認(rèn)識通信 課件全套 第1-4章 回溯冷兵器時代的通信-萬人通話共信道的奧秘

認(rèn)識通信第1章回溯冷兵器時代的通信1.1原始的聲波通信1.2演進(jìn)的圖像文字通信1.3代價高昂的遠(yuǎn)程中繼接力通信內(nèi)容簡介23豐功和智慧1.1原始的聲波通信猴啼猿叫演化為各種語言人類像形圖案各種文字進(jìn)化成竹簡記事創(chuàng)造出紙張印書風(fēng)火狼煙改進(jìn)成快馬驛站從最初的千百成年知識沉淀凝聚了前人的4440萬～150萬年從古猿到人類過程中使用工具直立行走通常意義下的信息交換1.1.1南方古猿的啼聲通信學(xué)會例如：發(fā)現(xiàn)食物、危險、面臨生死等高興或悲傷場景語言出現(xiàn)之前交流思想各種啼叫聲、肢體動作實現(xiàn)我們現(xiàn)在講的一切通信系統(tǒng)信源信道通信終端信源信道信宿聲波聲波原始古猿啼嘯叫聲構(gòu)成的點對點通信系統(tǒng)信宿古猿通信系統(tǒng)51.1.2史前人類的語言通信大約在9萬年前大約3.5萬年前開始“說話”開始使用語言是人類遠(yuǎn)祖語言的產(chǎn)生人類進(jìn)步的一大質(zhì)的飛躍人與動物的本質(zhì)區(qū)別之一只有掌握這種編碼的人群才能解碼并聽懂語言所要表達(dá)的意思語言的本質(zhì)信息的復(fù)雜交流方式對信息的不同編碼是6近距離無記憶通信方式語音通信特點空氣阻力擴(kuò)散衰減只能語音通信啼聲通信區(qū)別信息量大信息量小編碼復(fù)雜編碼簡單需要學(xué)習(xí)無需學(xué)習(xí)7中繼接力語言長途通信和廣播通信信宿D(zhuǎn)

D信宿E雙向通信單向通信單向通信中繼B中繼C信源A信宿F(a)中繼接力語言長途通信（b）語音廣播通信8廣播通信一點對多點的通信9語言通信的問題只能口口相傳面對面?zhèn)魇谥荒茉诓柯鋬?nèi)傳播相近年代人之間傳播這導(dǎo)致一旦掌握這些知識的人員過世，積累的知識和信息便隨之丟失。知識積累過程依然很慢，人類文明進(jìn)步的速度受到極大的制約。其結(jié)果交流、通信人類知識廣泛傳播、共享、保存不同地域間、世代的人類10300萬年～1萬年舊石器時代內(nèi)蒙古陰山的原始人類開始使用巖畫1.2演進(jìn)的圖像文字通信1.2.1陰山巖畫的圖像通信公元前3500年左右的時段圖像符號開始逐漸演變成了圖像通信知識或信息以符號、圖案的形式被記錄在巖壁或物體上，人們通過眼睛識別符號、圖案來獲取信息。特點11A地符號圖案（信源）B地符號圖案（信宿）固定或可攜帶移動物體承載符號圖案的物體（信道）原始的圖像通信可攜帶的石塊、木塊或獸皮信源是通過人手繪制的符號圖案信宿是人的眼睛，完成對編碼圖像信息的解碼過程12案例：現(xiàn)在人們在一些巖洞、石壁、古墓穴中見到的一些符號和圖案，這就是知識的長期保存的典型。通信距離、世代薪火相傳問題原始的圖像通信中符號圖案承載信息解決的是信息的存儲問題易于攜帶的物體有利用將人類知識經(jīng)驗信息傳輸?shù)饺祟惪梢缘竭_(dá)的地方解決的是知識不會因為前人的過世而失傳可攜帶的知識可使知識得以廣泛傳播有利用人類文明的進(jìn)程加速131.2.2大麥地開始的文字通信所能表達(dá)的信息量有限符號和圖案通信的缺陷約1．5萬年的寧夏衛(wèi)寧北山地區(qū)大麥地的巖畫上有了類似文字性質(zhì)的符號，呈現(xiàn)出早期巖畫的象形性，與漢字的象形字型相類似。原始文字早期巖畫演化甲骨文像形文字小篆隸書繁體文字語言通信文字通信演化演化演化演化演化繁體文字演化14用眼讀取文字信息的人是通信的接收方信源文字表達(dá)發(fā)起方所要傳遞的信息寫上文字的棉帛、羊皮、竹簡是信息載體人對刻寫有文字的載體的攜帶和轉(zhuǎn)移是信息的傳輸過程信宿信道手寫文字接收文字寫在棉帛、羊皮、竹簡上的文字信息，可以長期保存和從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方，從而解決了信息的可大量記憶和遠(yuǎn)距離、跨世代傳輸問題。151.2.3蔡倫始創(chuàng)的紙張書信通信公元105年東漢用破布、樹皮、麻頭、等為原料，搗爛成漿糊狀，再撈在細(xì)竹簾上，漏去水分，留在簾子上的纖維薄片定型干燥后便成了“蔡侯紙”。蔡倫雙向通信單向通信信宿D(zhuǎn)中繼B中繼C信源A單向通信中繼接力的長途紙張書信通信16跨時間保存有利于知識的傳承，使人類可以學(xué)習(xí)、繼承、發(fā)揚前人思想，知識積累大大增加。紙張產(chǎn)生運用信息載體的成本問題解決的是廉價的文字通信方式實現(xiàn)的是特點廉價跨地域空間傳輸廉價跨時間長期保存知識可以跨空間傳輸促進(jìn)了不同國家、不同民族之間的交流，促進(jìn)了世界范圍內(nèi)全人類的知識共享。171.2.4畢昇促進(jìn)的書籍廣播通信公元1048年北宋發(fā)明了活字印刷術(shù)，解決了大批量復(fù)制文字信息的難題，從而導(dǎo)致大量低成本書籍的流行和使用。畢昇書籍廣播通信讀者信宿C單向通信讀者信宿D(zhuǎn)印刷廠廣播站B作者信源A讀者信宿E廣播

單向通信銷售181.3代價高昂的遠(yuǎn)程中繼接力通信1.3.1成吉思汗的驛傳通信對于戰(zhàn)爭而言，信息獲取的實時性往往直接關(guān)系到戰(zhàn)爭的勝敗和國家的興衰?，F(xiàn)實世界所發(fā)生的事情經(jīng)過記錄、傳遞的文字通信到達(dá)接收者手中時往往已經(jīng)過時間可能許多信息已經(jīng)沒有實用價值或意義19公元前490年馬拉松戰(zhàn)役長跑能手菲迪皮季斯從馬拉松戰(zhàn)場出發(fā)奔跑了42.195公里到達(dá)雅典城的中央廣場準(zhǔn)實時通信單靠個人作信使進(jìn)行跑步傳輸信息的通信距離是有限的經(jīng)驗證明腳力通信20我國有3000多年利用郵驛傳遞信息的歷史唐朝最盛時期全國有1639個驛站準(zhǔn)實時通信傳遞信息最快要求日馳500里

中繼A中繼B中繼C信宿信源

驛站A驛站B驛站C發(fā)出命令接收命令幾十公里幾十公里蒙古軍可在情況緊急時，24小時馳400里郵驛通信21古代利用鴿子能夠找到原來巢穴的特點將書信捆在鴿子腿上，當(dāng)鴿子回到原巢穴時，主人取下鴿子腿上的文書準(zhǔn)實時通信飛鴿傳書文字通信信宿信源發(fā)出命令接收命令鴿子的飛行速度在70千米110千米每小時急速飛行速度在90千米～150千米每小時500公里的路程，平原地帶需要7個小時以上22中繼接力遠(yuǎn)程通信1.3.2周幽王的狼煙峰火通信

中繼A中繼B中繼C信宿信源

峰火臺A峰火臺B峰火臺C發(fā)出命令接收命令狼煙通信公元前772年的周幽王時代為了防范北方游牧部落入侵，周幽王在邊境的山峰上設(shè)立綿延不絕的烽火臺監(jiān)視遠(yuǎn)方敵人的活動實時通信遠(yuǎn)程自由空間光通信23旗語通信近距離實時通信顏色通信24金鼓通信號角通信25第1章回溯冷兵器時代的通信 1.1原始的聲波通信 1.1.1南方古猿的啼聲通信 1.1.2史前人類的語言通信 1.2演進(jìn)的圖像文字通信 1.2.1陰山巖畫的圖像通信 1.2.2大麥地開始的文字通信 1.2.3蔡倫始創(chuàng)的紙張書信通信 1.2.4畢昇促進(jìn)的書籍廣播通信 1.3代價高昂的遠(yuǎn)程中繼接力通信 1.3.1成吉思汗的驛傳通信 1.3.2周幽王的狼煙峰火通信

