通信技术从古代的邮驿到近代邮政邮驿与邮政在我国古代，把骑马送信称为邮驿。据甲骨文记载，商朝时就已经有了邮驿，周朝时进一步得到了完善。那时的邮驿，在送信的大道上，每隔３４里设有一个驿站，驿站中备有马匹，在送信过程中可以在站里换马换人，使官府的公文、信件能够一站接一站，不停地传递下去。我国邮驿制度经历了春秋、汉、唐、宋、元的各个朝代的发展，一直到清朝中叶才逐渐衰落，被现代邮政取代。在古代其它国家也存在过这种骑马送信的邮驿制度。１４世纪时，中亚地区曾出现过一个强大而又短暂的帖木儿帝国，是由蒙古人的后裔建立的，控制着包括现在的印度、阿富汗、伊朗等地的广大地区。贴本儿帝国制订了严格的邮驿制度，规定驿使每天必须走５００里路程，而且还赐与驿使一项特权，行路中需要换马时，不论是皇亲国戚，还是寻常百姓，只要驿使提出换马的要求，都要用自己的马和驿使交换，如果柜绝就有杀头之罪。在一段时期内帖木儿的大军开疆拓土，屡战屡胜，与邮驿制度健全，信息灵通是分不开的。邮驿是官府的通信组织，只许传送官府的文件，而不允许传送私人信件。由于生产的发展和生活的需要，人们对通信的要求越来越迫切，出外经商的、做工的以及战乱年代被迫出征的战士和远离家乡逃荒避难的人们，都需要和家人亲友通信。特别是各地商人，为了互相交流商情、商谈贸易、寄递帐单等都迫切需要通信。于是民间传递信件的业务就应运而生了。大约在唐朝的时候，长安、洛阳之间就有了专门为商人服务的“驿驴”。当时还有一种叫飞钱的办法，就是各地商人可以把在长安贩卖货物挣的钱存入各地方官府驻长安的机构。这些机构发给商人存钱的收据，商人拿着收据回到地方后，再凭收据到各地方官府取钱，这样就免除了路上被强盗抢走钱财的风险。明朝初年，在西南地区出现了叫“麻乡约”的民邮机构。那时候许多外省人移居到地广人稀、土地肥沃的四川省，尤以湖北省孝感的人最多，他们虽然定居在四川，但仍很想念家乡的亲人，所以每年都定期举行集会，并推举代表，回乡探亲，同时也帮助同乡捎带书信和包裹，天长日久，就成了传统。于是人们干脆就成立了叫“麻乡约”的商行，专门负责替人传递包裹和信件，兼营货物运输。到了明朝永乐年间，民间出现了专业民邮机构——民信局。民信局的出现是民间贸易、民间交往日益发展的必然结果。民信局首先出现在著名的港口城市——宁波。那里工商业发达，是水陆交通的重镇，当地有许多人外出经商做官。当时的宁波绍兴一带人士遍布全国各地，他们之间的书信往来非常频繁，但托人转代非常不便，一封信要经过很长时间才能到达收信人手中。在这种背景下，民信局产生了。由于适应了形势的需要，所以民信局发展很快。不久，在全国各地尤其是大城市和一些沿海口岸相继建立了许多家民信局。这些民信局一般都有一定的管辖范围，路途遥远的邮件常常需要几个民信局互相合作，才能把邮件传递到目的地。当时的民信局经营范围很广，既能传递信件、包裹，也能汇兑银钱，甚至还能托运一些大件物品。民信局在清咸丰同治年间发展到了鼎盛时期，全国大小民信局多达数千家。在广东、福建的沿海地区还出现了专门为海外侨胞服务的民信局——侨批局。那时候许多穷苦百姓为生活所迫不得不飘洋过海到异国他乡去谋生，虽然身在海外，但仍心系故土，需要和家乡的亲人通信联系，也需要给家人寄回金钱和物品。民信局为了满足这些人的需要，成立了专门为侨胞办理通信和汇款业务的机构，只是因为福建方言中把“信”说成“批”，所以才叫“侨批局”。具有现代意义的邮政局——大清邮政是于１８９６年正式成立的。它是由当时霸占我国海关税务大权的英国人赫德一手创办的。他的目的并不是要帮助我国发展邮政通信事业，而是为了进一步掠夺中国的财富。以后几十年，从英国人赫德到法国人制黎、铁士兰，帝国主义列强一直控制着中国的邮政，并从中榨取了不尽的财富。但是当他们迫不得已将这项主权交还中国政府的时候，却声称中国政府反欠他们１８４万余两白银。当时，帝国主义国家侵犯我国邮政主权的另一方式是他们纷纷在中国开办叫“客邮”的机构。这些机构名义上是为在华的英、法、美、德、俄、日等国的侨民提供邮政服务，但实际上却是他们用以搜集政治、军事、经济、文化等方面情报的情报网。在帝国主义的排挤、压制下，我国的民邮组织逐渐被削弱了，并最终于１９３５年停办。只有解放了，邮政事业才真正获得了新生，在人民政府的领导下，我国邮政业务的覆盖面得到了迅速扩大。今天，不论是在城市还是在乡村，我们都能看到邮递使者为我们送信送报的身影，即使是最僻远的山区，也都留下了邮递员的足迹。另一方面，我国的邮政设备也在不断更新，汽车、火车、轮船、飞机都成了邮政运输工具，许多邮政局都安装了诸如自动分拣机、条形码识别机、报纸零售机等现代化设备，邮政这项古老的行业正在朝气蓬勃地向前发展。烽火传军情靠人来传递信息速度是很有限的，即使骑马最多也只不过每小时６０公里，所以在通信方式上进行变革是必然的趋势。早在３０００多年前，我国中原地区的人们为了防范和抵御西北边陲少数民族的搔扰，就建造了世界上最早的烟火报警通信装置——烽火台。烽火台是用石块垒成的十多米高的石堡，上面堆有柴草和狼粪，时刻都有士兵在上面值勤观察和瞭望。一旦发现敌情，夜间点燃柴草，使火光冲天；白天则点燃狼粪，因为粪燃烧时其烟垂直向上，很远的地方都能看到，故而将烽火又称为狼烟（到今天还有成语“狼烟四起”）。唐朝诗人王维曾有著名诗句：“大漠孤烟直，长河落日圆。”烽火通信系统是由许多个烽火台一个接一个串联组成，每个之间有一定间隔。每当出现紧急情况便点燃烽火，后一个烽火台看到前面的烽火信号便也跟着点燃烽火，以便通知下一个，这样从前到后依次传递，警报很快就从边关传到了内地，中原人民也就可以早早地做好抗敌准备。