無線電發報機使用的是短波通訊，短波依靠其傳輸特性透過地波和天波傳輸，可以傳輸到地球任何地方。

傳輸距離遠。而發電報採用的是摩爾斯電碼，就是我們平時電視裡面看的軍方使用的電臺發出的“嘀嗒”聲。收到嘀嗒聲後記錄下來，在根據嘀嗒的排列組合翻譯成文字。這個時候就要用到密碼本了。根據密碼本上對應得組合就可以翻譯成電報了。

無線電發報機是早期遠距離通訊的一種手段。它的原理，簡單說就是一個高頻振盪器。這個振盪器產生的頻率可以在長波段、中波段或者短波段。透過天線將產生的高頻訊號傳輸到遠方，由接受方接收。這個高頻等幅波僅僅是傳輸資訊的載體。為此，再將一個音訊訊號(通常在1000赫茲)載入在高頻訊號上，通訊術語稱之為調製。接收方根據雙方事先約定的時間和工作頻率收到經過調製的高頻訊號後，經過檢波還原出了音訊訊號。接收方透過耳機就可以聽到對方發過來的音訊訊號了。訊號傳送方透過電鍵(其實就是一個開關)來控制音訊訊號是否載入到高頻訊號上。電鍵按下去時就有音訊訊號載入，電鍵抬起就沒有。透過間斷地按下電鍵，遠方的收報人員就可以聽到斷續的音訊訊號。電鍵短暫地按下，對方聽到的就是通常人們所說的“嘀”聲，電鍵按下較長時間，對方聽到的就是人們常說的“嗒”聲。人們根據“嘀”和“嗒”不同的組合來代表不同的資訊(例如字母和數字)，就是常說的莫爾斯電碼。經過訓練的報務員可以熟練地傳送和抄收莫爾斯電碼。雙方報務員透過一串事先約定的電碼組合(呼號)來確定對方的身份。至於電報正文一串串莫爾斯電碼代表的是什麼意思，那就涉及到密碼的加密問題了。

簡單說，就是利用低頻等幅波音訊調製高頻短波頻率，透過加密控制長短不同的電鍵，即電碼傳送載波資訊，接收一方用收信機就可以接收到。短波頻率具有傳遞距離遠的特點，技術要求不高，在過去被廣泛應用於軍事，、商業、地理、業餘愛好資訊傳遞

就像燈泡一樣，壓下電鍵電源接通燈泡亮，發出的光好比電磁波四外散去，你的眼睛好比接收機，密碼就是你們以前說好的燈光長散幾下什麼義思段散幾下什麼意思，

無線電就是波長比較長的電磁波，要了解無線電發報機的工作原理，我們必須從一個人物法拉第說起。

英國科學家法拉第最早發現了電磁感應現象，當一個導體在磁場中做切割磁感線的運動，或者導電線圈中的磁場發生變化時，電路中就會有電流產生，根據這個規律，法拉第發明了發電機，隨後各種用電器如雨後春筍般的出現，最典型的就是電燈泡、電話、有線電報、電動機等用電器相繼被髮明出來，人們從此進入了電器時代。

可是，為什麼在這些情況下磁場會產生電流呢？法拉第並沒有想清楚。因為法拉第小的時候家庭貧困，只上過兩年小學就輟學了，後期的偉大成就都是依靠對科學的熱愛和努力鑽研的精神取得的，所以法拉第在數學方面不是很強，總是喜歡用形象的方式表述物理規律，卻難以使用數學語言解釋自己的偉大發現。

這時，另一個偉大的人物麥克斯韋登場了。

法拉第是一位偉大的科學家，同時也是一個品格高尚的人，他對年輕的學者特別關心。他對麥克斯韋說：你不要只侷限於用數學解釋我的觀點，而要有所創新。在老一輩科學巨匠的鼓勵下，麥克斯韋最終成功的提出了麥克斯韋方程組，成為了牛頓和愛因斯坦之間最偉大的物理學家。

麥克斯韋指出：變化的電場可以產生磁場，變化的磁場也能夠產生電場。更為神奇的是：振盪的電場和磁場可以相互激發，向遠處傳播，形成一種類似波動的物質，並命名為電磁波。

麥克斯韋透過計算得到了電磁波的速度，恰好與光速相同，於是麥克斯韋大膽預言：光就是一種電磁波。

遺憾的是，他沒有親手證實自己預言的電磁波，1879年，麥克斯韋在劍橋病逝，年僅48歲。而在那一年，上個世紀最偉大的科學家愛因斯坦剛好出生。

科學的接力棒傳到了德國科學家海因裡希·魯道夫·赫茲手中。

赫茲在柏林大學學習時，受到導師亥姆霍茲的指導研究麥克斯韋電磁理論，並決心用實驗證實麥克斯韋的觀點。1888年，赫茲設計了一套實驗裝置：

將電池、電感和電容連線在一個電路中，並在電路兩端接入兩個距離很近的銅棒。如果閉合電路中的開關，隨後斷開開關，在電感的作用下，電路中就會產生振盪電流。而且這個電流振盪頻率很高，每秒鐘幾百萬到幾千萬次，此時兩個銅棒中間的空氣會被擊穿，形成火花，並且放出電磁波。