本講內(nèi)容小結(jié)26在原始的通信時代，人們?yōu)榱私涣鳎仁前l(fā)出各叫聲，進(jìn)而演化成語言。面對面的語言交流解決了實時通信問題，但這種通信方式的明顯缺點是通信距離近且難以被不同部落理解。為了保存信息，產(chǎn)生了巖畫和符號，進(jìn)而演化成文字。然而文字需要附著在物體上，為了便于攜帶和記載，最初采用竹簡、綿帛來記載。這種通信方式的缺點是文字載體成本高，不便普及。由此催生出的紙張使書信成本降低到普通人可以接受的程度。知識可以被記在書上，通過看書就可吸收大量前人的知識，這種通信的問題是信息往往是非實時的，甚至可能已經(jīng)失效。為了能即時獲取當(dāng)前正在發(fā)生的信息，便產(chǎn)生了驛站通信、聲光通信。內(nèi)容回眸謝謝認(rèn)識通信29只能在人、動物行走范圍所及距離的非適時通信上章回顧語言通信解決本地實時通信問題只能在本部落內(nèi)、相近兩三代人之間通信文字通信解決信息的存貯與異地通信問題內(nèi)容簡介30第2章有線電通信的前世今生2.1揭開電的神秘面紗2.2沿著導(dǎo)線延伸的電波2.3五花八門的傳輸線31遠(yuǎn)在公元前585年古希臘第一位自然哲學(xué)家泰勒斯已經(jīng)注意到這是西方世界關(guān)于電這種自然現(xiàn)象的最早觀察記錄2.1.1泰勒斯對磨擦生電的觀察用毛皮磨擦過的琥珀能吸引一些絨毛、麥桿等小而輕的東西并把這種現(xiàn)象稱作“電”2.1揭開電的神秘面紗321600年英國物理學(xué)家、醫(yī)生吉爾伯特出版《論磁性、磁體和巨大地磁體》許多人稱他是電學(xué)研究之父他用了17年的時間來研究電，記錄了600余個實驗發(fā)現(xiàn)了“電力”，“電吸引”等許多現(xiàn)象最先使用了相關(guān)專用術(shù)語摩擦生電現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)33金屬帶電后，內(nèi)中多余的電子會相互排斥而迅速擴(kuò)散到電子密度低的地方，或傳導(dǎo)到與其接觸的其它物體兩種不同的材料發(fā)生摩擦?xí)r發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生靜電電荷積累得到電子的物體帶負(fù)電失去電子的物體帶正電摩擦生電現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)34?空氣→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人發(fā)一尼龍→羊毛→鉛→絲綢→鋁一紙→棉花→鋼鐵→木→琥珀→蠟→硬橡膠→鎳／銅→黃銅/銀→金/鉑→硫磺→人造絲→聚酯→賽璐珞→奧綸→聚氨酯→聚乙烯→聚丙烯→聚氯乙烯→二氧化硅→聚四氟乙烯

。不同物質(zhì)摩擦起電所帶電荷由正到負(fù)的排列順序獲得電子而帶負(fù)電有些物質(zhì)傾向于失去電子而帶正電越有帶正電傾向的物質(zhì)與越有帶負(fù)電傾向的物質(zhì)摩擦后，所產(chǎn)生的靜電量就越大。2.1.2克萊斯特錯失的放電沖擊機(jī)遇1745年普魯士的克萊斯特副主教利用導(dǎo)線將摩擦所產(chǎn)生的電荷引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ慨?dāng)他手觸鐵釘時受到猛烈的一擊，由此發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象35然而遺憾的是，克萊斯特沒有進(jìn)一步研究這種放電現(xiàn)象的本質(zhì)，從而失去了發(fā)現(xiàn)電位差和電流的重大機(jī)遇。361746年荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克用一支槍管懸在空中，用銅線將起電機(jī)與槍管連接在一起，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個盛有水的玻璃瓶中實驗中，他的助手偶然將另一只手碰觸到了槍管上，結(jié)果受到強(qiáng)烈的電擊。他與助手互換位置結(jié)果相同。他得出結(jié)論：把帶電體放在玻璃瓶內(nèi)可以保存電荷。馬森布羅克的“萊頓瓶實驗”實際上已發(fā)現(xiàn)了電流現(xiàn)象。但他就此止步，未能成為電流的發(fā)明人。371747年末美國物理學(xué)家本杰明.富蘭克林2.1.3富蘭克林捕捉天電的冒險把電分為正(+)負(fù)(-)，認(rèn)為兩者的數(shù)量是守恒的多次實驗摸索后第一個發(fā)現(xiàn)了金屬尖端放電現(xiàn)象認(rèn)為所謂放電現(xiàn)象是正電荷流向負(fù)電荷的過程提出電荷守恒定律實際的電流是電子從電源的負(fù)極流向正極的過程提出“電流”這一術(shù)語381752年富蘭克林帶著兒子威廉和一個大風(fēng)箏及一個萊頓瓶來到了一處曠野富蘭克林成功制造出了世界上第一個避雷針?biāo)麄冺樦L(fēng)向?qū)⒔z綢風(fēng)箏放入高空。風(fēng)箏頂端安了一段長長的鐵絲，用一根麻繩牽引風(fēng)箏，在麻繩的末端系著一塊綢帶，在綢帶和麻繩之間掛有鑰匙。他成功將部分天上的雷電引到了地面。回家后，他用儲存在萊頓瓶中的電產(chǎn)生的火花點燃了酒精燈，說明閃電確實是一種放電現(xiàn)象，它和實驗室的電火花完全一樣。391780年意大利物理學(xué)家、醫(yī)生伽伐尼教授進(jìn)行一次例行的解剖青蛙的實驗時2.1.4蛙腿抽搐引出的伏打電池他把已解剖剝了皮的青蛙放在一個潮濕的鐵案上，解剖刀無意中觸及到蛙腿上外露的神經(jīng)，突然死蛙的腿猛烈地抽搐了一下，同時出現(xiàn)電火花。他認(rèn)為痙攣起因于動物體上存在電，他還把這種電叫做“動物電”。40意大利物理學(xué)家伏打教授認(rèn)為伽伐尼所指的蛙腿放電，實質(zhì)上是一種物理生電現(xiàn)象，是外來的電使蛙腿痙攣。他把金屬鋅、浸透鹽水的紙、銀環(huán)疊成一個柱狀，產(chǎn)生了明顯的電流，而且這個堆柱疊得越高，電流就越強(qiáng)。伏打發(fā)明電池認(rèn)為產(chǎn)生電的是鐵盤和銅刀伏打電池實驗成果：當(dāng)兩種不同的金屬接觸時，就會在其表面出現(xiàn)異性電荷，導(dǎo)致電位差的出現(xiàn)，這就是電池兩端出現(xiàn)電壓的機(jī)理。41任何一種金屬與后面的金屬相接觸時，總是前面帶上正電，后面帶負(fù)電。伏打?qū)嶒瀯?chuàng)立電位差理論不同金屬接觸表面會出現(xiàn)異性電荷形成電壓伏打電位序例+鋁、鋅、錫、鎘、銻、鉍、汞、鐵、銅、銀、金、鉑、鈀—。這是世界上第一個電氣元素表科學(xué)界用他的姓氏命名電勢、電壓的單位，為“伏特”422.1.5奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)在大約唐朝以前中國人制成了羅盤用于導(dǎo)航。但再未進(jìn)行深入的研究，從而錯失由磁生電的先機(jī)。1820年4月奧斯特把一條細(xì)鉑導(dǎo)線放在用玻璃罩著的小磁針上方，通電瞬間，磁針跳動了一下。發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)揭開了物理學(xué)史上的一個新紀(jì)元（ｂ）電流磁效應(yīng)

（ａ）安培右手定則

（ｂ）空心螺旋線圈的電流磁效應(yīng)

432.1.6法拉第用磁生電的發(fā)電機(jī)1831年10月17日法拉第把磁鐵很快插入線圈里，突然指針奇跡般地擺動了一下，然后又回到零刻度線。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體周圍有變化的磁場后就會在導(dǎo)體中形成電流歷史上第一臺不使用化學(xué)方法產(chǎn)生持續(xù)電能的發(fā)電機(jī)就這樣誕生了1873年格拉姆發(fā)明電動機(jī)441753年發(fā)電機(jī)使人類可以自己產(chǎn)生電并控制電，以電為基礎(chǔ)，誕生了后來的電報、電話、通信網(wǎng)絡(luò)等使信息得以實時、快速、遠(yuǎn)距離傳輸、獲取和存儲的通信手段。2.2.1電報的早期探索2.2沿著導(dǎo)線延伸的電波英國人提出把26根金屬線的一端接在靜電機(jī)上，遠(yuǎn)端接一個有英文字母的球。球下掛著寫有這個字母的紙片。發(fā)報時哪一條線接通電流，對方的小球上的靜電便把紙片吸起來。451793年法國工程師查佩兄弟在巴黎和里爾之間架設(shè)了一條230公里長的用接力方式傳送信息的托架式線路。據(jù)說他們是第一個使用“電報”這個詞的人。1804年西班牙的薩瓦設(shè)計的一種電報機(jī)，他將許多代表不同字母和符號的金屬線浸在鹽水中，電報接收裝置是裝有鹽水的玻璃管，當(dāng)電流通過時，鹽水被電解，產(chǎn)生出小氣泡，根據(jù)這些氣泡來識別字母，從而接收到傳送來的信息。462.2.2開創(chuàng)通信先河的莫爾斯電報1837年9月4日莫爾斯制造出了由電鍵和一組電池組成的電報機(jī)。當(dāng)按下按鍵A時，便有電流由電源正經(jīng)觸點B到電源負(fù)。按的時間短促表示“點”信號，按的時間長些表示、“劃”信號，這樣在正負(fù)之間就產(chǎn)生斷續(xù)的電流。（a）莫爾斯發(fā)報機(jī)

（b）莫爾斯收報機(jī)

