無線電報運作的秘密

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

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，

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，

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。

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”，

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，

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。