烽火不仅能表示警报，而且还能反映出一定的信息，比如利用燃放烟火堆数的不同，每道烟火的时间间隔的不同等就可以大致表示出来犯敌人的数目、方位等内容。只要事先规定好每种组合的定义，烽火就能传送一定量的警报信息。史书上曾记载了一个有关烽火的有趣故事。西周最后一统治者周幽王是个昏庸的国王，他不理朝政却整日沉湎于女色。他有一个爱妃叫褒姒，是个貌可倾国的美女，可是在周幽王面前却总是一副冷冰冰的面孔，不露笑脸。周幽王想尽办法也无法让褒姒笑一笑，于是便设下千金重赏以求褒姒一笑，这也就是成语“千金一笑”的由来。后来幽王手下的一个大臣出了一个主意，让幽王带着褒姒在骊山的王宫内设宴，同时命人点燃了烽火，当时各路诸候看到了烽火以为外族来侵犯镐京（西周国都）了，便纷纷带着人星夜赶来增援，到了镐京才发现被幽王愚弄了，只好一个个带兵返回。看到一队队士兵来来去去忙忙碌碌的样子，褒拟果然露出了笑脸，幽王为此龙心大悦，重赏了那名大臣。但是很快就为此付出了沉重的代价。没过多久，西部的犬戎族果然来进攻了，周幽王又使人点燃了烽火报警，但各路诸候由于上一次的教训以为又是幽王在戏弄大家，结果无一来援，西周从此灭亡。从这个古老的故事可以看出当时在各种物质条件很不发达情况下，烽火通信已经发展成了一个相当完备的系统，从周朝的国都一直通向各个诸候国，在应用中也起到了很重要的作用。以后各个封建朝代都很重视烽火这种通讯方式。秦始皇统一中国之后，进行了一项巨大的工程——修建万里长城。长城不仅是抵御北方游牧民族侵略的屏障，也是一个烽火通信系统，长城上每隔二百米左右就修建了一座烽火台。我们可以想象，当年烽火在雄伟的古长城上传递时，绵延不断、横贯千里的情景一定蔚为壮观！唐诗中有这样的句子：“孤山几处看烽火，壮士连营候鼓鼙”。秦始皇建造了万里长城后，各朝各代都在长城一线上派驻了大批军队，并且多次对长城进行维修，最后一次大规模重修在明代。今天，长城已经失去了原有的作用，但它仍然具有象征意义，一座座烽火台就象一座座丰碑展示着我国发达的古代文明，也展示了我国古代人民的勤劳与智慧。烽火通信在每一站之间是以光速传递的，所以应属于光通信一类，光的速度是每秒３０万公里，显然比马跑人行要快得多。在世界其它国家的古代历史上也有利用光来通信的记录，１０００多年前的阿尔及利亚人就曾利用巨大的铜镜反射太阳光来传递情报。古希腊的历史学家波列比曾发明一种利用光来通信的办法。他在古希腊建造了不少高塔，每相邻两塔相对的高处墙壁上都凿有５个洞，每个洞可明可暗，５个洞通过明暗不同的组合一共可有２的５次方种变化，也就是一共可以有３２种变化，希腊文一共有２４个字母，以每种组合代表一个宇母就可以完全把这２４个字母传递出去，这样一个字母一个字母的传递就可以连成完整的句子，情报也就这样一站一站地传递下去了。这种通信方式可以说是现代电报的雏型，现代电报从原理上来说和古希腊的光通信没有什么区别，只是利用的手段不同，一个是利用光，一个是利用电。会飞的“邮递员”古代的交通是很不发达的，在平原地区还好些，在多山地区通信就是一个比较令人头痛的问题了。人们非常羡慕天空中自由自在飞翔的鸟类，如果能让鸟类成为人类的邮递员，通信自然要快捷多了。鸽子是人类最早驯养的善于长途飞行的飞禽，其记忆力非常好，就是把它带到几千里以外，它也能跨越高山大川、森林和海洋，飞回自己的家。据记载，１９８０年一个葡萄牙人将一只南非鸽带到葡萄牙的里斯本，但这只信鸽从里斯本出发，经过７个月的飞行，飞越了地中海和整个非洲大陆，最后还是返回了它在南非比勒陀利亚的家，行程达九千公里。据科学家研究，鸽子的大脑对地球的磁场分布非常敏感，它能通过对磁场的辨别找到飞回家的路线。鸽子是一种非常能吃苦耐劳的鸟类，尽管一路上风餐露宿，天气又变化莫测，时而朔风呼啸，时而大雨滂沱，但它仍能一往直前，不达目的誓不罢休。有时由于自然条件太恶劣，送信的鸽子一路上水米未进，但仍会拼尽最后一点力气飞到终点。当主人拿到信件的时候鸽子也常因劳累过度而死去。历史记载中最早的信鸽通信是在公元前４３年，古罗马将军安东尼带兵围攻穆廷城。当时罗马大军里三层外三层将穆廷城围得风雨不透，困守在城内的守军根本无法派人和城外的援军取得联系。这时守军指挥官白鲁特想到了鸽子。他把告急信绑在鸽子腿上，让鸽子从空中飞过敌人的重围而把消息传送给援军。援军得到了确切的情报，终于和城内的守军里应外和，打退了安东尼的军队。近代军事史上也有应用鸽子通信的战例。第一次世界大战期间的阿尔卑斯山麓，法德两军展开了激战。有几个团的法军被数倍的德军围困在阿尔卑斯山以西的桦树林中。为了让友军得到情报前来解救，法军放出了十几只信鸽去报信。德军发现了这一情况，马上对这些信鸽进行射击。大多数信鸽被击落了，但仍有两只信鸽冒着枪林弹雨，历尽艰险到达了目的地。这几个团的法军也因此而获得了解救。战后，为了纪念这些英勇无畏的信鸽，法国人为它们建造了鸽子纪念碑。直至今天，法国人仍然十分喜爱鸽子，饲养鸽子非常普遍。许多野生的鸽子可以在广场大街上自由自在地飞翔停留，和人们和平相处。许多游客还买来了鸽子爱吃的食物撒在广场上供鸽子食用。故法国也有“鸽子王国”之称。在我国饲养信鸽也有很悠久的历史。信鸽用于通信在史书中也多有记载。公元１１２８年，南宋大将军张浚有一次视察部下曲端的营地，到了军营，空荡荡不见一个士兵，他非常恼火，就对曲端说要视察他的军队，曲端立即将所统帅的５个军的花名册递上。张浚指着花名册说我要视察第一军，曲端不慌不忙地打开笼子放出了一只信鸽，倾刻间第一军将士全副武装，飞速赶到。张浚大为震惊，又说：“我要看你的全部军队。”