472.2.3電話發(fā)明專利權(quán)之爭電話發(fā)明人菲利普.萊斯安東尼奧.梅烏奇亞歷山大.格拉漢姆.貝爾伊萊沙.格雷托馬斯.阿爾瓦.愛迪生1850至1862年期間，梅烏奇制作了幾種不同形式的稱作“遠(yuǎn)距離傳話筒”的聲音傳送儀器。美國國會2002年6月15日通過269號決議，確認(rèn)安東尼奧.梅烏奇為電話的發(fā)明人48貝爾和助手沃森特在進(jìn)行電話模型的最后設(shè)計和改進(jìn)時，沃森特在緊閉了門窗的另一房間把耳朵貼在音箱上準(zhǔn)備接聽，貝爾在最后操作時不小心把硫酸濺到自己的腿上，他疼痛地叫了起來:“沃森特先生，快來幫我?。　?，這句話通過他實驗室放置的電話傳到了在另一個房間的助手沃森特的耳朵里。1875年6月2日1876年2月14日，貝爾向美國專利局提出申請電話專利權(quán)兩小時后，伊萊沙.格雷申請電話專利權(quán)。1877年，愛迪生取得了發(fā)明碳粒送話器的專利492.2.4貝爾實驗室的輝煌直到20世紀(jì)后期，AT&T的下屬公司曾擁有美國電話市場的80%。1878年，貝爾電話公司正式成立1895年，貝爾公司將其正在開發(fā)的美國長途業(yè)務(wù)項目分割，建立了一家獨立的公司，稱為美國電話電報公司，也就是大名鼎鼎的AT&T。1899年，AT&T整合了美國貝爾的業(yè)務(wù)和資產(chǎn)，成為貝爾系統(tǒng)的母公司。50還有更多科學(xué)家獲得了其它國家的高等獎?wù)拢瓦B實驗室也成為史上第一個獲得美國國家技術(shù)獎的機(jī)構(gòu)。貝爾實驗室為人類在邁向現(xiàn)代信息文明社會的過程中作出了巨大的貢獻(xiàn)誕生了3萬多件專利走出了15位獲得諾貝爾獎的科學(xué)家16位獲美國國家科學(xué)獎?wù)潞兔绹鴩壹夹g(shù)獎?wù)?位獲得了堪稱“計算機(jī)界的諾貝爾獎”的圖靈獎512.2.5揭密電話的通信過程常見類型有電容、晶體、碳質(zhì)麥克風(fēng)如何將隨聲音連續(xù)變化的電流信號還原為發(fā)話人當(dāng)初的聲波信號電話通信過程如何將發(fā)話人的聲音信號轉(zhuǎn)換為隨聲音變化的電流信號傳向遠(yuǎn)方聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的過程電話發(fā)送端采集話音的設(shè)備電話接收端還原聲音的設(shè)備常見有受話器、聽筒、喇叭、助聽器、揚聲器521、單向電話通信①發(fā)話者拿起電話機(jī)時，發(fā)端開關(guān)接通，講話人向送話器講話時，聲帶的振動激勵空氣振動，形成聲波。②聲波作用于送話器的鼓膜上，使送話器中的碳精砂受到聲波擠壓。壓緊時，電阻增大，松馳時電阻減小。當(dāng)送話器的兩個電極接上電壓源時，就會在送話器的兩個電極間產(chǎn)生隨聲音變化的話音電流。53③發(fā)信A端產(chǎn)生的話音電流經(jīng)過耦合變壓器將話音信號耦合到傳輸線路，經(jīng)傳輸后到達(dá)接收信號的B端。④話音電流流經(jīng)對方受話器的電磁線圈，產(chǎn)生隨話音電流變化的洛倫茲力，牽引受話器上的金屬桿運動，并由金屬桿帶動振動膜振動，從而將話音電流轉(zhuǎn)化為聲波，通過空氣傳至人的耳朵中。單向通信或單工通信方式54兩根線用作收信（來話）2、雙向電話通信通信雙方既能發(fā)信又能收信的通信方式稱為雙向通信雙向通信四條傳輸線兩根線用作發(fā)信（去話）雙向通信二條傳輸線兩根線上的信號是雙向傳輸?shù)牟罘蛛娐返淖饔檬潜苊庠斐勺园l(fā)自收的干擾55感應(yīng)線圈式消側(cè)音電路和等效電路選擇合適的參數(shù)，使流過N1的電流iL、與流過N2的電流iP等大反相，側(cè)N1繞組與N2繞組的磁通量相等，兩個繞組的交變磁通互相抵消，線圈N3中便無感應(yīng)電動勢，受話器BE中就聽不到發(fā)話聲，達(dá)到消側(cè)音目的。講話時BM為信號源產(chǎn)生兩路電流一路電流為iL經(jīng)N1→ZL→B端，該電流是送往對方話機(jī)的有效電流一路為iP經(jīng)N2→ZP→B端，該電流消耗在平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。562.2.6送話器聲電轉(zhuǎn)換過程送話器（MIC）在聲波作用下產(chǎn)生與輸入聲波相對應(yīng)的電信號的聲/電轉(zhuǎn)換器件1、駐極體送話器①基本結(jié)構(gòu)由駐極體頭和阻抗變換器組成駐極體頭具有高達(dá)幾百兆歐的輸出阻抗，因此要在它的輸出端接一個由場效應(yīng)管構(gòu)成的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以降低其輸出阻抗。57②工作原理由于駐極體表面極化電荷的作用，在金屬極板表面產(chǎn)生異號感應(yīng)電荷。當(dāng)膜片在聲波作用下向內(nèi)彎曲時，駐極體與后電極間的空氣隙減小，后電極上的感應(yīng)電荷增多，兩電極之間的電位差升高；反之，膜片振動向外彎曲時，駐極體與后電極間的空氣隙增大，后電極板上感應(yīng)電荷減少，兩電極之間的電位差降低。這樣就產(chǎn)生了隨聲波變化的音頻信號。這一微弱的信號電壓直接輸入場效應(yīng)管柵極（G），經(jīng)放大后由漏極（D）或源極（S）輸出。58圓形的振動膜片外緣固定在送話器外殼上，振動膜片的中間粘連著一個線圈，線圈處于永久磁鐵與極靴的間隙中，當(dāng)膜片振動時，帶動線圈沿磁鐵軸向往復(fù)振動。①基本結(jié)構(gòu)2、動圈式送話器動圈式送話器與揚聲器不同之處在于，它的線圈阻抗比揚聲器高，通常為200Ω～300Ω。59根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在一個恒定的磁場中，線圈切割磁力線運動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)聲波作用于送話器的振動膜片，膜片帶動線圈作切割磁力線運動時，線圈中就會產(chǎn)生音頻電流。②工作原理由于線圈的振動是由聲波推動的，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流的頻率取決于聲波的頻率，感應(yīng)電流的振幅也取決于振動的幅度。602.2.7受話器電聲還原機(jī)理受話器(耳機(jī))能按音頻電流的變化規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的聲波振動1、動圈式受話器工作原理當(dāng)線圈通過音頻電流時，線圈受磁場作用力將垂直磁場移動。當(dāng)音頻電流從線圈Y1端流入，從Y2流出時，根據(jù)左手定則，線圈將向下移動；當(dāng)音頻電流方向改變時，則線圈向上移動。線圈上下運動就帶動膜片發(fā)出聲音。612、壓電式陶瓷受話器①基本結(jié)構(gòu)壓電式陶瓷受話器主要由振動片、卷口銅圈、前蓋板和基座組成。將壓電材料經(jīng)高溫?zé)茷樘沾?，再加直流高壓極化，就成了壓電陶瓷片。當(dāng)給壓電片兩面加上交變電壓，壓電片會變形產(chǎn)生機(jī)械振動，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)；反過來，如給壓電片加上機(jī)械壓力使它變形，則又會產(chǎn)生出電壓，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。62②工作原理在單個壓電陶瓷片上加入一交流電壓，當(dāng)外加電壓與極化方向相同時，就使極化強(qiáng)度增大，壓電片沿徑向伸長，如圖(a)所示。反之，當(dāng)外加電壓與極化方向相反時，壓電片沿徑向收縮，如圖(b)所示。