[编者按]有一片无形的战场,我们看不到、听不到、感受不到。没有硝烟,没有烈焰。只有触点间瞬间进发的火花,真空玻璃管内蒸腾的电子。半导体中被顷刻放大的电流。它们是这个神秘世界的主宰。永不消逝的电波,裹挟着无数人对胜利的渴望,穿梭在空中。那么,电波作为现代战场的一件重要武器,是如何被“制造”出来的呢?历经战火洗礼后。电波的“制造厂”又发生了怎样的改变?各种信息又是如何被电波“携带”的呢,大小不一、形状各异的天线又能告诉我们什么?波段是如何划分的。不同波段的电波是否“秉性各异”?调频、调幅、超外差又是怎么一回事?本期开始刊登的系列文章将为您解读这一切。
　　
　　“电子战元年”的开创者
　　
　　1904年4月14日凌晨,几艘沙俄军舰正在旅顺港停泊。
　　但是,他们没有发现,在不远处的海岸边,一艘悬挂着太阳旗的小型驱逐舰正死死地盯着他们。
　　他们更没有发现,十几海里外,日军自意大利购进的两艘装甲巡洋舰“春日”和“日进”号正悄悄向他们开进。
　　很明显,这是日军蓄谋已久的一起偷袭行动,用巡洋舰发起炮击,前方的小型驱逐舰则为其提供校射信号。如果偷袭成功的话,对沙俄海军是一记重拳。
　　死亡的气息笼罩在港口,沙俄海军的官兵却丝毫没有察觉。终于,剧烈的爆炸声将他们从睡梦中唤醒,日军的校准射击开始了。虽然没有一发炮弹命中目标,但这只是为第一波炮击做的铺垫。抵近侦察的日军驱逐舰迅速根据弹着点位置进行校准,一份重新计算的射击诸元被送到了发报机旁。一个年轻的日本海军报务员,用略微颤抖的手拍发着这份决定战斗胜负和无数人生死的电报。
　　如果“春日”和“日进”号完整地收到这份电报,在港内停泊的沙俄军舰必将面临全军覆没的命运,被一把推进死神的血盆大口!
　　然而“命运”这个词是由两部分构成的。如果说这一天遭遇偷袭是彼得大帝海军的“命”,那么即将发生的一件事情绝对是沙俄舰队的“运”。这份电报的报头刚刚发出,就被沙俄的岸基无线电台侦听到了。一个年轻的沙俄帝国报务员,用略微颤抖的手死死按在了火花发报机的电键上。
　　人类战争史上前所未有的一刻出现了,两个舰队的战斗,悄然演变成了两个报务员的较量!
　　火花发报机在日俄战争时期还是一种比较先进的通信装备,不过交战双方的装备性能相距甚远。“乌拉尔”号巡洋舰装备的大功率电台通信距离可以达到近千千米,而日军虽然在每一艘战舰上配备了无线电,但是性能很差,通信距离都不足一百千米。在电波的对抗中,“狭路相逢功率大者胜”,天平很快便倒向了俄方。迫切等待校射电报的日军巡洋舰报务员,在耳机里听到的只是“嗒——”的噪声。日舰发射的炮弹漫无边际地砸在港口附近的海面上,激起了一道道冲天的水柱。沙俄舰队的水手们目睹了这一切,对他们的日本同行“大发慈悲”的射击精度深为惊叹。在谋杀了无数海洋生物之后,日军不得不提前结束炮击,带着歼敌数量为O的惊人战果悻悻离去。
　　这是一次载入史册的作战行动,1904年成为了电子战元年。20世纪初,火花发报机是最主要的无线电通信设备,担负起了通信装备和电子对抗装备的双重任务。那么,火花发报机是由谁发明的,又是如何工作的呢?
　　
　　智慧的火花
　　
　　故事要从19世纪末的意大利谈起。
　　1874年,一个意大利庄园主和他的爱尔兰妻子有了弄璋之喜,这对幸福的夫妇给这个小男孩取名为:古里莫·马可尼。年幼时,小马可尼的学习成绩并不好,如果照这样发展下去,他也只能是继承祖传威士忌酒厂的股份,做一个毫无建树的“富二代”。不知道马可尼的妈妈有没有读过孟母三迁的故事——多半是没有,但是马可尼最后的成功,多亏他有个好邻居。马可尼的邻居里希是波洛尼亚大学的一个物理学者,专门研究赫兹开创的“电磁射线”学(那时候还不叫电磁波),马可尼对电磁学的兴趣,就是由他而起的。
　　1895年的夏天,21岁的马可尼把他的火花发报机搬到他父亲的庄园里进行室外试验。应该说这台发报机并没有蕴含什么开创性的概念,包括他所使用的火花发射机。因为自电磁波被发现以来,有无数的发明家致力于将自己的名字和无线电通信技术一并写进诺贝尔奖的获奖名单,能提出的概念基本都提出来了。马可尼最终做的,是把已经形成的各种概念性技术尽可能实用化。1895年,他试验的通信距离是1.5千米;两年后,这个距离增加到19千米,他成立了自己的公司;1899年,电波跨越了英吉利海峡;1900年,他获得了“无线电通信技术”的7777号专利,开始向世界推广他的发明;1901年,电波跨越了太平洋,通信距离超过了3 000千米。
　　实际上,火花发报机的原理并不复杂。它包含一个高压电源,不断地为一个电容器充电,电容器两端的电压会迅速升高,直至到达火花间隙的击穿电压,于是,上万伏的高压化为一个电流脉冲,到达另一段电路。这段电路,被称为LC振荡回路,里面的电容和电感像两个“乒乓球选手”,闯入的电流脉;中就是他们的“球”,而火花间隙恰恰是他们的“发球者”。这股电流脉冲进入后会不断地在电容和电感间来回振荡,并通过天线将振荡的能量辐射出去,每秒钟电流振荡的次数就是所辐射的电磁波频率。随着电流的迅速衰减,火花间隙又蓄积了足够的高压,为下一次“发球”做好了准备。
　　但是,伴随火花的产生,大量的光和热也被释放出来。所以,冷却好火花间隙也是个问题。当我们需要更大发射功率的时候,火花间隙产生的简直是一道明亮而炙热的电弧,解决这个问题显得更为迫切。一个思路与加特林提高火炮射速的方法有着异曲同工之妙。一根炮管在数次射击后会变得非常炽热,一味提高射速是行不通的。既然单根炮管承受的热量有限,那么多几个炮管轮流射击不就可以了吗?旋转的火花间隙被设计出来,它的主体是一个金属圆盘,边缘有一圈锯齿状的电极,每两个相邻的电极都可以构成一个火花间隙,电机驱动着圆盘的旋转,散热问题也迎刃而解。
　　现在我们的火花发报机可以“嘀嘀嗒嗒”地去工作了。可是,单有发报机没有接收机是不能构成一个完整的通信系统的,接下来呈现在大家眼前的,是无线电接收机中的老前辈,它的奇妙之处在于——它是一种不用电源就能工作的电子设备。
　　
　　电子界的“低碳”一族
　　
　　看到这篇文章之前,您可能依旧认为启动任何电子设备的第一步都是接通电源。但是这种接收机必将颠覆您的看法,因为它根本不需要电源,要启动它,只需要接通天线。它就是矿石接收机。
　　一部矿石接收机是由几个部分组成的。一副天线、一个矿石检波器、一个可调谐的电容和电感构成的选频回路(即前文提到的LC回路,用在接收端时它起到选频的作用,即使到了今天,我们使用的选频电路只是把电容和电感小型化和集成化,其原理仍与