曲端又放出四只信鸽，其余四军也奉召赶到。不光是鸽子，大雁也能传递书信，现在还常常把送信的邮递员称为“鸿雁”。汉朝时有一个非常有趣的鸿雁传书的故事。公元１００年，汉朝大臣苏武出使匈奴，匈奴单于很欣赏苏武的才能，想迫使苏武投降匈奴，被苏武严辞拒绝。于是单于便将苏武扣下，随后把他流放到荒无人烟的北海（今贝加尔湖）去牧羊，对他说什么时候公羊生了小羊，什么时候就放他归汉。苏武在北海一带放牧十九年，虽含辛茹苦，但始终不曾向单于屈服。后来汉昭帝与匈奴和亲，出使匈奴的汉朝使者问起苏武之事，单于撒谎说苏武已经死了，但这位使者私下里打听到苏武仍然在北海牧羊，于是回去后就把这个情况报告了汉昭帝。当时的霍光想出了一个计谋，又派去一个使者并对单于说：“大汉天子喜欢打猎，有一次射下一只大雁，雁腿上系着一封信，是苏武的亲笔信，上面写着苏武还活着，现在北海牧羊。”单于听后，见无法抵赖，只好放回了苏武。虽然这只是霍光的一个计谋，但可以想象，当时一定有人已经在利用大雁传书了，否则这个故事就缺乏根据，霍光也不会想到这样的计谋，单于也不会轻信。据说现在美国德克萨斯州的一些邮局中还有近百只经人训练过的野鸭在担任“邮递员”负责送信呢。风筝传书风筝是我们祖先的一项伟大发明。它可以追溯到春秋战国时代。据说有名的木匠鲁班就曾仿照鸟的造型“削竹为鹊，成而飞之，三日不下。”墨子也曾造过“木鸢”。这些都是风筝的前身。东汉时蔡伦发明了造纸术后，才有了“纸鸢”，俗称风筝。之所以叫风筝是因为人们常在纸鸢上拴一个竹笛，放飞的时候，经风一吹竹笛就发出像筝一样的声音。风筝不只是娱乐工具，在军事上也曾起过很大作用。秦末楚汉垓下大战时，汉王刘邦将楚霸王项羽围困在垓下城。项羽的军队四面被汉军包围，粮草断绝，人困马乏，几次突围都没有成功。为了瓦解楚军士气，汉王命人夜晚在城四周的高空放飞风筝。风筝上安放了竹笛，夜风一吹，笛声凄凉，汉军士兵又和着笛声唱起了楚歌。城内楚军以为楚国已被汉军攻占了，再也无心恋战，纷纷出城向汉军投降。项羽虽然带着几百人冲出了重围，但自觉无颜再见江东父老，终于自刎于乌江之畔。史书上也记载了真正利用风筝通信的例子。《新唐书》上写了这样一个故事：公元７８２年，唐朝节度使田悦发动叛乱，带兵包围了临洛城，朝廷派马燧前去救援，但田悦的军队封锁得很严密，无法与城内守军取得联系。这时守军将领想出了一个巧妙的办法，让人把联络用的信件绑在风筝上，向援军驻扎的方向放飞。叛军看到风筝明白了守军的意图，于是纷纷向风筝射箭，无奈风筝飞得太高，叛军鞭长莫及。守军和援军联络上后，里应外合，很快打退了叛军，解了临洛之围。音响通信在人类对客观世界的认识过程中，７０％的信息是通过视觉器官——眼睛获得的，２０％是通过听觉器官——耳朵获得的，其余百分之几的信息，是由触觉、嗅觉、味觉等器官获得。因此在通信形式的开发上，利用声音进行通信也是非常有潜力的。在现代通信中，电话利用的就是听觉器官。古代在音响通信方面也进行过许多尝试。比如我国古代战争中，两军交兵，往往要用声音来传递命令，如击鼓进兵，鸣金收兵等。这是因为打仗时敌我双方混战在一起，人员交错，靠人来传递命令是很困难的，而战鼓一响却可以一呼百应。在现代的军队中，我们仍能看到利用声音来传递信号的情形。比如进攻时由号手吹响嘹亮的冲锋号，夜晚睡觉时吹熄灯号，早晨吹起床号等。在古代，由于没有文字、交通也不方便，所以音响通信就利用得更为普遍。非洲的一些土著部落几乎每家都有长鼓和象牙号，很多大小事情都靠击鼓来联系。各部落都有一套相当复杂的“鼓语”，不同的鼓声，不同的鼓点就代表了不同的意思。部落里甚至有专门负责击鼓的人员，他们传递信息时必须准确而熟练，不然就会闹出笑话。有一次，刚果河畔的奥尼可部落的西萨玛村有一对年轻人要举行婚礼，负责传信的鼓手是个新手，由于不熟练以至传错了消息，大家都以为是有人在办丧事，于是纷纷带着祭品赶来了。１９世纪末，英国殖民主义者入侵苏丹国，苏丹人奋起抵抗，并在首都喀士穆打败了英军。这一喜讯立即通过鼓声传遍了全国上下。苏丹的近领埃塞俄比亚也曾利用鼓声报信的方法发布全国紧急动员令，号召全国各地人民做好战斗准备，迎击入侵的意大利军队。在现代生活中，声音的利用仍然是通信的一个重要手段，一些有特定含义的信息可以通过特定的声音表现出来。例如救火车、救护车、警车等专用车辆在执行紧急任务时拉响警笛，使行人车辆及时闪开以便顺利通过；又如在门上装上门铃，当客人来访时按响电铃可以通知主人等，数不胜数。从广义上讲，人类的语言功能也属于音响通信的范畴。视觉通信机在通信方面具有现代意义最初的发明是１８世纪末法国工程师克劳德．查佩发明的视觉通信机。视觉通信机原理最早是英国物理学家罗伯特·胡克提出来的，他建议把字母和有关的编码符号挂在高处的木框架上，使远处能接收到，但胡克并没有把他的想法付诸于实践。一百多年后，法国青年查佩开始研究这一课题。１７８９年，查佩终于成功地研制出了一套视觉通信系统。这套系统在以后几十年间不断地得到改进，在电报和电话出现之前，在整个法国及全欧洲许多地区都可以见到它的踪影。查佩的视觉通信系统是由许多高塔组成的，塔项上坚立着一根木桩，木桩上安有一根水平横杆，横杆可以绕着中点转动，并且在桩下可以用绳索使横杆转成不同角度，水平横杆的两端还安有一个垂直臂，也可以利用下面的绳索控制垂直臂使其转动，这样水平横杆和垂直臂的不同位置和角度就形成许多不同的形状。查佩事先规定好每种形状代表一个字母或单词，于是信息就可以通过通信机传递出去了，每一个塔上的值班人员用望远镜观察后就向后传递，这样一站接一站一直传递到终点。