63②工作原理如果薄銅片兩面粘著一對極化方向相反的壓電陶瓷片，當(dāng)音頻電流為正半周時如圖（c）所示，外加電壓方向與上陶瓷片的極化方向一致，與下陶瓷片的極化方向相反，因而使上陶瓷片徑向伸張，下陶瓷片徑向收縮，則整個振動片向上凸出。當(dāng)音頻電流為負(fù)半周時如圖（d）所示，下陶瓷片徑向伸張，則整個振動片向下凸出。當(dāng)輸入為不斷變化的音頻電流時，使電壓方向不斷變化，則振動薄片隨著彎曲振動，從而激勵空氣發(fā)出聲音來。642.2.8延長距離的中繼長途通信中，無論傳輸線的質(zhì)量有多高，導(dǎo)線對信號的損耗有多小，總會使信號受到衰減，最終使B端無法收聽到A端的講話。單跨距通信的傳輸距離，對于金屬導(dǎo)線通常在100公里之內(nèi)，光纖可以做到上千公里。衰減65在信號尚未衰減到收端難以識別的程度之前就進(jìn)行放大延長通信距離方法中繼傳輸方式問題放大器只能單向放大導(dǎo)致雙向四線傳輸中繼完成信號放大的設(shè)備叫中繼設(shè)備，所在位置叫中繼站66長途傳輸設(shè)備是長途電話傳輸?shù)陌l(fā)起站和結(jié)束站的設(shè)備傳輸終端無人中繼站邊遠(yuǎn)地區(qū)無人維護(hù)的傳輸設(shè)備位置有人中繼站城市地區(qū)有人維護(hù)的傳輸設(shè)備位置兩傳輸終端間的線路和設(shè)備稱長話線路狹義信道通信系統(tǒng)由信源、廣義信道、信宿所組成的系統(tǒng)67傳輸終端的任務(wù)②將市話二線通道在發(fā)送端合并成群路信號，接收端再將群路信號分開成單路信號傳向市話二線用戶；③插入監(jiān)測頻率信號到群路信號中，使有人中繼站和對方傳輸終端通過儀表指示群路信號的傳輸質(zhì)量；④通過調(diào)整放大器、限幅器和衰減器使傳輸通路中各監(jiān)測點的電平達(dá)到規(guī)定數(shù)值；⑤通過調(diào)整濾波器和均衡器，使傳輸信號中的所有頻率的電平都達(dá)到規(guī)定值，同時濾除掉無用頻率；⑥通過預(yù)加重高頻率信號的電平值，使接收端的高頻信號的衰減量與低頻信號的衰減量不要相差太多。①將連接用戶的市話二線傳輸轉(zhuǎn)換為適應(yīng)長途中繼傳輸?shù)乃木€傳輸；68傳輸線路和設(shè)備各位置電信號強(qiáng)度的表示電平表示通信設(shè)備各監(jiān)測點處信號幅度的大小x處電平功率電平電壓電平Px=10lg（Px/P0）分貝（db）Ux=20lg（Ux/U0）分貝（db）P0是用來比較的標(biāo)準(zhǔn)功率參考值，一般定為1毫瓦。U0是比較的標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值，一般定為600歐姆電阻上產(chǎn)生1毫瓦功率時的電壓，即0.775V。各電路板的輸入和輸出都有規(guī)定的頻率和電平值，測試某點的電平值就可得知某處電路信號是否正常。69金屬導(dǎo)線構(gòu)成的傳輸信道室內(nèi)電話線架空明線市話電纜對稱電纜同軸電纜等2.3.1常見金屬導(dǎo)體傳輸線傳輸線對信號衰減越小，信號傳輸距離越遠(yuǎn)；傳輸線頻帶越寬，傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆?.3五花八門的傳輸線傳輸線也叫有線傳輸信道，起著引導(dǎo)信號在其上傳輸而不能跑到傳輸線以外的其他地方去的引導(dǎo)和約束作用。70特點1、通信電纜傳輸頻帶寬通信容量大傳輸穩(wěn)定性好保密性強(qiáng)受外界干擾小等通信電纜傳輸電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真文件、電視、廣播節(jié)目和其他電信號的各類電纜線總稱對電信號市內(nèi)通信電纜長途對稱電纜同軸電纜海底電纜射頻電纜光纖電纜分類712、電話線電話線從電信公司的市話分線盒接到用戶家庭電話插座的連接導(dǎo)線、從用戶家庭插座到電話座機(jī)之間的一段電話連線用戶電話線分線盒到用戶家庭插座這段線是由兩根較粗的鋁質(zhì)金屬導(dǎo)線絞合在一起構(gòu)成，阻抗為600歐姆，傳輸音頻信號可達(dá)數(shù)百米座機(jī)電話線用戶家庭插座到電話機(jī)之間的連線，一般在幾米之內(nèi)，材質(zhì)較軟，便于布放(a)用戶電話線(b)座機(jī)電話線723、互聯(lián)網(wǎng)線互聯(lián)網(wǎng)線從互聯(lián)網(wǎng)路由器或交換機(jī)到用戶電腦網(wǎng)卡或到用戶WIFI之間的連接線路常見的互聯(lián)網(wǎng)線中有4對雙絞線，但實際應(yīng)用中只用了2對，一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對用于接收數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)通信實際上采用的是四線傳輸方式雙絞線進(jìn)行絞合的目的是減少相鄰導(dǎo)線間的電磁偶合干擾，絞合的密度越大抗干擾能力越強(qiáng)。734、分段接續(xù)的市話電纜市話電纜從電信公司市話配線架到用戶住地附近的傳輸線路特點：傳輸距離遠(yuǎn)，用戶集中，常將幾十至上千對雙絞的電話線做在一根電纜中，便于施工鋪設(shè)。市話電纜內(nèi)可達(dá)2400多對電話線，無法接入用戶家庭。采用分段布放不同規(guī)格電纜，逐段減小電纜的容量，到用戶家庭時只有一對芯線。745、長途電纜長途電纜在長途傳輸設(shè)備之間遠(yuǎn)距傳輸大容量模擬頻載波或數(shù)字信號的傳輸電纜包括長途對稱電纜(最多可傳輸60個話路的載波信號)、小同軸電纜(最多可傳輸3600個話路載波信號)、中同軸電纜(最多可傳輸10800個話路載波信號)、海底電纜(最多可傳輸10800個話路載波信號)、光纖電纜。756、其他電纜視頻電纜用于傳輸電視信號的電纜，屬同軸電纜射頻電纜用于傳輸射頻信號的電纜，屬同軸電纜電力載波電線利用電力傳輸線進(jìn)行載波信號的傳輸762.3.2高琨讓玻璃絲送信的努力由于激光具有頻帶寬、純度高、不易擴(kuò)散、方向性好的特點，人們立即想到了將其用于通信中的信號傳輸1959年美國人梅曼發(fā)明了紅寶石激光器77康寧公司制造出了世界上第一條符合高錕理論的低損耗試驗性光纖應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)激光在大氣中傳輸時，會受到煙霧、灰塵、雨雪、障礙物等的干擾、損耗和阻擋，很難進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸1966年7月高錕大膽地預(yù)言：“只要把鐵雜質(zhì)的濃度降到百萬分之一，就可以制造出波長在0.6微米附近，損耗為20dB／km的玻璃材料”，這種玻璃材料就可能用來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離光信號的傳輸。1970年78光纖導(dǎo)線多芯光纜1根光纖的單纖光纜多模傳輸單模傳輸光纖傳輸模式光纜還因重量輕、直徑小、使用安全等特點，正應(yīng)用于光控飛行控制系統(tǒng)取代線控飛行系統(tǒng)。792.3.3艾倫對事故塑料的靈感1977年艾倫等發(fā)明了金屬般的導(dǎo)電塑料抗靜電添加劑計算機(jī)抗電磁屏幕和智能窗電子器件設(shè)備外殼的屏蔽制作電極和低溫發(fā)熱體制作太陽能電池制作電致變色顯示元件制作透明導(dǎo)電膜發(fā)光二極管、傳感器、隱身飛機(jī)等獨特用途可用于80第2章有線電通信的前世今生 2.1揭開電的神秘面紗 2.1.1泰勒斯對磨擦生電的觀察 2.1.2克萊斯特錯失的放電沖擊機(jī)遇

