巨大的喷气式客机，飞翔在万米以上的高空。尽管它离地面非常远，飞机上的驾驶员仍能与地面保持着不间断的联系。身处地面的空中调度员通过地对空无线电话，对飞行员发市命令。大型航空港非常繁忙，几分钟就起落一架飞机，天空中飞机太多，稍不留心就会发生撞机的灾难。所以，机场调度人员要通过无线电话指挥飞机有秩序地起飞和着陆。大型客机做长途旅行时，要经常与地面保持通信联系。飞机误点或提前到达，都要通知机场，使他们作好接机的准备工作。有时候飞机上发生意外事故，例如劫机事件，还可以通过无线电话通知地面，采取应急措施，以保证飞机的安全。随着航空
46、事业的发展，航空公司不但为旅客提供了方便舒适的客舱，有的大型客机还安装了空对地航空电话。这些航空电话与各城市的电话网相联，旅客只要将信用卡插入电话机中，直拨对方的电话号码，就可以和地面通信，使用起来跟打普通电话一样。近年来，一些航空公司向乘客提供了全球卫星通信业务。乘飞机的旅客可以在飞机上使用无线电话与地面上的国际电话网络进行通信，并且可以进行计算机通信。1 9 9 3 年 4 月 2 1 日，中国国际航空公司在 2 4 4 8 号客机上安装的旅客用无线电话正式启用。这是世界上第八家航空公司在第二十一架飞机上开设的旅客移动通信服务。日益发展的现代通信 微波通信 微波通信是现代化的通信方式之一，
47、它主要用来解决城市、地区以及各部门之间同时传输多路电话和电视等大容量信息的传输问题。什么是微波呢？通常，我们把波长为 1 0 0 0 米至 1 0 0 0 0 米的无线电电磁波叫做长波，它主要用于船舶间的特种通信；波长为 1 0 0 至 1 0 0 0 米的叫做中波，这主要用于远距离的通信；波长为 1 米至 1 0 米的叫做超短波，它主要用于声音和电视广播；而我们所说的微波，波长只有 l 毫米至 1 米。目前，在微波通信中采用的波长是 5 至 2 0 厘米的无线电电磁波。之所以称其为微波，不仅因为它的波长很短，而且因为它的波长与地球上许多物体的尺寸相比都要小。微波与光波有许多相似特性，它不能像
48、长波那样靠地球来传播，因为大地对它的吸收作用很大；它也不可能像短波那样靠天波来传播，因为这时微波会毫无费力地穿透电离层而跑到宇宙空间并一去不复返。所以，微波只能像光线一样直线传播，这样一来，地球上的许多物体都会成为它的障碍。由于微波几乎没有多少绕射能力，就连地球的弧度也能妨碍它的直线传播。为了使微波传送得更远，通常的方法是把天线架得高些，即使这样，由于受地球表面的影响，一个 4 0 米高的天线也只能保证微波在 5 0 公里的距离（即：发射天线到接收天线之间的路径完全没有阻挡）范围内传播。为了实现长距离通信，就要每隔 5 0 公里左右设置一个中继站，把前一站送来的信号经过放大，然后再传送到下一站
49、。这样一站一站地转发，最终才到达目的地，如同体育比赛中的接力赛跑一样。所以，微波通信有时也称为微波中继通信或微波接力通信。微波通信具有许多优点：它的传输容量很大，可同时传输上万路的电话或几套电视节目，所需要的功率却很小。由于微波基本不受昼夜季节的影响，因而传输的信号比较稳定。此外，微波的方向性很好，所以它的保密性也比一般的无线电短波通信好。目前，微波通信广泛地用来传输国内的电报、电话、传真和电视等业务，北京中央电视台的节目就是这样一站一站地传送到全国各地的，而在我国各大城市之间的电视传播也是采用这种线路来完成的。尽管微波通信是一种比较好的通信方式，但实际应用中并不十分理想，主要原因是对中继距离
50、和中继站的数目要求比较严格。由于在通信线路上每隔 5 0公里左右就要设一个中继站，所以随着通信距离的增加，所需中继站的数目也要增加，而且很多微波中继站不可避免地设在山区，这就意味着对中继站中的各种通信设备的维护和管理要耗费大量的人力和物力。此外，微波中继通信的最大问题是无法完成越洋的洲际通信。在波涛汹涌的大洋上，要建立那么多的中继站，显然无论在技术上还是在经济上都是行不通的。而对如何利用微波进行长距离通信这一现实生活中的实际问题，人们自然而然想到了“越洋能手”通信卫星。卫星通信 卫星通信是本世纪最伟大的科学成就之一，它对整个人类社会的发展和进步都产生了极为深刻的影响。1 9 8 5 年，美国发