这种通信机的最高速度可以达到每分钟１７０英里，在当时已经是相当惊人的。查佩的发明为社会所接受却不是一帆风顺的。１７８９年，查佩带着他的发明来到了首都巴黎，并在那里进行了公开的试验，可是当时的王室和贵族对他的发明根本不屑一顾。失望中查佩只好又回到了家乡。直到１７９２年法国资产阶级革命取得成功，查佩才带着他的发明再次来到巴黎。当时的革命政府正在全国范围内同封建王朝的军队作战，需要能快速传递军事情报的通信工具，所以对查佩的发明很重视，拨出了专款帮助他建立视觉通信系统。查佩在建立通信站的过程中又遇到了许多意想不到的困难，包括一些人为的破坏，直到１７９４年才在巴黎和里尔之间建成了一条全长２１０公里的通信线。当年的８月１５日，第一份报文从里尔发往巴黎，这份军文向政府报告了革命军夺取莱奎斯诺的消息。两个星期之后，巴黎又欣喜地收到了另一份关于收复康德的报文。不久从巴黎到施特拉斯堡的第二条通信线建立起来了，而后通向全国各地的其它线路也随之建立起来，查佩的视觉通信系统在法国得到了普及。正是在这套系统的帮助下，拿破仑的军队能够密切协作打败了数量上占据优势但通信不畅缺乏配合的英国、荷兰、普鲁士、奥地利、西班牙等国组成的联军。查佩的通信机在战争中获得的巨大的成功迅速影响了欧洲其它国家乃至美洲大陆。１７９４年开始，英国海军部建设了几条专供海军用的通信线路。１８００年美国在马撒葡萄园和波士顿之间建立了一条１０４公里长的视觉通信线路，专门用于传递航运消息。普鲁士、荷兰等国也建立了类似的线路。但是查佩的通信系统在使用中暴露出的缺陷也越来越明显。首先这套系统需要建立许多个中继站，需雇用大量的工作人员管理、维持这套系统，要耗费大量资金，普通公民根本无法使用，只能用于传递军事情报和重要的官方公文。即使如此仍然是不堪重负，视觉通信系统最完善的法国最后也到了无力维持停止其工作的地步。面对这种情况，发明者查佩的内心十分痛苦，最后他实在无法忍受，竟在１８０５年自杀了。其次，视觉通信系统很容易受天气的影响，在夜间或者有雨、雪、雾的天气条件下就无法使用。这些因素都影响了视觉通信机的发展。后来，出现了电报电话等电气通信方式后，视觉通信系统就被淘汰了。但是查佩的通信机在某些特殊的领域仍然应用了很长时间。在无线电通信出现之前，船舶间仍然使用通信机进行联系。铁路上用的时间更长一些，在铁路车站的两边有用于传递信号的信号臂，其结构类似于查佩的通信机，它是在一根立柱的顶端装上能够活动的木板，木板横放时表示路轨上没空，列车不要进站，板竖放时表示可以进站。这种装置一直使用了一个半世纪之久，才被红绿灯所取代。现代通信的先导一个画家的故事——有线电报１８３１年，英国科学家迈克尔，法拉弟发现了电磁感应定律，这是一项具有划时代意义的发现。这一定律的通俗解释是：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线运动时，导体中就会产生电流。根据电磁感应定律研制出的发电机使人类找到了获得廉价而强大电能的途径，真正把电从实验室解放出来，使电服务于包括通信在内的社会各行各业。１８３２年１０月份的一天，有一艘名叫“萨丽”的邮船从法国勒阿弗尔港起航向美国纽约驶去。这是一次普通的航行，也是一次重要的航行。正是这次航行，改变了一位艺术家的生活道路，也改变了世界通信史。这一天，吃罢晚饭，许多旅客聚集在餐厅中闲聊。这时一位年轻人走到餐厅中间，从提兜里拿出了一块马蹄形的铁块放在餐桌上，铁块上绕着许多铜线。旅客们都好奇地围过来观看，那位年轻人把铜线两端接到电池上，铁块产生了一股神奇的力量，将周围的铁钉、铁片一下子都吸在了铁块上，而当年轻人切断电源后，铁钉、铁片又都掉了下来。这个年轻人叫杰尔斯·杰克逊，是美国波士顿的青年医师，但他却热衷于对电学的研究。当时法拉弟刚刚发现电磁感应定律没多久，人们对电和磁还非常陌生。杰克逊见旅客们对他的演示非常感兴趣，就开始滔滔不绝地向人们介绍起电磁学来：“女士们，先生们，这叫做电磁铁，缠在铁块上的导线有电流通过时，铁块就会产生磁性，而且缠绕的线圈越多，电流流过导线时电磁铁的磁性就越强。还有一点值得注意，无论导线有多长，电流都会在瞬间通过。请记住，人类就要启用一种无穷的力量，不久科学将创造电的奇迹，我们的生活也将为之改观。”这些听众中间有一位著名的画家，叫塞缪尔·莫尔斯，杰克逊医生的一席话深深打动了他，一个新奇的想法在他的大脑中产生：如果让电流沿导线传递信号，岂不是在瞬息之间就将可以消息传到了千里之外？这一想法的出现使他再也不能平静。在强烈的发明创造欲望的激励下，莫尔斯毅然放弃了绘画事业，投身于电通信的研究之中。他在写生薄上端端正正地写下了“电报”两个字，立志完成用电流传递信息的伟大使命。这时的莫尔斯已经４０岁了，在绘画领域也取得了很大的成就，曾经为美国总统阿伯拉罕，林肯画过像，但他对电磁学却一无所知。人们常说“人过三十不学艺”，莫尔斯４０岁了还要改行，岂不是太冒险了？许多人都认为他疯了，但莫尔斯自己却不为所动。他开始从头学习电磁学知识，经过半年多的努力终于初步掌握了电磁学理论。于是他将自己的画室改成了实验室，开始夜以继日地进行电报机的实验。但实验进行得并不顺利，三年时间过去了，莫尔斯面对的仍然是一次又一次的失败。他的积蓄用光了，生活陷入了困境，只好又重新回到纽约大学艺术系任教，靠绘画来解决生计问题。尽管如此他仍然毫不动摇地从事电报机的研制，他几乎把绘画挣来的每一分钱都用在购买电学工具和材料上了。功夫不负有心人，在度过了无数个不眠之夜后，一个全新的思想终于酝酿成熟，一条新路终于闯了出来。