弗莱明在改进无线通信系统的时候 , 遇到了很多技术挑战 。其中 , 最大的挑战 , 就是无线信号的接收 。
简单来说 , 就是在接收端 , 如何检波信号 , 放大信号 , 让信号能够被完美解读 。
放大信号大家都懂 , 那什么是检波信号呢?
所谓信号检波 , 其实就是信号筛选 。天线接收到的信号 , 是非常杂乱的 , 什么信号都有 。我们真正需要的信号(指定频率的信号) , 需要从这些杂乱信号中“过滤”出来 , 这就是检波 。
想要实现检波 , 单向导通性(单向导电)是关键 。
大家都知道 , 无线电磁波是高频振荡 , 每秒高达几十万次的频率 。无线电磁波产生的感应电流 , 也随着“正、负、正、负”不断变化 , 如果我们用这个电流去驱动耳机 , 一正一负就是零 , 耳机就没办法反应出信号 。
采用单向导电性 , 正弦波的负半周就没有了 , 全部是正的 , 电流方向一致 , 把高频过滤掉之后 , 耳机就能够轻松体现出电流的变化 。
去掉负半周 , 电流方向变成一致的 , 容易解读
在这里 , 我要先给大家介绍一样东西——矿石检波器 。
1874年 , 德国科学家卡尔·布劳恩(Karl Ferdinand Braun)发现 , 有一些天然矿石(金属硫化物)具有电流单向导通的特性 , 可以用于整流(将交流电变成直流电) 。
1894年 , 英属印度物理学家贾格迪什·钱德拉·博斯(Jagadish Chandra Bose)基于卡尔·布劳恩的发现 , 利用方铅矿(硫化铅)的单向导电性 , 制成了世界上第一个检波器——矿石检波器 。
1900年 , 美国人格林里夫·惠特勒·皮卡德(Greenleaf Whittier Pickard) , 基于矿石检波器 , 成功制造了世界上第一个矿石收音机 。这为后来无线电广播的迅速普及奠定了基础 。
弗莱明在研究如何改进无线电接收机的时候 , 采用了矿石检波器 。但是 , 他想起了之前的爱迪生效应 , 他想到——是不是可以基于爱迪生效应的电子流动 , 设计一个新型的检波器呢?
就这样 , 1904年 , 世界上第一只真空电子二极管 , 在弗莱明的手下诞生了 。当时 , 这个二极管也叫做“弗莱明阀” 。(真空管 , vacuum tube , 也就是电子管 , 有时候也叫“胆管” 。)
弗莱明发明的二极管
弗莱明的二极管 , 结构其实非常简单 , 就是真空玻璃灯泡里 , 塞了两个极:一个阴极(Cathode) , 加热后可以发射电子;一个阳极(Anode) , 接收电子 。
旁热式二极管
玻璃管里之所以要抽成真空 , 是为了防止发生气体电离 , 对正常的电子流动造成影响 , 破坏特性曲线 。(抽成真空 , 还可以有效降低灯丝的氧化损耗 。)
二极管的出现 , 解决了检波和整流需求 。但是 , 它还有改进的空间 。
1899年 , 马可尼应邀到美国做无线电通讯表演 。他的表演 , 吸引了一个年轻人的
德福雷斯特
德福雷斯特为马可尼的无线电感到着迷 。于是 , 他投递简历 , 想要加入马可尼的公司 。结果 , 遭到拒绝 。
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