赫茲在另一端也放置了一套類似的裝置，只是沒有電池。赫茲小心的調節接收裝置，發現某個時刻，當發射裝置的兩個銅棒之間有火花時，接收裝置的兩個銅棒之間也有火花產生，這時候說明兩套裝置的固有頻率相同，出現了類似於機械共振一樣的電諧振現象。這個現象說明，有一種波從發射裝置傳播到了接收裝置。

赫茲仔細的研究了這種波的波長、頻率等資訊，得出了這種波的速度等於光速，與麥克斯韋的預言完全一致。至此，電磁波徹底被人們證實了。

赫茲實驗不僅證實麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電視和雷達的發展找到了途徑。我們今天一刻也離不開的手機，也是透過電磁波傳輸的。

利用無線電傳輸訊號有很多好處，比如真空不能傳播機械波，我們在宇宙中喊話別人是聽不見的，但是電磁波卻可以在真空中傳輸，所以宇航員在月球上即使距離再進也需要使用無線電通訊。無線電訊號傳輸速度非常快，如果我們從美國紐約喊一句話，即使無阻礙的傳播，北京的人聽到這句話也需要九個小時小時之後。但是無線電的傳播速度是光速，幾乎可以在一瞬間傳遍全球。而且，電訊號比機械訊號更容易進行放大和資訊處理。從電磁波發現的那一天起，人們就一直在研究如何使用無線電進行通訊。

在電磁波被發現時，人們已經發明瞭有線電報。但是這種方式面臨著諸如鋪設導線、維護保養等諸多問題，人們急需透過無線的形式進行資訊傳輸，於是無線電報被許多科學家和商人提上了日程。

對無線電報發明有貢獻的科學家有三位：美籍塞爾維亞科學家尼古拉特斯拉，義大利科學家馬可尼，俄羅斯科學家波波夫。

1893年，尼古拉•特斯拉在美國密蘇里州聖路易斯首次公開展示了無線電通訊，並於1897年在美國獲得了無線電技術的專利。然而美國專利局於1904年將其專利權撤銷。這一舉動據說是因為特斯拉太醉心於他所夢想的透過無線方式傳輸電能以造福人類的新技術，而忽視了資本家迫切需要無線電報的感受，這些資本家可能有托馬斯•愛迪生，安德魯•卡耐基和摩根等人，於是他們把橄欖枝投到了新的科學家身上，這個人就是義大利人馬可尼。

1901年，馬可尼發射的無線電資訊成功地穿越大西洋，從英格蘭傳到加拿大的紐芬蘭省。1909年，無線電第一次發揮作用，有一艘汽船由於碰撞遭到毀壞，沉入海底，由於無線電的作用，大部分船員獲救，同年馬可尼獲得諾貝爾獎，馬可尼被稱為無線電之父而為世界所知。

幾乎是在同一時期，俄羅斯科學家波波夫也發明了無線電裝置-收音機。他還在收音機上裝了天線，這是人類的第一根天線。1896年，波波夫在俄國物理化學協會的年會上，正式進行了用無線電傳輸了一段資訊，資訊內容是“海因裡希 赫茲”，以表示對赫茲的尊重。

究竟是誰第一個發明了無線電，不同的國家有不同的說法。就是在一個國家，說法也在反覆變化，比如雖然美國1904年撤銷了特斯拉的專利，轉而授予馬可尼，但是在幾十年後的1943年，美國最高法院又撤銷了馬可尼的專利，仍裁定特斯拉為無線電的發明者。無論如何，他們都是偉大的科學家，為我們的世界提供了無限的便利。

最初的無線電訊號都是以摩爾斯碼的形式進行傳輸的，這是因為摩爾斯碼將英文字母和數字都編碼成點和劃兩個狀態，編碼簡單，容易傳輸。我們經常在電影中看到戰爭片中的發報員在那裡嘟嘟嘟的按著按鈕，這就是在使用摩爾斯電碼發電報。

