現(xiàn)在買手機,你最重視的是什么?長得好不好看、用起來卡不卡、內(nèi)存大不大、拍照夠不夠清楚、電池耐不耐用……其實這些都是小事,手機信號好才是正經(jīng)事!
信號好不好,看天線!如今我們已離不開無線通信,而無線通信的一個前提便是天線。天線,讓電磁波價值變現(xiàn)。天線是一種變換器,它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波,變換成在無界媒介中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。
1887年,赫茲通過實驗證實了電磁波的存在,然而赫茲卻曾一本正經(jīng)地說:“我認為無線電磁波沒有任何實際用途”。很顯然,赫茲錯了。
證明赫茲錯了的一位重要人物就是天線的發(fā)明者波波夫。本期《e人館》我們就來談?wù)勌炀€的發(fā)明者波波夫。
1859年3月4日,波波夫出生于俄國烏拉爾一個礦區(qū)小鎮(zhèn)。
12歲時就表現(xiàn)出對電工技術(shù)的愛好,自己做了個電池,還用電鈴把家里的鐘改裝成鬧鐘。
1877年,18歲的波波夫考入圣彼得堡大學(xué)數(shù)學(xué)物理系,后又轉(zhuǎn)學(xué)到森林學(xué)院。在那里,他享有“炸藥專家”的美稱,因為他研究出了用電線遙控炸藥爆炸。
波波夫29歲那年,赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波,但卻說了“我認為無線電磁波沒有任何實際用途”這句話。盡管波波夫?qū)掌澇錆M了崇拜,但是他堅定的認為電磁波將有大用處。并說了“用我一生的精力去裝設(shè)電燈,對廣闊的俄羅斯來說,只不過照亮了很小的一角;要是我能指揮電磁波,就可以飛越整個世界!”這句話。第二年,波波夫就成功地重復(fù)了赫茲的實驗。
在一次公開講演中,他提出了可以用電磁波進行無線電通信的設(shè)想,并開始了有目的的研究。
1894年,波波夫制成了一臺無線電接收機,這個接收機的獨特之處在于一根錯位的導(dǎo)線,這根導(dǎo)線連接著信號接收機和地面,竟然大大增加了傳送距離,這便意外產(chǎn)生了世界上第一根天線。
在一次實驗中,波波夫發(fā)現(xiàn)金屬屑檢波器的靈敏度異常高,接收電磁波的距離比平時有明顯增加。他沒放過這個異常現(xiàn)象,仔細檢查后發(fā)現(xiàn),有一根導(dǎo)線搭在檢波器上。很明顯,這根導(dǎo)線增強了檢波器的接收能力。波波夫喜出望外,提高機器的靈敏度,增加傳收距離的愿望竟在無意中實現(xiàn)了。無線電天線由此而問世。
1895年5月7日,在彼得堡俄國物理化學(xué)會的物理分會上,波波夫發(fā)表《金屬屑同電振蕩的關(guān)系》論文,并且進行了無線電接收機的演示。
當(dāng)日,波波夫表示:“最后,我敢于表示這樣一個希望,我的儀器在進一步改良以后,就能夠憑借迅速的電振蕩進行長距離通信”。波夫的論文和表演被有關(guān)刊物發(fā)表后,立刻引起了全球?qū)W術(shù)界的關(guān)注。而后,波波夫用電報機代替電鈴,當(dāng)做接受機的終端,無線電發(fā)報機問世了。
這一切看似很順利,其實不然。當(dāng)時沙俄政府迂腐,看到波波夫的發(fā)明仍認為是天方夜譚,并不給予支持,波波夫的研究曾一度陷入缺錢的困境中。在演示前夕,大家對波波夫的質(zhì)疑聲強烈,沙俄的保守派津津有味的坐等揭露波波夫的大騙局。然而,事實是無線電信號一發(fā)射,遠處接收器上的電鈴就響了。看不見摸不到的電磁波,打開了新世界的大門。幾十年以后,為紀念波波夫,這一天被定為“無線電發(fā)明日”。
1896年3月24日,波波夫和助手雷布金在俄國物理化學(xué)協(xié)會的年會上,正式進行了用無線電傳遞莫爾斯電報碼的表演,接收機裝設(shè)在物理學(xué)會會議大廳里、發(fā)射機放在附近森林學(xué)院的化學(xué)館里,距離為250米;雷布金發(fā)送信號、波波夫接收信號。而這次通信的內(nèi)容便是“海因里希·赫茲”,是世界上第一份有明確內(nèi)容的無線電報,它表示波波夫?qū)@位電磁波的發(fā)明者的崇敬。
同年,他對上述裝置又加以改進,使無線電通信開始投入使用。
1898年,波波夫同俄國海軍一起成功地實現(xiàn)了相距約10千米的艦船與海岸間的通信。1899年底,又把通信距離延長到45千米。
很有諷刺意味的是,在1896~1900年這段時間,波波夫并沒得到沙俄的肯定。1990年,波波夫終于得到沙俄的最大肯定,這源于國外巴黎國際電氣展覽會授予他發(fā)明金獎的榮譽。沙俄反應(yīng)似乎來的太晚了一些。
1901年,俄國陸軍開始使用波波夫的無線電通信設(shè)備進行通信。
1906年1月16日,因腦溢血突發(fā),這位獨立從事無線電研究的先驅(qū)者、無線電通信的先行者波波夫逝世,享年47歲。他將自己的生命獻給了無線電事業(yè)。
這里需要注意的一點是,雖然波波夫發(fā)出了世界上第一封無線電報,但無線電報的創(chuàng)始人被認為是馬可尼,而不是波波夫。因為馬可尼在比波波夫稍早些的1895年春就進行了傳送無線電報的實驗。
馬可尼于1874年4月25日生于意大利北部的波倫亞。20歲時,馬可尼閱讀到赫茲有關(guān)電磁波實驗的文章,激發(fā)起鉆研無線電通信的興趣。
第二年——1895年春,他通過閣樓上的發(fā)報機,用莫爾斯電碼發(fā)出“S”的信號,擺放在庭院中的收報機成功地接收到了這個信號。同年6月,他成功地進行了火花放電式莫爾斯電報的試驗,通信距離為2.41千米。
1899年成功實現(xiàn)了無線電波跨越英吉利海峽的應(yīng)用。并且馬可尼是第一個將它投入到了商業(yè)應(yīng)用,在軍事通訊中也大放光彩。
波波夫和馬可尼可謂是一對與時間賽跑的電磁波對手。關(guān)于無線電是誰發(fā)明的?這個問題呢爭論了一個多世紀至今也沒有定論。赫茲、波波夫、馬可尼、無線電之父麥克思韋?或者無線電根本就不屬于誰的發(fā)明,無線電就在那里,他只是需要被發(fā)現(xiàn)被應(yīng)用。
天線的發(fā)展
波波夫之后,天線得到了一系列發(fā)展,推動天線發(fā)展的是這些人:
戴柏,根據(jù)蹺蹺板平衡原理創(chuàng)造的。將一條導(dǎo)線連接在發(fā)射機的外殼,另一條導(dǎo)線則連接到發(fā)射機的輸出端,并把兩根導(dǎo)線對稱擺開就成為了雙偶極天線;
溫頓,根據(jù)不同重量物體在蹺蹺板上可通過調(diào)整支點達到平衡的原理,于1923年發(fā)明了溫頓天線;
八木秀次與宇田太郞兩人于20世紀20年代發(fā)明了八木天線,若干年后的科學(xué)實踐證明,有了“八木天線”這項重大發(fā)明,才有可能開發(fā)出高性能的雷達。
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