2.1.3富蘭克林捕捉天電的冒險 2.1.4蛙腿抽搐引出的伏打電池 2.1.5奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng) 2.1.6法拉第用磁生電的發(fā)電機(jī) 2.2沿著導(dǎo)線延伸的電波 2.2.1電報的早期探索 2.2.2開創(chuàng)通信先河的莫爾斯電報2.2.3電話發(fā)明專利權(quán)之爭 2.2.4貝爾實驗室的輝煌 2.2.5揭密電話的通信過程 2.2.6送話器聲電轉(zhuǎn)換過程 2.2.7受話器電聲還原機(jī)理 2.2.8延長距離的中繼 2.3五花八門的傳輸線 2.3.1常見金屬導(dǎo)體傳輸線 2.3.2高琨讓玻璃絲送信的努力 2.3.3艾倫對事故塑料的靈感

本講內(nèi)容小結(jié)81人類在經(jīng)過漫長的探索和知識積累后，對電的認(rèn)識逐漸從量變上升到質(zhì)變。不僅掌握了自然電的基本特性，還創(chuàng)造出可被人類自己控制的電池、發(fā)電機(jī)，使人類可以廣泛而自由地使用電來為人類服務(wù)。蒸汽機(jī)、電動機(jī)、電燈照明等一系列科技成果，催生了現(xiàn)代工業(yè)革命時代的來臨。而電報電話的發(fā)明、遠(yuǎn)程傳輸導(dǎo)線的進(jìn)步，使人們可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大容量的實時通信，促進(jìn)了知識和技術(shù)的交流與共享，加快了人類進(jìn)步和文明的步伐。內(nèi)容回眸821、對靜電的發(fā)明起過重要推動作用的主要人物有哪些？答：包括泰勒斯、吉爾伯特、杜菲、克萊斯特、馬森布羅克、富蘭克林、伽伐尼、伏打。2、避雷針是誰發(fā)明的？答：富蘭克林發(fā)明避雷針。3、誰發(fā)明電流的磁效應(yīng)？答：奧斯特。4、誰揭開磁生電秘密？答：科拉頓、法拉第。5、世界上第一個建設(shè)使用的電報是誰發(fā)明的？答：莫爾斯1844年5月建設(shè)的。6、對電話發(fā)明有過重要貢獻(xiàn)的人有哪些？答：包括菲利普.萊斯、安東尼奧.梅烏奇、亞歷山大.格拉漢姆.貝爾、E.格雷、托馬斯.阿爾瓦.愛迪生。思考題837、電話的基本任務(wù)是什么？答：發(fā)送端將發(fā)話人的聲波信號轉(zhuǎn)換為隨聲波變化的電信號，接收端將隨聲波變化的電信號還原為聲波信號。8、送話器的基本功能是什么？答：送話器是在聲波作用下，產(chǎn)生與輸入聲波相對應(yīng)的電信號的聲/電轉(zhuǎn)換器件。9、受話器的基本功能是什么？答：受話器也稱為聽筒或耳機(jī)，是一種電/聲變換器件，它能按音頻電流的變化規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的聲波振動。10、中繼通信的基本功能是什么？答：在發(fā)信方與收信方之間，在信號尚未衰減到收端難以識別的程度之前就進(jìn)行放大，以還原發(fā)端的原來的信號強(qiáng)度，然后再繼續(xù)進(jìn)行傳輸。11、在哪些情況下采用二線通信？答：由于市話線路的傳輸距離通常在幾公里之內(nèi)，對話音信號的衰減不算太大，且市話用戶眾多，為了節(jié)省成本，通常市話線路采用二線通信方式。12、在哪些情況下采用四線通信？答：為了實現(xiàn)長途傳輸雙向通信，需要在兩個方向?qū)π盘栠M(jìn)行放大，故常采用四線方式進(jìn)行信號的長途傳輸。8413、什么是電平？答：通常用“電平”一詞來表示通信設(shè)備各監(jiān)測點處信號幅度的大小?？梢杂霉β孰娖奖硎?，也可以用電壓電平表示。8、什么是通信電纜？答：人們將傳輸電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真文件、電視、廣播節(jié)目和其他電信號的各類電纜線總稱為通信電纜。9、根據(jù)通信電纜的用途和使用范圍，通信電纜可分哪些系列產(chǎn)品？答：市內(nèi)通信電纜、長途對稱電纜、同軸電纜、海底電纜、射頻電纜、光纖電纜。10、誰被譽為“光纖之父”？答：由于高錕對光纖通信的巨大貢獻(xiàn)，誰被譽為“光纖之父”。11、按光纖制作的材料分類，可將光纖分為哪些種類？答：玻璃光纖和塑料光纖。12、利用光纖進(jìn)行信號的傳輸有哪些傳輸模式？答：多模傳輸方式和單模傳輸方式兩種模式。謝謝認(rèn)識通信87如何解決這些應(yīng)用場景的通信呢？上一章回顧有線傳輸通信解決異地間實時通信問題兩地之間必須架設(shè)長途線路移動的飛機(jī)、艦船地廣人稀的沙漠、海島、邊遠(yuǎn)山區(qū)、湖泊之類無法敷設(shè)線路性價比低不值內(nèi)容簡介88第3章無線信道的來龍去脈3.1無線電波的橫空出世3.2廣播電視引領(lǐng)的媒體革命3.3千姿百態(tài)的無線電通信891785年法國物理學(xué)家?guī)靵鼋⒘苏f明兩個點電荷之間存在相互作用力的庫侖定律奧斯特發(fā)現(xiàn)電流能使磁針偏轉(zhuǎn)，從而成為第一個把電與磁聯(lián)系起來的人3.1.1麥克斯韋方程組預(yù)言的電磁波安培提出了許多重要概念和安培環(huán)路定律3.1無線電波的橫空出世1820年1831年法拉第提出了著名的電磁感應(yīng)定律90直到1845年上述這些相互作用與中間媒質(zhì)有關(guān)，是通過中間媒質(zhì)的傳遞而進(jìn)行的關(guān)于電磁現(xiàn)象的學(xué)說都以超距作用觀念為基礎(chǔ)認(rèn)為帶電體、磁化體、載流導(dǎo)體間的相互作用都是可以超越中間媒質(zhì)而直接進(jìn)行并立即完成的電磁擾動的傳播速度無限大認(rèn)為只有法拉第主張間遞學(xué)說認(rèn)為麥克斯韋在前人成就的基礎(chǔ)上，對整個電磁現(xiàn)象作了系統(tǒng)、全面的研究911855年《論法拉第的力線》發(fā)表了1861年《論物理的力線》發(fā)表了1864年《電磁場的動力學(xué)理論》發(fā)表了將電磁場理論用簡潔、對稱、完美的數(shù)學(xué)形式表示了出來他對前人和他自己的工作進(jìn)行了綜合概括預(yù)言存在電磁波，認(rèn)為電磁波只可能是橫波，推導(dǎo)出電磁波的傳播速度等于光速921873年《論電和磁》出版了經(jīng)典巨著他系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場理論，使這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一麥克斯韋方程組的積分表達(dá)式麥克斯韋方程組的微分表達(dá)式高斯定律描述電場與空間電荷分布的關(guān)系93麥克斯韋方程組由四個方程共同組成電場線開始于正電荷，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)。計算穿過某給定封閉曲面的電場線數(shù)量，可得包含在這個封閉曲面內(nèi)的總電荷。揭示了穿過任意封閉曲面的電通量與該封閉曲面內(nèi)的電荷之間的關(guān)系意義高斯磁定律提出實際并不存在磁單極子94沒有孤立磁荷，磁場線沒有初始點、終止點。磁場線會循環(huán)或延伸至無窮遠(yuǎn)。進(jìn)入任何區(qū)域的磁場線，必需從那個區(qū)域離開。揭示了過任意封閉曲面的磁通量等于零，磁場是一個無源場意義法拉第感應(yīng)定律描述時變磁場怎樣感應(yīng)出電場95一塊旋轉(zhuǎn)的條形磁鐵會產(chǎn)生時變磁場，接下來會生成電場，使得鄰近的閉合電路因而感應(yīng)出電流。麥克斯韋-安培定律指出磁場可以用兩種方法生成一種是靠原來安培定律中所描述的傳導(dǎo)電流生成，另一種是靠麥克斯韋修正項描述的時變電場或稱位移電流生成。麥克斯韋修正項意味著時變電場可以生成磁場，而由于法拉第感應(yīng)定律，時變磁場又可以生成電場。這兩個方程在理論上允許自我維持的電磁波傳播于空間。96麥克斯韋電磁場理論的要點①分立的帶電體或電流之間的一切電的和磁的作用，都是通過它們之間的中間區(qū)域傳遞的，這些中間區(qū)域可以是真空或是實體物質(zhì)。②電能或磁能不僅存在于帶電體、磁化體或帶電流的物體中，還分布在周圍的電磁場中。④磁通量既無始點又無終點，不存在磁荷。③導(dǎo)體構(gòu)成的電路若有中斷處，電路中的傳導(dǎo)電流將由電介質(zhì)中的位移電流補(bǔ)償貫通，即全電流連續(xù)。且位移電流與其所產(chǎn)生的磁場的關(guān)系與傳導(dǎo)電流的相同。⑤光波也是電磁波。97所描繪的在變化的磁場周圍會產(chǎn)生變化的電場，在變化的電場周圍又將產(chǎn)生變化的磁場，如此一層層地像水波一樣外推，把交替的電磁場傳到很遠(yuǎn)的地方，這是無線電波可以在空間傳波的理論基礎(chǔ)。麥克斯韋對人類的重大貢獻(xiàn)建立了一個完整的、優(yōu)美的方程組，把經(jīng)典的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來。981886年赫茲發(fā)明“電流共振器”，使空氣中能夠產(chǎn)生并傳送一定頻率的電磁波赫茲的杰出貢獻(xiàn)麥克斯韋只是從理論上提出電磁場理論，并沒有從實驗中證明電場與磁場的傳播過程，所以對電磁場理論的正確性的認(rèn)識還不完善。這在當(dāng)時是除了天然的太陽、星星之外，人類第一次能夠發(fā)射電磁波。991887年赫茲在一間暗室里做火花實驗，他在兩個相隔很近的金屬小球上加上高電壓，隨之便產(chǎn)生一陣噼噼啪啪的火花放電。在赫茲把身后放著的一個沒有封口的圓環(huán)的開口處，調(diào)小到一定程度時，便看到有火花越過縫隙。這時他得出了電磁能量可以越過空間進(jìn)行傳播的結(jié)論通過這個實驗赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代意義，它不但證明了麥克斯韋理論的正確，更重要的是導(dǎo)致了無線電的誕生，開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元，標(biāo)志著從有線電通信向無線電通信的飛躍。