有沒有人好奇過,爭片里的這個電報,究竟是怎么進行通訊的?
我的問題是,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,電源可以用手搖發電機解決,那無線傳輸依靠的是什么呢?
一般來說,一套無線電報設備上面會有,發射器、天線、電源、接收器這四大模塊,如果想要實現更遠的通信,還會有一個功率放大器,像這套94型6無線電設備一樣,這里暫且先不談。
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發射器部分,除了用來按摩爾斯電碼的電鍵,剩下的就是振蕩器和調制器。
首先,振蕩器會通過電流在電感線圈和電容器之間反復轉換,產生一個穩定的正弦波信號。
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具體是這樣的,這是開關,這是電容,這是電感,因為電容和電感都是儲能器件,它們不消耗能量。所以假如我們閉合開關,電容就會放電,轉換為電感的電磁能,電容上的電壓曲線就是這樣的(1);然后電感又會把電磁能反向給電容充滿電,因為是反向充電,所以充電波形是這樣的(2);隨后電容又會給電感反向放電,放電波形又會上去(3);最后電感又會把能量釋放給電容,因為是正向的了,所以它的波形是這樣的(4)。
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這就是一個周期的充放電。所以,如果開關一直閉合,就會形成這樣的一個高頻載波信號。
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然后呢,有了高頻信號之后,我們就需要用到調制器,把想要表達的信息,加載到振蕩器產生的載波上。我們較常使用的調制方式是AM和FM。簡單來說,AM就是幅度調制,比如說,我們要把這段信號,加載到這個高頻信號上,那它就會通過改變波形的幅度,讓幅度隨著要被傳輸的波形變化而變化,變成這個樣子。
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無線電報用的就是這個方式。順便一提,如果是用FM調制,那么這段信號的頻率就會變成這樣。
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想要傳輸的信號準備好了,接下來就需要用天線,把這段信號輻射出去,形成電磁波。說起來比較復雜。
假設這是一個乖巧的正電荷,
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因為一些原因,導致這個電荷開始加速運動,并且越來越快,直到接近無限光速。而電荷呢,本身是自帶電場的,
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我們假設電場是這個樣子,這里有一個問題就是,電荷運動了,但是它動得實在是太快了,導致這個電荷遠處的電場來不及反應,就會變成這樣。
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因為電場不會斷掉,所以這個“折痕”會一直存在,并且也以光速向外移動,所以如果不加以引導,讓這個“折痕”進到別的電路或設備里,就會干擾它們的正常工作,產生電磁干擾。
所以我們需要這樣,將一個正電荷一個負電荷,間隔一定距離放置,這個排列叫做“偶極子排列”,
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這時候它的電場是這樣的。如果讓它們上下交替運動,就會由于“折痕”的原因,形成這樣的一個波。
放到天線上,我們就可以用一個中心彎曲的導電棒,從中間對它施加電壓信號,來控制兩端的正負極。當電壓隨時間變化而變化,正電荷和負電荷就會來回穿梭,波就傳播出去了。
當然,這個過程是可逆的,也就是說,天線還可以用來接收信號。
當空氣中有電磁波撞擊到天線的一端時,電磁波中的電場和磁場就會作用于這邊的天線,導致天線中的電荷振蕩并形成感應電流,就會出現這樣的畫面。

順便一提的是,電磁波的頻率和天線的長度,決定了天線中電流和電壓的分布,所以天線的長度也是有講究的,一般共振狀態下天線的接收效率最高。
接收到的電磁波會經過二極管等非線性元件,將高頻載波信號解調成低頻的音頻信號,就是這一步的反轉,
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然后經過音頻放大器,摩爾斯電碼的“點”和“劃”音調,就會出現在耳機里了。
這就是無線電報運作的秘密。
這里是球村冷知識,感謝支持,我們下期再見。
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