直到今天，在有些領域裡，依然使用著摩爾斯電碼。比如，我們熟悉的求救訊號SOS，本身並沒有任何含義，只是因為它在摩爾斯電碼中的表示非常簡單，三個點，三個劃，再三個點。所以國際無線電報公約組織就把它定為了國際通用求救訊號。

如今，我們要傳輸的訊號大大豐富了，那麼現在的無線電訊號究竟是如何進行發射、傳播和接收的呢？我們以廣播為例，解釋一下無線電通訊的具體原理。

首先，由於無線電必須頻率足夠大才能夠進行有效傳輸，比如廣播頻率多數是幾百千赫茲到幾百兆赫茲，中央人民廣播電臺經濟之聲，就是FM96.6MHz，它表示每秒鐘會有九千六百六十萬個週期。但是我們說話的聲波頻率低的多，只有幾百赫茲。我們如何才能把我們說的話變為無線電訊號呢？這就涉及到一個概念：調製。

低頻訊號是我們所需要傳輸的，就好像貨物；我們再產生一個高頻訊號，他是我們的載體，就像馬車。我們讓高頻訊號隨著低頻訊號變化，就好像把貨物裝載在馬車上一樣，這個過程就稱為調製。如果我們讓高頻訊號的頻率隨著低頻訊號變化，這個過程就稱為調頻或者FM，如果讓高頻訊號的振幅隨著低頻訊號變化，這個過程就稱為調幅或者AM。

調製好的訊號究可以進行發射了。一個電容和一個電感構成的電路稱為LC迴路，在LC迴路中會產生振盪的電磁場，向外發射電磁波。

人們研究發現：電路中的電容越小，發射的無線電頻率越高，於是為了發射高頻訊號，我們把電容的兩個板子面積減小。同時，為了讓電磁波發射的範圍足夠大，我們可以把電容器的兩個極板一個放置在頂端，一個放置在底端，這就構成了天線。我們把調製好的電流訊號載入到天線上，天線就可以幫我們把無線電發射出去了。

無線電在空中是如何傳播的呢？大家注意，由於地球是圓的，如果無線電是沿著直線傳播，就很難擴充套件到很大的範圍。人們如何讓無線電傳輸的更遠呢？一共有三種方式。

波長比較長的無線電稱為長波，長波容易繞過障礙物，這種現象稱為衍射，所以長波主要靠地波傳播。所謂地波，就是讓無線電沿著地面運動，它會自己發生衍射而彎曲，到達接收裝置。這種無線電一般用於遠端無線通訊。

波長短一些的無線電稱為中波，中波衍射能力差，不能靠地波傳播。但是，在大氣中存在著一層特殊的部位，稱為電離層，電離層可以反射中波，於是可以利用無線電在地面和電離層之間的反覆反射傳輸無線電，這種方式稱為天波。而電離層與天波傳輸的設想，最早也是特斯拉提出的。電報和廣播一般都使用天波傳輸。

波長比中波短的無線電稱為短波和微波。這種波波長很短，難以衍射，所以不能使用地波傳輸。 同時這種波容易穿透電離層，也不能靠天波傳輸。短波和微波的傳輸方式一般是直線傳播，就是透過高架的鐵塔上的中繼器將訊號一段段接收放大然後繼續傳輸。由於人造地球衛星的出現，人們更多的把這種訊號直接發射到衛星上，然後再透過衛星傳輸到地面上的另一個地點，這樣就節約了基站。

收音機上也有天線，天線是導體，無線電訊號遇到導體就會在導體上激發起同樣規律的感應電流，只是這個電流比較微弱。不過，接收天線也是LC迴路，它也存在固有頻率，如果接收天線的頻率與空間中的無線電頻率相同，就會產生電磁共振，也就是以前我們談到過的電諧振。此時天線上的感應電流最大。

比如，我們想收聽FM96.6，就把接受裝置的固有頻率調整到96.6MHz，此時電路中受到經濟之聲引起的感應電流最大，而其他電臺訊號雖然也在電路中有感應電流，但是由於沒有共振，所以電流很小。

調整接收裝置固有頻率的過程其實是調整收音機中的電容大小，這個過程稱為調諧，也就是我們生活中所說的搜臺或者換臺。

當我們接收到FM96.6MHz的經濟之聲頻道之後，是不是就可以直接把電流通向喇叭了呢？答案是不可以。因為我們接收的訊號是經過調製的高頻訊號，就好像接收了一個快遞，首先要把快遞拆開一樣。我們需要把低頻訊號從高頻訊號中檢出來，這個過程稱為解調。

