無(wú)線電報(bào)運(yùn)作的秘密

有沒(méi)有人好奇過(guò)，爭(zhēng)片里的這個(gè)電報(bào)，究竟是怎么進(jìn)行通訊的？

我的問(wèn)題是，不需要電源，不需要電線，直接“滴滴滴”就把信息傳遞出去了。“滴滴滴”是摩爾斯電碼，電源可以用手搖發(fā)電機(jī)解決，那無(wú)線傳輸依靠的是什么呢？

一般來(lái)說(shuō)，一套無(wú)線電報(bào)設(shè)備上面會(huì)有，發(fā)射器、天線、電源、接收器這四大模塊，如果想要實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信，還會(huì)有一個(gè)功率放大器，像這套94型6無(wú)線電設(shè)備一樣，這里暫且先不談。

發(fā)射器部分，除了用來(lái)按摩爾斯電碼的電鍵，剩下的就是振蕩器和調(diào)制器。

首先，振蕩器會(huì)通過(guò)電流在電感線圈和電容器之間反復(fù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的正弦波信號(hào)。

具體是這樣的，這是開(kāi)關(guān)，這是電容，這是電感，因?yàn)殡娙莺碗姼卸际莾?chǔ)能器件，它們不消耗能量。所以假如我們閉合開(kāi)關(guān)，電容就會(huì)放電，轉(zhuǎn)換為電感的電磁能，電容上的電壓曲線就是這樣的（1）；然后電感又會(huì)把電磁能反向給電容充滿電，因?yàn)槭欠聪虺潆姡猿潆姴ㄐ问沁@樣的（2)；隨后電容又會(huì)給電感反向放電，放電波形又會(huì)上去(3)；最后電感又會(huì)把能量釋放給電容，因?yàn)槭钦虻牧耍运牟ㄐ问沁@樣的(4)。

這就是一個(gè)周期的充放電。所以，如果開(kāi)關(guān)一直閉合，就會(huì)形成這樣的一個(gè)高頻載波信號(hào)。

然后呢，有了高頻信號(hào)之后，我們就需要用到調(diào)制器，把想要表達(dá)的信息，加載到振蕩器產(chǎn)生的載波上。我們較常使用的調(diào)制方式是AM和FM。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AM就是幅度調(diào)制，比如說(shuō)，我們要把這段信號(hào)，加載到這個(gè)高頻信號(hào)上，那它就會(huì)通過(guò)改變波形的幅度，讓幅度隨著要被傳輸?shù)牟ㄐ巫兓兓兂蛇@個(gè)樣子。

無(wú)線電報(bào)用的就是這個(gè)方式。順便一提，如果是用FM調(diào)制，那么這段信號(hào)的頻率就會(huì)變成這樣。

想要傳輸?shù)男盘?hào)準(zhǔn)備好了，接下來(lái)就需要用天線，把這段信號(hào)輻射出去，形成電磁波。說(shuō)起來(lái)比較復(fù)雜。

假設(shè)這是一個(gè)乖巧的正電荷，

因?yàn)橐恍┰颍瑢?dǎo)致這個(gè)電荷開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，并且越來(lái)越快，直到接近無(wú)限光速。而電荷呢，本身是自帶電場(chǎng)的，

我們假設(shè)電場(chǎng)是這個(gè)樣子，這里有一個(gè)問(wèn)題就是，電荷運(yùn)動(dòng)了，但是它動(dòng)得實(shí)在是太快了，導(dǎo)致這個(gè)電荷遠(yuǎn)處的電場(chǎng)來(lái)不及反應(yīng)，就會(huì)變成這樣。

因?yàn)殡妶?chǎng)不會(huì)斷掉，所以這個(gè)“折痕”會(huì)一直存在，并且也以光速向外移動(dòng)，所以如果不加以引導(dǎo)，讓這個(gè)“折痕”進(jìn)到別的電路或設(shè)備里，就會(huì)干擾它們的正常工作，產(chǎn)生電磁干擾。

所以我們需要這樣，將一個(gè)正電荷一個(gè)負(fù)電荷，間隔一定距離放置，這個(gè)排列叫做“偶極子排列”，

這時(shí)候它的電場(chǎng)是這樣的。如果讓它們上下交替運(yùn)動(dòng)，就會(huì)由于“折痕”的原因，形成這樣的一個(gè)波。

放到天線上，我們就可以用一個(gè)中心彎曲的導(dǎo)電棒，從中間對(duì)它施加電壓信號(hào)，來(lái)控制兩端的正負(fù)極。當(dāng)電壓隨時(shí)間變化而變化，正電荷和負(fù)電荷就會(huì)來(lái)回穿梭，波就傳播出去了。

當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程是可逆的，也就是說(shuō)，天線還可以用來(lái)接收信號(hào)。

當(dāng)空氣中有電磁波撞擊到天線的一端時(shí)，電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)就會(huì)作用于這邊的天線，導(dǎo)致天線中的電荷振蕩并形成感應(yīng)電流，就會(huì)出現(xiàn)這樣的畫(huà)面。

順便一提的是，電磁波的頻率和天線的長(zhǎng)度，決定了天線中電流和電壓的分布，所以天線的長(zhǎng)度也是有講究的，一般共振狀態(tài)下天線的接收效率最高。

接收到的電磁波會(huì)經(jīng)過(guò)二極管等非線性元件，將高頻載波信號(hào)解調(diào)成低頻的音頻信號(hào)，就是這一步的反轉(zhuǎn)，

然后經(jīng)過(guò)音頻放大器，摩爾斯電碼的“點(diǎn)”和“劃”音調(diào)，就會(huì)出現(xiàn)在耳機(jī)里了。

這就是無(wú)線電報(bào)運(yùn)作的秘密。

這里是球村冷知識(shí)，感謝支持，我們下期再見(jiàn)。