應(yīng)該說，從這時開始，人類開始進(jìn)入了無線電通信的新時代。1003.1.2無線電之父的不同說法赫茲的遺憾要利用電磁波進(jìn)行通信，需要有一個面積與歐洲大陸相當(dāng)?shù)木扌头瓷溏R。赫茲的思想局限性使他喪失了引領(lǐng)無線電通信的先機(jī)。1896年俄國的波波夫用無線電波將電文成功地傳送了250米遠(yuǎn)認(rèn)為1895年1895年馬可尼成功地讓無線電信號傳輸了2.4公里，這使他成了世界上第一臺實用無線電報系統(tǒng)的發(fā)明者。101馬可尼實驗的工作原理交變電磁場在金屬片CA與金屬片CB之間的絕緣體中傳輸，因此信號能在空氣中傳輸。發(fā)送端的交變信號電容C檢波器電鈴發(fā)聲102馬可尼對無線通信應(yīng)用推廣的貢獻(xiàn)1896年獲世界上首個無線電報系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＠?898年從距岸20英里的海上報道游艇賽結(jié)果，第一次將無線通信應(yīng)用媒體報道1901年完成了越過3381公里的大西洋無線通信，證明了無線電波可以繞地球傳播1909年馬可尼和德國的布勞恩被授予諾貝爾物理學(xué)獎103沿著馬可尼開創(chuàng)的無線電通信技術(shù)發(fā)展路線，人類不斷探索和應(yīng)用無線電技術(shù)1903年，無線電話試驗成功，使電話通信從此擺脫對電話線的依賴，使移動條件下的電話通信成為可能。1946年，貝爾系統(tǒng)建立了采用單工方式通信的世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)。1950年西德、1956年法國、1959年英國等國相繼研制了公用移動電話系統(tǒng)。104從1940年代到50年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬，性能較穩(wěn)定的微波通信，成為長距離大容量地面干線無線傳輸?shù)闹饕侄巍Ｆ淠M調(diào)頻傳輸容量可達(dá)2700路，也可同時傳輸高質(zhì)量的彩色電視。20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信興起，短波通信一直是國際遠(yuǎn)距離通信的主要手段，目前的應(yīng)急和軍事通信仍然在使用這種短波通信。自1980年代中期以來，隨著頻率選擇性色散衰落對數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)，以及一系列自適應(yīng)抗衰落技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制和檢測技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳輸產(chǎn)生了革命性的變化。1053.1.3弗萊明從愛迪生效應(yīng)獲得的啟發(fā)馬可尼的貢獻(xiàn)電信長途傳輸連續(xù)模擬信號的長途傳輸問題解決“有”“無”狀態(tài)的檢測馬可尼的遺憾未解決信號的可靠檢波問題信號的放大問題使用的金屬屑檢波器故障率高，性能不穩(wěn)定沒有解決擴(kuò)散衰減和傳輸衰減問題1061883年美國發(fā)明家愛迪生在真空燈泡內(nèi)的碳絲附近放置一塊金屬銅薄片，希望它能阻止碳絲的蒸發(fā)當(dāng)電流通過碳絲時，沒有連接在電路里的金屬薄片中也有電流通過愛迪生無意中發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象他只記錄了這一后人稱之為“愛迪生效應(yīng)”的現(xiàn)象，然后申報了一個未找到任何用途的專利。失去了發(fā)明真空二極管的機(jī)遇。1071904年英國人弗萊明發(fā)明了稱為“熱離子閥”的特殊燈泡當(dāng)他給金屬片加上高頻交變電壓時，這個特殊燈泡輸出的居然是直流電壓世界上第一個電子管--真空二極管誕生了這一意外的測試結(jié)果宣布108真空二極管工作原理當(dāng)用燈絲電源給真空二極管內(nèi)部的燈絲供電時燈絲就會發(fā)熱，并導(dǎo)致旁邊的負(fù)極金屬片發(fā)熱，使負(fù)極金屬片內(nèi)中的電子獲得能量，部分電子會逸出到負(fù)極金屬片外部真空中成為可自由移動的電子。如果此時在真空二極管的正極與負(fù)極之間施加如圖所示的高電壓，電子在正電場的作用下，就會向正極移動，從而形成電流。但如果在正極施加的是負(fù)電壓，電子就被吸附到負(fù)極，而正極距燈絲相對較遠(yuǎn)，沒有被加熱到有大量電子逸出的程度，因此沒有足夠的電子能夠從正極被吸引到負(fù)極，因而沒有電流。109早期的電子二極管體積大需預(yù)熱功耗大易破碎未解決促使人們探索更好的解決方案晶體二極管誕生真空二極管的問題110在一定偏置電源作用下可以實現(xiàn)單向?qū)щ娦岳眠@種特性，他設(shè)計出了晶體檢波器1874年布勞恩一些礦物晶體在與金屬接觸后會呈現(xiàn)出非線性特性在實驗中發(fā)現(xiàn)晶體二極管誕生1906年美國人皮卡德發(fā)現(xiàn)硅晶體制作的晶體檢波器具有很好的性能嘗試了幾千種不同的礦物后111并由此發(fā)現(xiàn)了PN結(jié)1938年肖特基和莫特基于肖特基結(jié)的點接觸晶體二極管發(fā)明最早實用化的半導(dǎo)體二極管1949年肖克萊并制造出了鍺基PN結(jié)二極管推導(dǎo)出PN結(jié)的電流公式1939年奧爾摻雜不均勻的半導(dǎo)體材料會出現(xiàn)單向?qū)щ娦园l(fā)現(xiàn)人類從此進(jìn)入了半導(dǎo)體時代112半導(dǎo)體二極管的工作原理碳、硅、鍺的原子外層有4個價電子，若摻入少量如硼之類的三價元素雜質(zhì)獲得P型半導(dǎo)體，摻入如磷之類的五價元素雜質(zhì)獲得N型半導(dǎo)體。當(dāng)N區(qū)多余電子向P區(qū)移動時，在兩者邊緣形成負(fù)電荷區(qū)。當(dāng)P區(qū)的空穴向N區(qū)移動時，在兩者邊緣形成正電荷區(qū)。這個由電荷漂移形成的帶電區(qū)稱為PN結(jié)。PN結(jié)加正電源時，電子在外電場作用下向電源正移動，PN結(jié)中的電場減弱，使N區(qū)多余電子可繼續(xù)向P區(qū)移動，便在回路中就形成電流。1133.1.4無知法官為福雷斯特免費廣告二極管留下的問題無論真空還是半導(dǎo)體二極管，只能檢波整流，不能放大信號福雷斯特探索的問題是如何放大信號一天，福雷斯特在真空二極管的燈絲和屏極之間封進(jìn)一片不大的錫箔作為第三個電極。加電后發(fā)現(xiàn)只要把一個微小變化的電壓加到這第三個電極上，就能在金屬屏極上接收到一個與第三個極輸入信號變化規(guī)律完全相同，但強(qiáng)度大大增強(qiáng)的電流。1141906年6月26日，福雷斯特的真空三極管獲得美國專利，后人把這一天當(dāng)作真空三極管的誕生日。福雷斯特的電子管包括絲極(陰極)、屏極(陽極)和柵極三個電極。在柵極上施加一個微弱的負(fù)電壓，由于柵極距絲極很近，從絲極飛出的電子受到柵極的排斥而不能飛到屏極；如果給柵極施加微弱的正電壓，從絲極飛出的電子受到柵極正電壓的吸引而加速，并通過柵極到達(dá)屏極。當(dāng)柵極上施加的信號有微弱變化時，就在屏極上產(chǎn)生較大的電流變化。這就是三極管的放大作用將電子技術(shù)帶入了一個新時代115福雷斯特設(shè)計的真空三極管對當(dāng)時推動無線電話、無線電報和有線長途電話所起的作用終端A發(fā)出的語音低頻電話信號與本地振蕩電路發(fā)出的高頻載波信號在調(diào)制電路中進(jìn)行調(diào)制，得到載波信號振幅隨電話信號幅度變化而變化的振幅調(diào)制（AM）信號，經(jīng)濾波電路去除掉其他干擾信號后由真空三極管做成的發(fā)送放大器進(jìn)行放大，最后經(jīng)發(fā)射天線發(fā)送到天空中。116接收端的接收天線接收到該信號以及其無線電干擾信號，經(jīng)選頻電路選出微弱的有用信號后，由真空三極管做成的高頻接收放大器進(jìn)行放大，再由真空二極管做成的高頻檢波電路進(jìn)行檢波，去除AM信號中的負(fù)半波部分，然后由濾波電路濾除高頻信號，還原出終端A發(fā)出的低頻話音電話信號，最后傳送該信號給終端B，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線電話通信。盡管馬可尼1895年就發(fā)明了無線電報通信，但無線電話卻是在20世紀(jì)初福雷斯特發(fā)明了真空三極管之后才出現(xiàn)的。117由此可見，福雷斯特發(fā)明的真空三極管對推動電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步所作的貢獻(xiàn)可以稱得上是劃時代的。真空三極管的影響遠(yuǎn)程無線電話、遠(yuǎn)程無線電報、遠(yuǎn)程有線通信實現(xiàn)的基礎(chǔ)進(jìn)行傳感器的弱小信號檢測的應(yīng)用領(lǐng)域真空三極管是的基礎(chǔ)當(dāng)做開關(guān)器件來使用，其開關(guān)速度要比繼電器快成千上萬倍。很快受到計算機(jī)研究者關(guān)注，并被用到世界上第一臺電子計算機(jī)上。1183.1.5肖克萊晶體管實驗室的興衰真空三極管留下的問題體積大、需預(yù)熱、功耗大、易破碎、壽命短、處理高頻信號效果差1947年布拉頓和巴丁把音頻信號放大100倍的點接觸鍺晶體管發(fā)明1191951年肖克萊巴丁布拉頓第一個可靠的結(jié)型晶體管發(fā)明1956年3人分享獲諾貝爾物理學(xué)獎今天的助聽器、收音機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)、計算機(jī)、各種信息采集與控制設(shè)備、衛(wèi)星和探月火箭都是晶體管應(yīng)用的產(chǎn)物。