我們按照與調製相反的方法，把高頻訊號過濾掉，餘下低頻訊號。再把這個訊號經過放大，通入喇叭。喇叭中的線圈在磁鐵對電流作用力下前後振動，帶動發生的膜片，我們就可以接收到廣播的聲音了。

總結起來說，廣播的過程就是：訊號經過調製變為高頻訊號，透過天線發射出去，經過各種方式到達接收端，經過調諧被接收裝置接收，再經過解調就變為了原來的訊號。

電視、手機等無線電裝置的原理是相同的。但是也有一點區別。廣播訊號一般是可以連續變化的，這種訊號稱為模擬訊號；而手機訊號一般採用數字訊號，所謂數字訊號，就是隻有0和1兩個狀態，與計算機原理相同。利用數字訊號，可以方便的實現資訊的處理和運算。

當我們享受著無線電給我們帶來的無線便利和樂趣的同時，不要忘了為這一切做出貢獻的科學家們：法拉第、麥克斯韋、赫茲、特斯拉、馬可尼、波波夫，我們也要感謝無數的工程師和敢於為新技術投資的商人們，正是他們的努力，讓我們的世界變得越來越精彩。

無線電發報機就是利用電磁波發射訊號，電磁波分長波，短波超短波，收音機的波段就根據電磁波的波長分為中波電臺，短波電臺和調頻波段。

發報機採用短波頻率，優點是傳輸距離遠，訊號干擾少，一個幾瓦功率的電臺發射的訊號就可以傳輸到一千公里外。

當年有一部電影《永不消逝的電波》裡，主人公的原型使用的電臺就只有七瓦功率，可以從上海將訊號傳到陝西延安。

但是調製在電磁波當中的密碼訊號要接受後透過預先編制的密碼再次破譯，一般都使用莫爾斯發明的密碼制式，發報機就是一臺電磁波發生器。

無線電發報機的原理是什麼？

★提及到無線電發報機與接收機的原理，還得從麥克斯韋說起，麥克斯韋是法拉第之後最偉大的物理學家。法拉第發現了電磁感應現象，但是他難以用數學形式去解釋這種現象。而麥克斯韋就用數學解釋法拉第的觀點。也就是說：變化的磁場可以產生電流，電流可以產生電場；既然電與磁是可以相互變化的，那麼變化電場也能產生磁場。1864年，麥克斯韋提出麥克斯韋方程組，他將“電”與“磁”進行了統一，而且電磁波傳播速度與光速一樣。

為了達到發射效果，當時物理學家赫茲在1886年，他透過實驗證明麥克斯韋的理論，他設計了一個正弦波振盪器，這個電路可以讓兩個金屬球週期性的發出電火花。後來赫茲又設計一個帶有缺口的金屬環狀線圈。利用電容、電感組成簡單的LC正弦波振盪器，見下圖所示

當時發現這種裝置發射距離太近，所以赫茲又發明了天線，這樣可以大大提高發射與接收距離。

★最早的無線電發射與接收是1901年12月12日。在聖約翰,紐芬蘭，在東海岸加拿大，一個團隊的人都是掙扎著舉起一根長長的天線。（發射天線是一種將高頻電流的能量變為電磁波的能量，並將電磁波輻射到預定方向的裝置。接受天線則是一個將電磁波的能量變為高頻電流能量的裝置）

暴風雨的天空，這根天線就像一個氣球矗立在空中，神奇的是它接收到了微弱的訊號——摩斯電碼中的字母S。訊號來自英格蘭康沃爾郡的波爾杜。這是第一次國際無線電廣播。

★第一次跨大西洋無線電傳輸的推動力量是義大利發明家古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)。6年來，他一直在試驗傳送無線或“無線”資訊。1901年12月，他證明無線電可以成為全世界交流的一種新方式。

今天，每個國家的廣播電臺都向數十億人廣播節目。雙向無線電連線手機、飛機與機場、船隻與海岸、宇宙飛船與地球。

最早的電報發射採用摩爾斯電碼，它利用英語的26個字母，

作為特殊符號。早期它在歷史上可是出盡風頭，是舉足輕重，歷史條件限制在1999年已經將摩爾斯電碼廢除。

★發條收音機無需供電或電池也能工作，發條帶動發電機發電，記錄下來，這叫做聲音訊號。聲音訊號與一種更強的叫做載波的訊號結合在一起。組合後的訊號會傳送到發射機，即一個高桅杆上的金屬天線，以無線電波的形式傳送訊號。無線電波透過空氣傳播到你的無線電接收器，在那裡一個被稱為解調器的電路提取出原始聲音。

知足常樂於上海2021.9.12日