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从火花到星河:一场跨越百年的电波旅行(探索无线电技术的起源)

12/27 08:25
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当我们使用手机通话、通过WiFi刷视频、收听车载广播时,其实正置身于一个由无线电波编织的隐形网络中。

这些看不见的电波承载着人类的信息与文明,穿越城市上空,连接万里之遥。

这一切的起点,要追溯到一百多年前,那个开启电磁时代的伟大发现......

1、电波之旅的里程碑时刻

无线电技术的起源可以追溯到19世纪末,由多位科学家和发明家共同推动。

理论奠基

电流的磁效应:1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,当导线通电时,旁边的小磁针会发生偏转,就像给小磁针施了魔法,这表明电和磁之间存在紧密联系。

电磁感应现象:英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象。他发现当磁场发生变化时,附近闭合电路中会产生电流,就像摇动手摇发电机,线圈在磁场中转动,就产生了电,为后来发电机的发明奠定基础,也让人们意识到电和磁能够相互转化。

麦克斯韦德预言:1865年,英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过一组方程式预言了电磁波的存在。他断言:变化的电场能产生磁场,变化的磁场又能产生电场,如此循环,电磁场就可以像波浪一样向外传播,这就是电磁波。可惜麦克斯韦英年早逝,未能亲眼证实自己的理论。

实验验证

赫兹的火花实验

1886 年,德国物理学家赫兹通过实验证实了麦克斯韦的预言。他利用一套实验装置,成功产生并检测到了电磁波。赫兹的实验装置中有一个产生电火花的发射器,当电火花在发射器电极间跳跃时,会产生变化的电流,进而产生电磁波。在不远处,他用一个简单的环形导线作为接收器,当电磁波传来,导线中会产生感应电流,出现电火花。这就像两个人隔一段距离,一个人用特定方式发出信号,另一个人能接收到。

现代生活中,类似赫兹火花发射机的原理仍应用于汽车遥控钥匙。当你按下钥匙按钮时,它就会发射特定频率的无线电波与车辆通信。

技术应用

马可尼的越洋电报

1895 年,意大利发明家马可尼成功进行了无线电通信实验,他改进了赫兹的实验装置,实现了更远距离的信号传输。他在英国海岸,用无线电设备向远在大西洋彼岸的纽芬兰发送了“S”字母的莫尔斯电码信号,标志着无线电通信时代的开始。

无线电技术就像搭建了一座无形的桥梁,让信息能跨越空间传递,无需像以前靠信件、有线电报那样受线路限制。从此,人们进入了无线通信的新纪元,开启了现代通信技术的大门。

2012年"蛟龙"号载人潜水器在7000米深海就是通过水声通信机将数据转换成无线电波传回母船,其核心技术原理与马可尼系统一脉相承。

产业发展

从军用扩展到民用两次世界大战期间,无线电技术在军事通信、雷达探测领域快速发展。战后这些技术转为民用,催生了广播、电视等新兴产业。如今我国已拥有全球规模最大的移动通信网络,无线电应用渗透到各行各业。

江苏省实施的"5G+工业互联网"工程,正是利用无线电技术实现智能工厂设备无线互联、远程操控,大幅提升生产效率。

2、珍惜频谱资源,共筑电波秩序

从麦克斯韦的纸笔推演,到赫兹实验室的火花,再到今天支撑社会运转的无线网络,无线电技术走过了一条从科学猜想走向全面应用的道路。
正如公路需要交通规则,有限的无线电频谱也需要科学管理和依法使用。 在我们享受无人机送餐、手机导航、智能家居便利的同时,更应认识到:无线电频谱是全民共享的稀缺资源。任何非法设台、恶意干扰行为都相当于在信息高速公路上"违规停车"或"逆向行驶",会严重影响公共通信安全。

无线电爱好者(Radio Amateurs,简称“火腿族”/HAM)是一个全球性的技术爱好群体,他们通过操作无线电设备进行通信、实验和技术交流。那么有谁知道这个群体为什么叫这个名字呢?

中兴通讯

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中兴通讯股份有限公司,是全球领先的综合通信解决方案提供商,中国最大的通信设备上市公司。主要产品包括:2G/3G/4G/5G无线基站与核心网、IMS、固网接入与承载、光网络、芯片、高端路由器、智能交换机、政企网、大数据、云计算、数据中心、手机及家庭终端、智慧城市、ICT业务,以及航空、铁路与城市轨道交通信号传输设备。

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