莫尔斯在日记中写道：“只要能让他不停地跑十英里，我就能让他跑遍全世界。骤然切断电流，就能够产生电火花。电火花就是一种符号；没有电火花则是另一种符号；没有电火花的时间长短又是一种符号。这样，就有三种符号可以组合起来，代表数字与字母。它们的适当组合，就可以代表全部字母。这样，文字就能够由电线传送出去。其结果是我们就一定能够创造出可以在相隔遥远的两地迅速地互通信息的、可以记录的新机器！”莫尔斯的上述思想体现在他自己编制的莫尔斯电码中。电码由“点”和“划”构成，所有英文字母都可以用“点”和“划”的组合表示出来。莫尔斯对“点”和“划”做了严格规定：以“点”的长度为基本单位，一个“划”占据三个“点”的长度，“点”与“划”之间间隔一个“点”的长度，字母与字母之间的间隔为三个点的长度。为了使编码尽量做到科学合理，他对报刊上的常用字作了大量统计，还向印刷工人请教，把最简单的电码组合分配给日常生活中使用频率最高的英文字母。如字母“ｅ”用“．”表示，字母“ｔ”用“一”表示，字母“ａ”用“．－”表示，而那些使用率较低的字母则用较复杂的组合表示。尽管莫尔斯有了一个非常好的设想，但在具体设计中，仍有许多棘手的技术难题需要解决。这时候一位精通机械技术的青年技术技师艾尔雷德．维尔向莫尔斯伸出了缓助之手。在维尔的帮助下，莫尔斯终于实现了他的梦想，１８３７年第一台莫尔斯电报机研制成功，１８３８年莫尔斯在美国进行了专利注册。为了使电报机投入实用，莫尔斯带着他的发明到了华盛顿，向国会提出申请，建议提供资金，架设实验电报线路。但是这项提案被目光短浅的议员们否定了。莫尔斯失望地高开了华盛顿，回到纽约时他的口袋中只有１元钱了，莫尔斯的生活又一次坠入了贫困的深渊。但他并没有放弃自己的追求，他一边靠卖画勉强糊口，一边又在不停地为自己的发明奔走呼吁。是金子终究会闪光的。１８４２年美国国会在科学界舆论的强大压力下，终于重新通过了莫尔斯的申请，为他提供３万美元，在华盛顿与巴尔的摩之间，架设四十英里长的实验性电报线路。这时的莫尔斯已经穷得连去华盛顿的火车票都买不起了，只好向他的学生借了５０美元，买了套新衣服，就匆匆赶往华盛顿去架设世界上第一条实用电报线路去了。经过一年多的努力，电报线路竣工了。１８４４年５月２４日，这是一个具有历史意义的日子。在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯对应邀前来观看的科学家、政府官员和新闻界人士介绍了电报机的原理。然后，他亲自操作电报机向四十英里以外的巴尔的摩发出了第一份电报。在巴尔的摩的助手维尔立刻就收到了电码，将电码译成电文只有一句话：“上帝创造了何等的奇迹！”尽管在莫尔斯之前人们也研制出了多种电报装置，但都缺乏足够的实用性，真正得到推广普及的还是莫尔斯电报机，所以说莫尔斯是电报发明史上的第一人。莫尔斯的发明揭开了人类通信史崭新的一页，通信从此进入了电子时代。莫尔斯也因为他的卓越贡献和百折不挠的奋斗精神得到了世界人民的尊重和敬仰。１８５８年欧洲许多国家为表彰莫尔斯的功绩联合给了莫尔斯一笔４０万法郎的巨额奖金，莫尔斯的家乡纽约市的人民也在市中央公园内为他树立了一座雕像。电信的巨大作用在实践中不断地得到了证实，因此电报事业以突飞猛进的速度向前发展。以美国为例，到１８６６年，电报公司已经拥有２２５０个分局，电报线路总长也达到了３１２万公里。欧洲也是如此，１８４５年法国建成了第一条电报线路，１８４６年奥地利、匈牙利和比利时也先后架设了电报线路。以后，欧洲各国相继发展了各自的电报事业，电报网逐渐贯穿了整个欧洲大陆。早期的电报业务以铁路的用量最大，但很快其它部门也认识到了电报可以给他们带来巨大的效益。商业用户可以通过电报很快地了解到外地交易市场的贸易情况；政府机构可以通过电报了解到其它国家和地区的政治、经济情报；普通民众可以通过电报了解到自己亲属朋友的状况。电报还有一个大的用户就是报社。英国路透通讯社的创始人朱利叶斯．路透就是一位对电报这种新型通信工具非常热心的使用者。他利用电报线路发送了大量政治、经济、科技等方面的新闻，他的通讯社也因为快速、准确的报道而享有盛誉。传真机的历史电报机只能对文字进行传递，当我们要传递语言无法写清的图纸相片或传递亲笔手迹时，电报机就无能为力了。这时候另一种通信设备就可以大显身手了，它就是传真机。平时我们常在报纸上看到诸如“新华社传真照片”之类的文字，这表明照片是新华社驻外国或外地的记者在照好后，利用传真机发回来的。如果没有传真机只靠邮政运输的话，快则三五天，慢则半个月，那时候再刊载在报纸上新闻就成了“旧闻”。传真机的历史并不晚于电报机。早在１８４３年，也就是莫尔斯的第一条电报线路还没有架好的年代，苏格兰电气工程师亚历山大．贝恩就发明了第一部传真机。贝恩的传真机是利用电磁激励摆锤进行扫描，摆锤顶端装有电刷，通过摆锤往返摆动，扫描出用金属写在发报台上的文字。接收时则使金属电刷在浸有淀粉溶液的纸上扫描，通过化学反应产生有色的记录。１８４８年贝克韦尔进一步发展了贝恩的传真技术，他最突出的贡献就是发明了滚桶扫描技术，这一技术直到今天仍在应用。１８５７年法国人凯斯利在巴黎至里昂、巴黎至马赛之间进行了传真通信实验，实验的内容是相片的传送。这以后的半个多世纪的时间里，传真技术一直没有什么大的进展。原因是一些关键器件，比如光电转换器件、信号放大器件尚未具备或很不完善。直到三极管、光电管、辉光管等被研制出来以后，传真机才真正走出了实验室，进入了实用阶段。１９２５年，美国电报电话公司的贝尔实验室采用真空管技术和光电管技术研制出了实用型的传真机，并且在第二年开办了横跨美洲大陆的有线相片传真业务。