作者：Brad Brannon

第1部分：初期

雖然很多人都對早期無線技術的發展做出了貢獻，但古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)卻是其中的佼佼者。雖然他以無線技術而聞名，但很多人并不熟悉他在19世紀末創建的無線技術事業。在20世紀的頭20年中，他建立了一項至關重要的事業，使無線世界走向了今天的方向。

雖然他的商業化技術并不是最新的技術，而且技術發展迅速，但該技術已經足夠好了，因為他想到了辦法，知道如何利用現有技術來創造一個新的行業。20世紀初，殖民主義走向終結，戰爭和災難大規模爆發，1912年4月，皇家郵輪泰坦尼克號沉沒；值此世界大亂之際，馬可尼著手部署一個全球網絡，以便以無線方式發送和轉發信息。泰坦尼克號沉沒后，無線技術在救援幸存者和傳播事故新聞方面發揮了積極作用，提升了這一新興技術的重要性。公眾和軍方都意識到了無線技術的重要性，尤其是后來成為美國海軍部長的約瑟夫·丹尼爾斯(Joseph Daniels)。在美國及其他地區，像丹尼爾斯這樣的領導認為，軍方應將無線電國有化，確保他們在戰爭期間能使用無線電。必須記住，在此期間，唯一可用的頻譜低于200 kHz左右。至少有一段時間，事情是朝著這個方向發展的，但在第一次世界大戰之后，政府對無線技術的控制減弱，不過，這是在形成政府特許壟斷權并因此成立美國無線電公司(RCA)之后。1

根據我們的推測，馬可尼時代的無線電非常原始。發射器采用火花隙裝置（后來才使用機械交流發電機）產生射頻，但在接收端，系統完全是無源的，由天線、諧振式LC調諧器和某種檢波器組成。我們很快就會討論這些檢波器，但在當時，它們可能是機械式的，也有可能是化學式的或有機式的。其中一些系統通過電池對它們進行簡單的偏置，但不提供任何電路增益，不同于今天。這些系統的輸出被提供給某種頭戴式耳機，把信號轉換成音頻，這種音頻總是非常弱，不過是簡單的咔噠聲或嗡嗡聲。

因為這些系統未在接收端提供增益，所以其有效范圍取決于發射功率的大小、接收器的質量、操作員在調整方面的經驗，當然還有大氣條件。馬可尼意識到，在可合理預測有效范圍的情況下，可以建立一個站點網絡，在大洲和大洋之間可靠地傳遞信息。其中包括在陸上和海上安裝設備。馬可尼開始在全球各地和海上安裝無線電臺，包括在客船和貨船上。通過在航海船只上安裝無線電系統，他不僅使這些船只能與其在岸上的商業利益相關者進行溝通，而且還能在必要的地方提供中繼和冗余，從而馬可尼填補了其網絡中的關鍵空白。

馬可尼擁有的一項技術是早期的真空管。真空管公認的發明者約翰·安布羅斯·弗萊明(John Ambrose Fleming)曾為馬可尼公司工作，但弗萊明和馬可尼當時分析認為，他們現有的技術足以檢測無線電信號。此外，他們認為，他的發現雖有好處，但尚不值得為閥管運行投入額外的資金或電池。馬可尼已經擁有了數種信號檢測技術，與閥管不同，這些技術不需要高功率來運行燈絲和加熱板。因此，他們開始時放棄了這種技術。

然而，所謂的無線電之父李·德·福雷斯特(Lee de Forest)撿起這種技術，意識到了其巨大的潛力。通過在燈絲和加熱板之間插入簾柵極，他不僅可以整流信號，還能控制加熱板中的電流量。這就實現了放大。盡管有證據表明，他并不理解其三極管的工作原理，但他確實意識到了其巨大的潛力，并盡力發揮這一發明的優勢，不但將其作為一項技術，同時也作為與馬可尼的發明類似的一種增值服務。通過建立各種企業，德·福雷斯特嘗試制造和銷售他的真空管，并建立了與馬可尼類似的無線網絡。然而，這些企業注定要失敗，并不是因為技術不好，而是因為德·福雷斯特的商業伙伴往往不夠誠實，而且常常讓他獨自為別人的錯誤承擔責任。最后，德·福雷斯特不得不賣掉自己發明的權利，讓其他人享受該發明帶來的利潤。

