无线电工作原理

看不见的无线电波通常跨越数百万公里的距离在空中传送音乐、谈话、图片和数据——这种无线电波每天都以成千上万种不同的方式进行! 虽然无线电波对人而言是看不见且完全不被察觉的，但它们却完全改变了整个社会。 无论是我们谈论的手机、婴儿监护器、无绳电话，还是成千上万种其他无线技术中的任何一种，它们都是通过无线电波进行通信的。

下面是基于无线电波的一些常见技术：

AM和FM无线电广播

无绳电话

车库门遥控器

无线网络

遥控玩具

电视广播

手机

GPS接收器

业余无线电

卫星通信

警用无线电

无线电控制时钟

还有很多很多…… 甚至像雷达和微波炉也是靠无线电波工作的。 像通信和导航卫星这些设备如果离开了无线电波就将无法工作，现代航空领域也是一样 -- 飞机要依靠十多种不同的无线电系统来工作。当前流行的无线互联网也使用了无线电，这意味着将来的生活会更加方便!

有趣的是作为核心技术的无线电却是一项简单得令人难以置信的技术。 使用几个最多价值一到两美元的电子元件，就可以制造出简单的无线电发射器和接收器。 为什么如此简单的东西却能够成为当今世界的技术基石，探索这一过程是非常有趣的。

在本文中，我们将探索无线电技术，以便使您完全能够理解看不见的无线电波是如何使如此多的事情成为可能的。

无线电简单得令人难以置信，大约在19世纪末20世纪初，正是因为这种简单使得几乎所有人都可以进行早期的实验。那么它到底有多简单呢?请看下面的示例：

拿一个新的9伏电池和一个硬币。

找出一台AM收音机，调到只能听到静音的刻度位置。

然后拿着电池靠近天线，并用硬币迅速敲打电池两端(这样可在一瞬间将它们连接起来)。

您会从收音机中听到噼啪声，这是由硬币的接通和断开而产生的。

通过用硬币轻敲9伏电池的两端，

就可以产生AM收音机可以接收的无线电波了。

电池与硬币的组合就构成了一个无线电发射器! 它不能传输任何有用的信息(只是静电)，也不能传输很远的距离(仅仅是几厘米，因为没有针对距离作出优化)。但是如果使用这种静电敲出摩尔斯电码，事实上您就可以利用这种原始的装置和几厘米之外的人进行通信!

如果想做得稍微精巧一些，可以使用一个金属锉刀和两段导线。将锉刀的柄和9伏电池的一端连接起来。将另外一根导线和电池的另一端相连，然后将导线的自由端在锉刀上来回刷动。如果是在黑暗中做这个实验，当导线的一端与锉刀连接和断开的时候就能够看到微弱的9伏电火花沿着锉刀延伸。拿着锉刀靠近AM收音机，还会听到大量的静电声。

早期的无线电学中，发射器称为火花线圈，在高压下(例如2万伏电压)可产生连续的电火花流。高压下产生大量的火花就像在火花塞中看到的一样，而它们能够传播更远的距离。现在，像那样的发射器是非法的，因为它占用了整个无线电频谱，但是在早期，由于使用无线电波的人不多，这使得它得到普遍应用并工作得很好。

在前面几节中我们看到，用静电传输非常简单。然而，现代的所有无线电都使用连续正弦波来传输信息(音频、视频、数据)。 现在我们使用连续正弦波的原因是因为有太多不同的人和设备想要同时使用无线电波。 如果有办法可以看到无线电波，你就会发现有成千上万种不同的无线电波(以正弦波的形式)围绕着你 ——电视广播、AM和FM广播、警用和消防用无线电广播、卫星电视传输、手机交谈和GPS信号等等。 如今无线电波的用途多得惊人(有关详细信息，请参见无线电频谱工作原理)。 每种不同的无线电信号使用一种不同的正弦波频率，这也是区分它们的办法。

任何无线电装置都由两部分组成：

发射器

接收器

发射器携带某种信息(可能是某人说话的声音、电视机图像、无线调制解调器的数据或其他内容)，将其编码到正弦波上，通过无线电波传输。 接收器接收无线电波，从接收到的正弦波上对信息进行解码。发射器和接收器都使用天线来发射和捕获无线电信号。

婴儿监视器几乎是最简单的无线电技术的应用。它是由安装在婴儿房间里的发射器和父母用来监听孩子的接收器组成。下面是典型的婴儿监护器的一些重要特征：

调制方式：调幅 (AM)

频率范围：49MHz

频率数目：1或2

发射器功率：0.25瓦

(不要担心不理解“调制”、“频率”等术语——接下来会做讲解。)

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