贝尔实验室的传真机原理是这样的：发送端将发送的图像卷在传真机的滚筒上，滚简一面旋转一面横向移动，光点在图像上逐行来回扫描，并覆盖整个画面，这样图像就被分解成了若干个连续的小点。光点照射在图像深浅不同的部位反射出强弱不同的光，反射光被光电管接收并转换成强弱不同的电信号，再经调制和放大发送到传输线路上。接收端则起着合成图像的作用。输入的信号经放大、解调后，加在辉光管上，再转换成强弱不同的光点。接收机上也有一个滚筒，滚筒的旋转与移动与发送端同步。该筒上装有感光记录纸，辉光管转换的光点照射在感光纸上。由于滚桶做同步的旋转和移动，所以记录纸被逐点逐行感光，并形成一个与发送图像相似的传真图像。传真机的作用在第二次世界大战中充分显示出来。新闻报社争相采用传真技术传递新闻照片，后方人民因此能够及时看到前方将士战斗的情况。所以，二次大战之后传真技术进入了一个迅猛发展的时代。传真机通俗地说就是“远程复印”。目前传真机的发展趋势是：传递速度越来越快，传递的图像越来越清晰，操作方式越来越简单，设备越来越小巧。传真机可以分成下面几类：真迹传真机真迹传真机多用于传送文件、资料、图表和真迹电报等。它只有黑白两种颜色，一般办公用传真机都属于这一类。真迹传真机有单路和多路之分，单路真迹传真机只占用一个电话话路，它的缺点是传输速度较慢。多路传真机虽然传送速度得到了提高，但信号占用频带又较宽。如１２路真迹传真机要占用１２个电话话路，６０路真迹传真机则要占用６０个话别。总之它们各有优缺点，具体使用哪种应当根据实际需要决定。相片传真机相片传真机是目前国内、国际通信中广泛使用的一种静止图像通信手段。例如报纸上的“传真照片”就是利用相片传真机进行远距离传送的。相片传真机除了传送“黑”、“白”信号之外，还能传送“深灰”、“中灰”、“浅灰”等多种色调，使相片表现出色调深浅层次来。相片传真与真迹传真还有一些不同的地方：相片传真机的扫描密度更高，传送图像的清晰度也就更高；相片传真机一般要用专用的传真相纸接收，采用湿法显影，接收完毕要到暗室里冲洗后才能得到所接收的图像。真迹传真则直接在普通或专用纸上记录接收、显示。因此相片传真比真迹传真费时、费事。现在已经有公司研制出了更高级的彩色相片复印机，它传递的图像更清晰、更准确。报纸传真机报纸传真机是一种大型、高速的传真机。它把原版报纸从一个地方传送到另一地方，然后在当地制版、印刷、发行。一份６版的《人民日报》采用６０路报纸传真机约半个小时就可传送到边远城市，使那里的订户当天就可以看到《人民日报》。总之，传真技术仍然有很大的发展潜力。随着现代通信的发展，它在我们生活中的作用也越来越重要。贝尔的骄傲——电话的发明电报发明以后，自然有许多人想到，能不能用电流传递声音呢？但在技术上这比传递电报信号要困难得多。传递电报基本上是一个电的过程，发送和接收的都是电码，也就是长短不同的电脉冲；而传递声音则需要声电转换和电声转换过程，发送时先要将声音转换成连续的电信号，接收时还要再将电信号还原为声音。最早进行用电传声实验的是法国科学家布素尔。１８５４年巴黎博览会期间，布素尔用一根导线将远在两地的两块容易颤动的薄板连接起来，并通以电流。这时，他在一块薄板的近侧发声，使声浪振动薄板，薄板的振动又使导线上的电流断断续续地传到远处的另一块薄板上，这块薄板就会得到同样的振动而发声。他的实验虽没有完全成功，却起到了很大的示范作用，并向我们揭示了用电传声的基本原理。声音的本质是空气的振动，用电传声就是要把这种空气的振动转变成电流或电压的变化，再通过电线传送出去，接收时再把电流或电压的变化转变回和发送时同样的空气的振动，发出声音。１８６０年，德国科学家李斯仿照人耳的结构成功地制作了一套送话装置，并且用它发送了一段音乐。这套送话装置在美国纽约展出时，引起了人们的极大关注。李斯教授把他的装置命名为Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ，英语中电话一词由此而来。但这种电话机还很不完善，由于送话器产生的电流是不连续的，所以传过来的声音也就断断续续，听不清楚。尽管如此，李斯的尝试仍然是电话发明史上跨时代的重要一步，为后来的发展打下了坚实的基础。今天，我们在莱茵河畔的法兰克福市仍可以看到一座为表彰李斯对于电话发明做出的杰出贡献而建立的纪念碑。在李斯之后，电学领域涌现了两个杰出的发明家，一个叫亚历山大·格雷厄姆·贝尔，另一个叫伊利沙·格雷。这两个生活在同一时代的发明家并不相识，他们各自独立地发明了电话机，并为发明权的归属问题打了十几年的官司。贝尔１８４７年出生在英国北部城市爱丁堡。他的祖父和父亲都从事聋哑儿童的教育工作，所以对声学很有研究。受他们的影响，贝尔从小就迷恋上了语音学。贝尔２３岁那一年，全家移居到了加拿大，以后又移居到美国马萨诸塞州的波士顿定居。在这里贝尔继承了父业，在波士顿大学里担任语言生理学教授，继续从事对聋哑人的教育工作。后来他和父亲一起开设了一所聋哑学校。在学校里那些聋哑儿童有耳朵却听不见声音，这使善良的贝尔感到很难过，于是他产生了发明一种仪器的念头，他希望这种仪器能使聋哑人“看”到别人在说什么。贝尔的设想并没有取得成功，可是他在实验时却发现了其它一些东西。他在许多实验中发现了一个有趣的现象：当开启或关断铜线圈中的电流时，线圈由于振动就会发出声音。这是一个非常普通的现象，许多人在实验中都曾经遇到过，但谁也没有对它做进一步的思考，只有贝尔敏锐地感觉到了它的价值。一个大胆的想法在贝尔头脑中产生：“电流可以使线圈振动而发出声音，那么能否利用电流来传递人说话的声音呢？”