晶體管可以稱之為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一120三極管的工作原理這時發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（NPN型晶體管為自由電子，PNP型晶體管為空穴）不斷的流向基區(qū)，形成發(fā)射極到基極的電流Ib。外加基極電源Eb于B區(qū)和E區(qū)構(gòu)成的發(fā)射結(jié)上，使得發(fā)射結(jié)正向偏置。IbIb121因基區(qū)很薄，基極較小的偏置電壓，就可使大量發(fā)射區(qū)中的多數(shù)載流子流向基區(qū)，從而在集電極有反向外置電源時就形成較大的電流，這就是晶體管的放大作用。其次，當(dāng)多數(shù)載流子由發(fā)射區(qū)流向基區(qū)后，逐漸使基區(qū)內(nèi)部充滿了多數(shù)載流子，并在基區(qū)中從發(fā)射結(jié)逐漸流向B區(qū)和C區(qū)構(gòu)成的集電結(jié)。最后，由于集電結(jié)施加了較大的反向集電極電壓Ec，阻止了集電區(qū)的多數(shù)載流子向基區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散，并將聚集在集電結(jié)附近的多數(shù)載流子吸引至集電區(qū)，從而形成集電極電流Ic。cc122晶體管除了具有放大作用外，當(dāng)基極電壓較大時，可導(dǎo)致集電極電流達(dá)到飽和，集電極與發(fā)射極之間的電壓降到0.2～0.7V。我們常用來表示數(shù)字信號的“0”電平。而當(dāng)基極電壓為0.2～0.7V時，可導(dǎo)致集電極電流為零，稱為晶體管截止，此時集電極與發(fā)射極之間的電壓為外加電源Ec。我們常用這個電壓來表示數(shù)字信號的“1”電平。因此晶體管還可用來完成數(shù)字電路的邏輯功能0、1電平的產(chǎn)生1233.1.6仙童在硅谷的傳奇故事1936年貝爾實驗室的著名物理學(xué)家凱利麻省理工學(xué)院挖博士生肖克萊到1929年擅長實驗物理的博士布拉頓貝爾實驗室工作到1945年擅長固體物理學(xué)普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)物理博士巴丁貝爾實驗室工作到1945年秋貝爾實驗室批準(zhǔn)凱利的固體物理學(xué)研究課題肖克萊領(lǐng)銜的布拉頓、巴丁半導(dǎo)體研究小組到貝爾實驗室最初的半導(dǎo)體團(tuán)隊1241947年音頻信號放大100倍1948年貝爾電話實驗室對外報道突破巴丁和布萊登獲晶體管發(fā)明專利1949年秋肖克萊提出結(jié)型晶體管的設(shè)想晶體管誕生巴丁、布拉頓最初制成放大倍數(shù)約50的固體器件取名trans-resistor1949年秋斯帕克斯和皮爾遜研制出結(jié)型晶體管1956年秋肖克萊、巴丁和布拉頓獲諾貝爾獎1251955年肖克萊離開貝爾實驗室制造科學(xué)測量設(shè)備公司的經(jīng)理貝克曼創(chuàng)辦公司的財力支持硅谷了望山肖克萊實驗室股份有限公司肖克萊想一夜暴富的心態(tài)加州舊金山灣區(qū)的圣克拉拉谷老家，現(xiàn)今硅谷憑借“晶體管之父”光環(huán)不超過30歲的8位輕科學(xué)家找到在得到建立了挑選到126加州理工學(xué)院赫爾尼斯坦福研究所的格里尼克霍普金斯大學(xué)的摩爾菲爾科－福特公司的諾伊斯通用電氣公司的克萊納現(xiàn)代芯片重要貢獻(xiàn)者布蘭克提出平面技術(shù)的拉斯特、羅伯茨肖克萊所稱“叛逆八人幫”共事中他們發(fā)現(xiàn)肖克萊除了在研討會和講演中是令年輕人十分欽佩和仰慕的偉大科學(xué)家外，在企業(yè)管理和經(jīng)營技巧方面卻是一竅不通，甚至缺少與人溝通的能力。提議研究集成電路被肖克萊拒絕了，八位年輕人對于肖克萊逐漸失望，最終選擇向肖克萊遞交辭呈。1271960年肖克萊實驗室的人員大量外流，經(jīng)濟(jì)困難克萊維特實驗室賣給1965年AT&T公司轉(zhuǎn)賣給1968年被永遠(yuǎn)地關(guān)閉失敗原因制定生產(chǎn)5分/只晶體管這個在1980年都無法達(dá)到達(dá)的價格目標(biāo)計劃失敗后，集中力量搞基礎(chǔ)研究只推出一種相對簡單二極管錯失研究集成電路機(jī)會貪婪、天才、忠誠瓦解、雄心、悲劇和突然的毀滅特征歸結(jié)肖克萊實驗室的失敗128如果沒有肖克萊，8人不會出現(xiàn)在加州，正是肖克萊的到來，觸發(fā)了形成硅谷半導(dǎo)體工業(yè)的創(chuàng)業(yè)連鎖反應(yīng)在肖克萊公司的經(jīng)歷使8個青年人意識到，建立一個新的公司，擁有一位合格的領(lǐng)導(dǎo)人和必要的資金也是至關(guān)重要的。一個偶然的機(jī)會他們獲得了仙童照相機(jī)與儀器公司老板費爾柴爾德3600美元的種子基金，要求他們開發(fā)和生產(chǎn)商業(yè)半導(dǎo)體器件，并享有兩年的購買特權(quán)仙童半導(dǎo)體公司的誕生1957年10月，對硅谷未來產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的仙童半導(dǎo)體公司誕生了。同時，史上第一筆風(fēng)險投資也誕生了。129費爾柴爾德攝影器材公司答應(yīng)提供總額為150萬美元，制造一種雙擴(kuò)散基型晶體管，以便用硅來取代傳統(tǒng)的鍺材料，這是他們在肖克萊實驗室尚未完成卻又不受肖克萊重視的項目。仙童半導(dǎo)體公司的成就1958年1月IBM公司向他們訂購了100個用于該公司電腦存儲器的硅晶體管。1958年底他們的小小公司已經(jīng)擁有50萬銷售額和100名員工，依靠技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，一舉成為硅谷成長最快的公司。1959年2月，TI工程師基爾比申請第一個集成電路發(fā)明專利1301959年7月他們也向美國專利局申請了專利。為爭奪集成電路的發(fā)明權(quán)，兩家公司開始曠日持久的爭執(zhí)。法院最后判決，也從法律上實際承認(rèn)了集成電路是一項同時的發(fā)明。1966年基爾比和諾依斯同時被富蘭克林學(xué)會授予巴蘭丁獎?wù)?，基爾比被譽為“第一塊集成電路的發(fā)明家”，而諾依斯被譽為“提出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”的人。1969年1311964年仙童半導(dǎo)體公司創(chuàng)始人之一的摩爾博士，以三頁紙的短小篇幅，發(fā)表了“摩爾定律”。預(yù)言：集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，將會以每18個月翻一番的速度穩(wěn)定增長，并在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢頭。仙童半導(dǎo)體公司營業(yè)額近2億美元，這在當(dāng)時算是天文數(shù)字。1967年132當(dāng)初約定，費爾柴爾德?lián)碛袑ο赏雽?dǎo)體的決策權(quán)，并有權(quán)在八年內(nèi)以300萬美金收回所有股份。由于發(fā)明集成電路使仙童的名聲大振，公司強(qiáng)制回購了8個創(chuàng)始人的股權(quán)，由缺少對長遠(yuǎn)效益專注的職業(yè)經(jīng)理人打理，并抽調(diào)大量利潤，投資大量不賺錢的業(yè)務(wù)，挫傷了大家的積極性。仙童半導(dǎo)體與母公司矛盾加深。鼎盛時期危機(jī)來臨133故步自封的仙童公司已開始不再符合最初仙童8個初創(chuàng)人的價值理念。仙童的殞落大批人才精英，又紛紛出走公司銷售額下滑到不足1.2億美元1968年1969年曾經(jīng)是美國最優(yōu)秀企業(yè)的仙童半導(dǎo)體公司被法國外資以3.5億美元售價接管，曾經(jīng)的輝煌就此香消玉殞。134后仙童時代的硅谷生機(jī)創(chuàng)辦了阿內(nèi)爾科半導(dǎo)體公司羅伯茨、拉斯特和赫爾尼1961年離開仙童赫爾尼1964年離開阿內(nèi)爾科先后創(chuàng)辦了聯(lián)碳電子、Intersil等12家公司克萊納1962年離開仙童創(chuàng)辦了Edex以及后來知名的風(fēng)險投資公司凱鵬華盈諾依斯、摩爾、格魯夫1968年脫離仙童創(chuàng)辦了大名鼎鼎的英特爾公司135回歸到大學(xué)任教格里尼克離開仙童布蘭克1969年離開仙童曾擔(dān)任過仙童半導(dǎo)體公司總經(jīng)理的查爾斯.斯波克1967年離開仙童來到國民半導(dǎo)體公司擔(dān)任CEO，使它從一家虧損企業(yè)快速成長為全球第6大半導(dǎo)體廠商。曾擔(dān)任過仙童半導(dǎo)體公司銷售部主任的桑德斯1969年他帶著7位仙童員工創(chuàng)辦高級微型儀器公司（AMD），目前是僅次于英特爾公司的微處理器生產(chǎn)廠商。136到2013年為止，由仙童公司直接或間接衍生出來的公司共達(dá)92家，上市的30家公司市值超過了2.1萬億美元。仙童半導(dǎo)體公司是硅谷人才搖籃1980年代初硅谷大約70家半導(dǎo)體公司的半數(shù)，是仙童公司的直接或間接后裔。1969年在森尼維爾舉行的一次半導(dǎo)體工程師大會上，400位與會者中，未在仙童工作過的不到24人。最初的八位創(chuàng)始人后來曾支持的公司不下2000家。3.1.14硅谷孕育的創(chuàng)新企業(yè)1371857年法國發(fā)明家斯科特發(fā)明了稱之為聲波振記器的最早的原始錄音機(jī)，但因不能回放聲音而沒有實用價值。愛迪生獲得美國留聲機(jī)專利，隨后成立公司開始商業(yè)運用。