埃德溫·阿姆斯特朗(Edwin Armstrong)是早期率先認識到真空管各種可能性的人之一。他還在上高中的時候，家里一位朋友就送了一個德·福雷斯特三極管給他玩。阿姆斯特朗已經獲得了無線技術專家的聲譽，還在家里建了自己的無線電臺，他很快就想到辦法，知道如何利用該裝置開發出更好的接收器。在大學期間，他繼續開發這項技術，并開發出了再生式接收器，與當時所有無線電臺采用的無源系統相比，該接收器具有卓越的性能。

大衛·沙諾夫(David Sarnoff)是美國馬可尼公司的高級人物。與馬可尼本人長期建立的合作關系，專注的敬業精神，使他在公司快速崛起。剛開始時，沙諾夫就在AMC跑跑腿，在馬可尼一次訪美時，偶然遇到了馬可尼。沙諾夫給馬可尼留下了深刻印象，馬可尼為他在公司的發展創造了條件，最終，沙諾夫先后成為AMC和RCA的高級領導。在參觀紐約工程實驗室時，他偶然遇到了阿姆斯特朗。得益于阿姆斯特朗淵博的無線技術知識及其再生式接收器的強大功能，二人建立起了長期的職業合作關系和個人關系。

第一次世界大戰爆發時，阿姆斯特朗感到責任的召喚，應征入伍。但當時，他已經享有無線技術專家的聲譽，因而沒有被派往作戰崗位，而是被派往法國，為各地的作戰軍種檢修和安裝無線電臺。他的職責使他能使用設備、實驗室和各種技術，還能附帶地繼續從事研究活動。在1918年初的一次空襲中，他獲得一系列發現，使他合成了超外差接收器。整個1918年，他全力發展自己的概念，到11月，他與一群親密的朋友會面，展示了超外差無線電的原型。朋友們印象深刻，敦促他繼續開發。到1918年底，戰爭行將結束，在返回美國之前，阿姆斯特朗于1918年12月30日申請了法國專利。回到美國后，他用了幾周時間才從一場疾病中恢復過來，使他推遲了提交美國專利申請。最終，1919年2月8日，他為超外差接收器申請了美國專利。

雖然馬可尼在無線技術愿景方面只關注兩方電報承載的商業信息，沙諾夫的愿景則要廣闊得多——把信號發給多方。開始時，沙諾夫的愿景并未得到廣泛認同，但其他人最終意識到，這項新技術提供了一種方法，借助該方法可以輕松實現新聞和娛樂節目的遠距離傳送，包括傳送到美國的農村地區。為了推動實現這一愿景，沙諾夫和他的團隊想到一個辦法，準備于1921年7月2日廣播Dempsey與Carpentier的拳擊比賽。此次廣播活動的成功使其他人看到了我們今天所熟知的這種廣播無線電的巨大潛力。

然而，當時的真正挑戰是技術性的。早期的收音機很難使用，并且功能不佳。阿姆斯特朗、沙諾夫和美國無線電公司的故事就從這里繼續下去。通過之前發展的關系和RCA獲得的專利，包括超外差接收器專利，無線電技術已經大大簡化，能實現便攜，人人都可輕松使用。從技術角度來看，超外差架構是這一成就的關鍵，時至今日，也是基本如此。

檢波器

無線電必須通過某種方式，產生承載著有意義的信息的輸出信號。在早期，這就是在接收環形天線中產生的共振火花。人們很快就意識到，需要用一種更敏感的方式，把輻射能轉換成有意義的信號。早期的技術存在很大的局限性，通常利用多種屬性，包括化學、機械和電氣等屬性。