尽管这个念头只是一闪而过，但贝尔却把它牢牢抓住了，再也没有放走它。于是贝尔改变了研究方向，开始进行电话的实验。开始时，实验并不顺利，尽管贝尔反复改进他的装置，却仍然一无所获。这是因为贝尔只是个语音学教师，虽然他有着丰富的声学知识，对电磁学却所知甚少。这时候，一些讽刺、挖苦的议论也出来了，一位有名的电报技师就曾用嘲笑的口吻对贝尔说：“阁下真是异想天开，电线怎么能传递声音呢？只要稍微懂点电学常识，就不会有这种想法，我看你还是先学点电学知识吧。”就在贝尔感到最困难并且自己都有些动摇的时候，一位电学大师给予了他热情的鼓励和坚定的支持，贝尔才得以沿着自己的发明道路继续走下去。这个人就是约瑟夫·亨利，高频电磁振荡现象的发现者。１８７５年３月的一天，贝尔带着他的设想来到了华盛顿，登门拜访了大名鼎鼎的亨利。贝尔向亨利介绍了自己的想法，亨利听过后很为这个年轻人的热情所感动，他鼓励地说：“贝尔先生，你有一个伟大的设想，干吧！”贝尔又问：“但是先生，我缺乏电学知识，机械知识也不很精通。”“学吧！”亨利教授拿出李斯的电话机模型给贝尔看，鼓励贝尔去发明一个更完善的电话机来。“干吧！”“学吧！”这两个字给了贝尔巨大的力量和坚定的信心。贝尔后来回忆说：“如果没有亨利先生的鼓励，我恐怕早已经支持不下去了。”由此我们可以看出亨利这位伟大学者的高尚品德，他不因贝尔只是一个对电磁学缺乏了解的年轻人，就认为他的想法荒唐可笑，而是给予了充分的肯定和支持。如果亨利对贝尔的想法不加思索地加以否定，那么世界通信史也许就不会是现在这个样子了。实际上，世界上曾有许多有才华的青年，就是因为没有遇到象亨利这样的名师的指点，因而没能充分展现他们的才能，并最终湮没在了芸芸众生之中。贝尔满怀信心地回到了波士顿，他找来了一位名叫托马斯．沃森的青年电学技师来做他的助手。两个人一边学习，一边实验，又开始了电话机的研究工作。两个人在两间简陋的小屋里，一边画草图，一边制作样机，每天都不停地干到很晚。几个月过去了。他不知试过了多少种方案，效果仍然不理想。１８７５年６月的一天，一次偶然的事故为他们打开了胜利之门。事情是这样的：这一天他们分别在两个屋子里进行实验，沃森那间屋子的机器上一根弹簧突然被粘在了磁铁上，沃森过去把弹簧拉开，这时贝尔发现另一间屋子的机器上的弹簧也跟着振动起来，并发出了声音。这个偶然事件象流星划破夜空一样，一下子照亮了贝尔困惑多时的头脑，他产生了一个新的构想：如果对着铁片说话，声音就会引起铁片的振动。在铁片后面放上一块绕有线圈的磁铁，铁片振动时就会在导线中产生时大时小的电流。这个振动电流顺着导线传到另一端，会使一块磁铁同样振动起来，并发出声音。这样，一方的话音就可以传到另一方去了。贝尔将他的想法告诉了助手沃森，于是两个人开始制作起新的电话装置来。１８７６年３月１０日，是具有纪念意义的一天。这一天，贝尔和沃森象往常一样，早早地来到实验室，进行他们新的一天的工作。他们刚刚把线路拉好，贝尔一不小心，浸泡设备的硫酸溅到了腿上，他痛得忍不住大叫起来：“沃森，快来帮我！”另一个房间中的沃森竟从电话中听到了贝尔的喊声，他简直不敢相信自己的耳朵，急忙跑过来向贝尔报告了一这情况。贝尔忘记了腿上的疼痛，亲自跑到另一房间试听，果然听见了沃森发出的声音。贝尔万分激动，他们终于获得了成功。成功来的是那么的突然，却又是那么的必然，坚持不懈的努力终于获得了回报。一时间，所有的苦恼、所有的艰辛、所有的痛苦在这巨大的喜悦面前都显得微不足道了。“沃森，快来帮我！”就是这句求助声成了人类利用电话所传递的第一句话。贝尔在给他母亲的信中写道：“对于我来说，这是一个重大的日子，……朋友们各自留在家中，不用出门也能互相交谈的日子就要到来了”。１８７６年５月，美国在费城举办纪念独立一百年博览会。贝尔把他刚刚发明出来的电话机带到了博览会。开始人们并没有注意到这个不起眼的小东西，直到博览会的最后一天，巴西国王彼德罗应邀前来参观，国王对贝尔的发明很好奇，就拿起听筒放在耳朵上，“国王陛下，欢迎您来参观。”当他从听筒里听到声音后不禁大声惊呼：“啊！我的上帝，它说话了！”国王的喊声一下子惊动了整个博览会上的人们，电话机成了人们关注的中心。经过专家们的鉴定，电话机成了这届博览会最重要的成果。博览会的评委之一威廉·汤斯森爵士写道：“……有了这种设计精巧、功效显著的装置，我们完全可以满怀信心地期待着贝尔先生将给我们带来传送话音的方法，可以将欢声笑语尽情地通过导线送入数英里之外的千百只耳朵里。”通过这届博览会，贝尔和他的电话机一下子名声大噪，但仍有很多人对电话机存有偏见和疑虑，以为电话只不过是和儿童玩具差不多的东西。电报公司怕害电话机的出现会影响电报的地位，对贝尔的发明竭力诋毁。面对种种非难，贝尔毫不气馁，他心里只有一个想法：让事实来说话。为了推广他的发明，贝尔在美国各大州以及世界各地奔走宣传，巡回表演。甚至新婚的蜜月旅行期间也不忘带上他的发明去给英国女王演示。在他不遗余力的努力下，人们终于逐渐认识到了他的发明的巨大作用。到了１８７８年，贝尔在波士顿与纽约之间架设了世界上第一条３２０公里长的长途电话线，电话开始进入千家万户，为广大民众服务。１８８０年，贝尔电话公司成立了，电话事业得到了迅猛的发展。到１９１０年，仅在美国电话机数量就已经超过了７００万部。在世界各地，我们到处都可以听到电话铃声。正如贝尔自己所说，电话是“永不间断的歌声。”贝尔因为他的杰出贡献和高尚的品格，得到了全世界人们的敬仰。１９２２年８月２日，７５岁的贝尔去逝了。