3.2.1愛迪生與貝利納的留聲機(jī)3.2廣播電視引領(lǐng)的媒體革命1878年愛迪生的留聲機(jī)138愛迪生最初的留聲機(jī)，錄音時間短、聲音小、音質(zhì)不夠清晰、易受曲柄搖動速度的影響，且由于磨損大，每個金屬滾筒只能播放兩三次就需更換。愛迪生留聲機(jī)的特點為此愛迪生又與貝爾合作進(jìn)行改進(jìn)，加裝了一個喇叭形的音筒作為擴(kuò)音器用；用蠟紙筒代替錫箔滾筒；機(jī)箱里裝上了驅(qū)動裝置，每次只要上緊發(fā)條，就可以平穩(wěn)地自動錄放，提高了聲音的品質(zhì)1391888年德裔美國人埃米爾.貝利納再次改良留聲機(jī)構(gòu)造，使用扁圓盤狀的碟形涂蠟板作為聲音載體，同時也可以制成母版復(fù)制，這是黑膠唱片的始祖。貝利納研制成功以蟲膠為原料的唱片，發(fā)明了制作唱片的方法。世界最為知名的幾大唱片商標(biāo)，幾乎都與貝利納有關(guān)聯(lián)，因此他被稱為“唱片之父”。1901年貝利納的留聲機(jī)140錄音時，大喇叭用收集到的聲音來推動一個隨之振動的鼓膜，鼓膜帶動一個鋒利的刻刀，刻刀將變化的聲音刻到下面的蠟質(zhì)唱片基面上，最后在蠟表面鍍金形成一張可以播放的唱片。唱片播放時，鋼針劃過旋轉(zhuǎn)唱片凹凸的軌道產(chǎn)生振動，經(jīng)大喇叭放大聲音后使人聽到原來錄下的聲音。貝利納留聲機(jī)的特點愛迪生與貝利納都用聲音的強(qiáng)弱來刻錄載體溝道深淺變化來記錄聲音。缺點是，使用多次后用容易磨損載體溝道和鋼針，使用壽命較短。141磁帶錄音機(jī)1927年德國科學(xué)家波弗勞姆采用粉狀磁性物質(zhì)涂布在紙帶或膠帶上進(jìn)行錄音，這種磁帶錄音機(jī)既安全又理想。1955年美國無線電公司宣布實驗成功磁帶彩色錄像機(jī)。1982年第一張激光唱片CD誕生。其中，飛利浦公司研發(fā)光盤盤片技術(shù)和激光讀取刻錄技術(shù)，索尼公司研發(fā)數(shù)字編碼技術(shù)，實現(xiàn)將音樂信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒁訮CM編碼形式存儲于一張盤片上。142MP3的誕生1995年德國青年勃蘭登堡的博士論文中提出MP3技術(shù)，德國弗勞恩霍夫?qū)W院決定將MP3作為使用MPEG標(biāo)準(zhǔn)AudioLayer3規(guī)格音樂格式文件的后綴名。1998年韓國世韓公司推出第一臺MP3播放器MPmanF10。后來美國的帝盟發(fā)現(xiàn)了MP3的市場價值，開發(fā)出帝盟Rio300，一舉風(fēng)靡世界。盛行百年的錄音機(jī)逐漸退出了人們的生活，名噪一時的企業(yè)也隨之沉淪。電腦、手機(jī)錄制和播放音樂導(dǎo)致143錄音機(jī)的發(fā)明，實現(xiàn)了人類想往以久的回聽過去聲音、享受名家音樂、聆聽重要講話的夙愿。無線電廣播之父史特波斐德在肯塔基州穆雷市進(jìn)行了第一次試驗廣播，他兒子巴納特成第一個無線電廣播演員3.2.2史特波斐德的礦石收音機(jī)實驗1902年但錄音機(jī)只能回放過去的聲音，人們不能遠(yuǎn)程聽到現(xiàn)場直播和表演的聲音錄音機(jī)的遺憾費森登在馬薩諸塞州的國家電器公司128米高的無線電塔上進(jìn)行了一次廣播1906年144無線電廣播的工作原理聲波話筒話音信號高頻振蕩器載波信號調(diào)制器調(diào)制信號高頻放大天線發(fā)射射頻信號廣播電臺工作原理用戶收音機(jī)工作原理天線接收射頻信號調(diào)諧回路聲波信號檢波器選臺信號音頻放大音頻信號喇叭145鄧伍迪和皮卡樂德最簡單收音機(jī)天線電感線圈可變電容固定電容選臺電路礦石作二極管檢波高阻抗耳機(jī)相電容濾波電臺廣播節(jié)目射頻信號選臺信號半波信號音頻信號聲波信號146阿姆斯特朗超外差收音機(jī)的工作原理1925年，阿姆斯特朗發(fā)明調(diào)頻收音機(jī)。利用音頻信號調(diào)制載波信號的頻率，抗干擾能力、音質(zhì)好。調(diào)幅信號收音機(jī)天線AT輸入回路電容C選臺高頻信號fin本振信號f0混頻中頻信號fm中頻濾波放大檢波音頻信號fs前置音頻低通放大功率放大器喇叭發(fā)出音頻聲波147收音機(jī)的出現(xiàn)，解決的是人類遠(yuǎn)距離通過耳朵實時聽見講演者聲音的需求。在巴黎舉行的世界博覽會上，法國人白吉第一次將傳播圖像的實驗，稱之為“電視”，電視一詞被沿用至今。3.2.3電視之父的不同命運1900年人們更渴望用眼睛實時遠(yuǎn)距離看見表演者的形象與動作，這就導(dǎo)致了電視機(jī)的誕生收音機(jī)的遺憾148英國科學(xué)家約瑟夫.梅在無意中發(fā)現(xiàn)硒元素具有將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓怆娞匦裕@為人類將光信號變成電信號奠定了基本的物質(zhì)條件。1873年德國電氣工程師尼普柯夫用他發(fā)明的“尼普柯夫圓盤”，通過機(jī)械掃描方法首次進(jìn)行了發(fā)送圖像和接收圖像的實驗。1883年1、尼普柯夫圓盤149英國科學(xué)家貝爾德利用圖片和硒板的方式得到了靜止的圖像1923年貝爾德把一朵“十字花”發(fā)射到3米遠(yuǎn)的屏幕上，這是世界上第一套電視發(fā)射機(jī)和接收器1924年2、機(jī)械電視之父貝爾德根據(jù)“尼普科夫圓盤”終于制造出了第一臺能傳輸圖像的機(jī)械式電視機(jī)，這就是電視的雛形。1925年150貝爾德研制出彩色立體電視機(jī)，成功地把圖像傳送到大西洋彼岸，成為衛(wèi)星電視的前奏。1928年貝爾德與德國豐塞公司在柏林成立了第一家實驗電視臺并試播電視節(jié)目。1935年貝爾德公開展示的世界上第一臺電視機(jī)151美國人茲沃利金發(fā)明靜電積貯式攝像管，獲得了利用儲存原理制作電視攝像管的專利。1923年茲沃利金研制成電子電視模型。1924年3、電子電視之父他發(fā)明了電子掃描器，并進(jìn)一步改進(jìn)了電視攝影機(jī)。同年，杜蒙發(fā)明了陰極顯像管1931年茲沃利金研制成功新的電視攝像機(jī)。1928年他研制成功電視攝像管和電視接收器1933年被稱之為電子電視之父152美國人法恩斯沃斯向?qū)＠痔岢隽怂牡?個專利申請。設(shè)想把觀看的屏幕劃分成許多長條，就像耕田時的壟溝一樣，讓電流沿長條的各點形成黑白區(qū)域。而當(dāng)這些長條互相緊密疊加起來的時候，他認(rèn)為就可以使它們“畫”出一幅圖像。1927年4、法恩斯沃斯的遺憾法恩斯沃斯傳輸了歷史上第1張在一張玻璃片上面劃有一道線的電子電視圖像。1928年法恩斯沃斯向記者展示他的電視機(jī)時，屏幕上顯示的只是郵票大小且模糊不清圖像，但人們可以看出圖像上的物體在動。153費城富蘭克林學(xué)會邀請法恩斯沃斯公開展出電子電視。1934年法恩斯沃斯開始試驗傳輸娛樂節(jié)目。但因二戰(zhàn)，政府發(fā)布命令暫停出售電視機(jī)，這使法恩斯沃斯的希望破滅了。他在33歲時感到精疲力竭，他拼命地喝酒和服用鎮(zhèn)靜藥來緩解消沉的意志，結(jié)果最終他神經(jīng)失常了。1936年法恩斯沃斯去世，美國郵政局1983年出了紀(jì)念他的郵票。1984年承認(rèn)了法恩斯沃斯的地位。1971年154電視通信是一種單點發(fā)送多點接收的單向音視頻信號傳輸通信方式5、電視傳輸系統(tǒng)的基本原理通過無線信道傳輸?shù)碾娨暦Q無線電視通過視頻電纜或光纖傳輸?shù)碾娨暦Q有線電視。有線信道提供的信道比無線更寬，因此提供的電視頻道更多。155電視信號的通信過程攝像技術(shù)來獲取信息節(jié)目編排技術(shù)來組織節(jié)目信號處理技術(shù)來放大和調(diào)制信號電視臺發(fā)送射頻信號接收端電視機(jī)發(fā)送端利用調(diào)諧選取電視臺節(jié)目所在的頻道解調(diào)制并放大信號圖像顯示技術(shù)在電視屏上顯示圖像音頻處理技術(shù)將聲音由喇叭播放利用156（1）電視信號的發(fā)射雙通道分別放大式電視發(fā)射機(jī)共同放大式電視發(fā)射機(jī)雙伴音立體聲電視發(fā)射機(jī)電視臺的發(fā)射機(jī)雙通道分別放大式電視發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖157共同放大式電視發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖158雙伴音立體聲電視發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖159利用電視差轉(zhuǎn)臺進(jìn)行中繼接力傳輸由于無線電視臺采用只能直線視距傳輸?shù)奈⒉l段工作，當(dāng)電視臺與用戶電視機(jī)之間的距離太遠(yuǎn)時，地表的彎曲會阻擋信號，為了延長通信距離，有時還要增加電視差轉(zhuǎn)臺進(jìn)行中繼接力傳輸。160（2）電視信號的接收還原位于用戶家的電視接收機(jī)將接收的電視信號還原成可視圖像和可聽聲音信號電視接收機(jī)框圖1611902年人們當(dāng)時無法解釋馬可尼用無線電波直線傳播的信號，是如何通過彎曲的地球表面的阻擋從英國到達(dá)加拿大的。亥維賽認(rèn)為在大氣上部存在著一個帶電粒子層，它能夠把從地面發(fā)出的無線電波反射回地面。這個帶電粒子層被命名為亥維賽－肯涅利層。3.3.1亥維賽假設(shè)的電離層3.3千姿百態(tài)的無線電通信1911年1621924年愛德華.阿普頓爵士嘗試著改變英國BBC廣播公司發(fā)射機(jī)的頻率，然后在劍橋大學(xué)記錄下來所接收到的信號強(qiáng)度，以觀查沿地面直接傳播的波與從帶電粒子層反射回來的波之間發(fā)生干涉時信號的增強(qiáng)效應(yīng)。結(jié)果，接收機(jī)接收到的信號完全證實了他的設(shè)想，驗證了存在能反射電磁波的大氣電離層的假設(shè)。1631927年經(jīng)過無數(shù)次的實驗后，