最開始時，使用的首批檢波器中有一款被稱為金屬屑檢波器，這款檢波器是以一個名叫愛德華·布蘭里(édouard Branly)的法國人的發現為基礎開發的。該金屬屑檢波器由兩塊金屬板構成，金屬板之間的間距很小，注入一定量的金屬粉。當射頻信號到達金屬板時，金屬粉會吸附到金屬板上，使電路閉合。這種方式對檢波非常有效，但是，一旦射頻信號撤離，金屬粉會繼續吸附在金屬板上。為解決這個問題，安排了某種敲擊器，用于敲擊裝置側面，強制去除金屬板上的金屬粉。由于這個原因，這種原始檢波器雖然有效，但使用起來卻非常笨重。盡管如此，到了1907年，人們還在使用這種檢波器。

一種更實用的解決方案是電解檢波器。這種裝置由浸入硫酸或硝酸溶液的一條超細鉑絲組成。用電池將該電路偏置到電解點。這會在鉑絲表面上形成氣泡，使電流下降。如果射頻電流耦合到該電路中，它將調制電解點并使電流隨耦合射頻信號的強弱變化。這項技術由費森登(Fessenden)開發，1903年至1913年間被人們廣泛使用。德·福雷斯特基于這種技術開發了一種變體，被稱為應答器，由浸入過氧化鉛溶液中的兩塊金屬板構成。

馬可尼更喜歡被稱為磁檢波器的另一種方案。這些裝置被用戶親切地稱為瑪吉。它們的工作原理是，形成一個無端鋼絲環，使鋼絲環呈圓形旋轉的同時借助永磁體使其磁化。鋼絲磁化部分通過與天線相連的線圈。該線圈中的射頻場根據存在的接收信號電平對鋼絲去磁。然后，通過另一個線圈拾取鋼絲磁場的變化，該線圈連接到耳機，耳機負責提供聽得見的射頻信號。直到1912年，所有馬可尼裝置都使用這種方案，包括泰坦尼克號上的裝置。

另一類常見的檢波器是晶體檢波器，一直流行到1925年。這類流行器件通常被稱為晶須(cat whisker)，基本上是由各類礦物制成的早期半導體結。典型的礦物包括方鉛礦(PbS)、黃鐵礦(FeS2)、輝鉬礦(MoS2)和碳化硅(SiC)。在金屬杯制作這些巖石的小樣，用細線在巖石上形成點接觸。可以移動該點接觸，放在巖石的各個位置，以發現最佳工作點。當今的市場上仍有晶體收音機銷售；電路與100年前的電路完全相同，只是半導體二極管制成品取代了晶須。晶體檢波器的一個優點是，這些裝置提供更多的線性檢波，這在AM廣播發展之初變得非常重要。這使語音通信成為可能，而早期的傳輸僅由莫爾斯電碼發送。

另一類檢波器是由一名為馬可尼工作的工程師在1904年構建的。約翰·安布羅斯·弗萊明(John Ambrose Fleming)發現，通過在愛迪生白熾燈泡上添加一塊板，就形成了一個通常被稱為整流器或整流閥的裝置。馬可尼和安布羅斯認為，他們現有的檢波方案（通常為瑪吉）的效果優于弗萊明整流閥，于是，他們暫時中止了尋找更好方案的努力，直到1912年之后才重啟此項工作。然而，包括德·福雷斯特在內的其他人卻看到了該方案的直接價值，他們在弗萊明和馬可尼的基礎上繼續探索，在燈絲與加熱板之間添加了一個簾柵極。這項工作成功申請專利，并于1906年正式發布。雖然德·福雷斯特意識到了他的發明對改進收音機的價值，但他無法利用這一點，部分是因為商業伙伴的不端行為，部分是因為針對其專利的各種侵權案件。

未完待續！第2部分：接收器架構