在为贝尔举行葬礼期间，全美国２０００万部电话全部沉默了，人们以此来表示对这位伟大发明家的哀悼和怀念。直到今天，在波士顿司法大街１０９号当年贝尔发明电话的房间门口，还钉着一块铜牌，上面写着：“１８７５年６月２日，电话在此诞生。”贝尔电话机的原理到底是什么呢？为了能说明清楚，我们先来谈一谈声音是怎么回事。我们可以说是生活在一个声音的世界里，无时无刻、无处无地不存在着声音。弹奏乐器可以发声，机器发动可以发声，物体碰撞也可以发声，为什么呢？因为他们有一个共同的特性——振动。如果我们用手去摸正在发声的物体，比如刚刚敲过的铜锣或正在响着的电铃，我们就会感觉到它的振动。可见声音是物体振动产生的。声音又是怎样传播的呢？是靠空气作为媒介。当物体振动时会不断推动周围空气运动，也就是说物体把振动传递给了周围空气，于是这种振动就在空气中传播开去，就象在平静的湖面上投进一粒石子，水波就会以石子的落点为中心向四周湖面传播开去一样。当空气的振动传到我们耳朵里时，耳内的鼓膜也随着振动起来，周围的神经感受到这种振动并把它传到神经中枢，于是我们就听到了声音。为什么不能直接利用声音进行通信呢？因为声音在空气中传播能量损耗很大，不能传播到很远的距离。我们有体会，当说话人距离较远时，他的声音也就模糊不清了。现在我们来看一看贝尔电话机是怎么工作的。贝尔的电话机可以分成两部分：送话器和受话器。送话器上面盖有一片薄薄的有弹性的金属膜片，膜片下面是装有导电粒子的金属盒，金属盒并不直接与导电粒子接触，而是通过中间的导电粒子才能接通。导电粒子有一个特性：当他们之间的接触比较疏松时，导电能力就减弱，对电流的阻力增大。我们对着送话器说话时，声波产生的压力使金属膜片产生振动，膜片下面的导电粒子也就随着膜片的振动时紧时松，它所呈现的电阻也就时小时大。如果在送话器两端加上恒定电压，根据欧姆定律Ｉ＝Ｖ／Ｒ，Ｉ是电路中电流，Ｒ电阻，Ｖ是电压，那么流过导线的电流就会随着导电粒子电阻的变化而变化，也就是随着膜片的振动而变化。从根本上说，就是随着我们人说话声音的强弱声调的高低而变化。这种电流的变化就可以通过导线传递到较远的地方。受话器内部也有一个金属膜片，安置在一块马蹄形电磁铁上。当送话器产生的振动电流沿导线传递过来后，就要流过电磁铁上的感应线圈，变化的电流就会使电磁铁产生变化的磁场。由于受到电磁铁变化的吸力，金属膜片会产生和电流振荡频率相同的振动，并激起周围空气振动，因而还原出说话人的声音。电话的改进贝尔发明的原始电话机，技术还非常粗糙，听筒里传来的话音很不清楚。因此，这种电话机很快就得到了改进。首先是大发明家爱迪生和休斯改进了导电粒子的成份，他们采用的是从烟煤中提取的碳精粉。碳精粉是导电体又具有良好的弹性，很适合用来做导电粒子。采用了这种新材料碳精粉后，电流对声音的变化变得更加敏感了，因此，用电话交谈时语音也就清晰了许多。语音变成电信号后，就由电信号来传播，但电信号经过长距离传送会不断地损失能量。当传送距离较长时，受话器收到的电信号已经相当微弱，由此微弱的信号转变的声音就模糊不清，怎么办呢？很明显，要设法减少电路中信号的衰减。人们在早期采用的办法是给电路增加电感。增加电感的想法最早是在１８８７年由英国人奥利弗．亥维赛提出的，在此之前，人们一直认为增加电感会影响信号的传输效果，但亥维赛不拘泥于传统的观点，大胆创新，这种精神是难能可贵的。纵观科学发展史，许多伟大成就都是对那些似是而非而人们又习以为常并被奉为金科玉律的陈旧观念的反叛而取得的。亥维赛建议的实践者美国科学家普平在电话电路上每隔大约一公里串接一个加感线圈，这样经过无数次“加感”，电信号的衰减明显减少了。而且，电缆也可以做得细一点了。１９０６年美国人德．福雷斯特发明了真空三极管，三极管的作用就是将电信号进行放大，因此也就找到了一种更好的解决线路中信号衰减问题的办法——在线路中安放电话增音机。因为“加感”是有副作用的，信号经过“加感”电路时，频带的边缘会发生变化，结果是语音变得失真，但增音机的出现使得这种现象得到一些改善。早期的电话机属于磁石式电话机，主要由送话器、受话器、手摇发电机、电铃、干电池等几部分构成。通信的电能是由自备的干电池提供，而振铃电能则由手摇发电机提供。我们在许多古老电影中都看到过这样的镜头。在打电话时，先取下话机，然后用力摇动手柄，之后再进行通话，这就是用手摇发电机摇响受话方的振铃。因为这种手摇发电机上有两块永久磁铁，所以把它称作磁石式电话机。这种电话机由于不需要外接电源，所以在那些没有交流电的偏远地区或者在军事上的用途还是很大的。后来，美国科学家安德斯设计了一种新的电话机，这种电话机不用自带电池，也没有手摇发电机，所用电源由电话局统一供给，我们称这种电话机为共电式电话机。共电式电话机和磁石式电话机相比，结构简单，成本也相对降低。电话机发展到今天，经历了几代人的不断更新和完善，无论在其性能、结构以及外型方面都发生了很大变化，几乎找不到“始祖电话机”的影子啦。电话新秀随着科学技术的发展，出现了各种各样的不同功能的新型电话机。录音电话和录号电话当你的朋友有急事要告诉你，但你又恰好不在，这时如果有另外的人在场，接了电话，并把你朋友的话转达给你，这当然很好。但如果在电话机旁没有人该怎么办呢？有办法，只要有一部录音机就可以了。录音电话机很简单，只需要电话机上加一个录音机和一个控制电路就可以了。在你外出前，将录音机的按纽按下后，你在外面就可以安心做其他事情了。此时，有人打过电话来时，录音功能会自动启动，告诉来电话的人“主人不在家，请留言”这时对方只要把所要讲的内容对录音机说就行了，录音机会自动录音。对方挂机后，录音机也会自动关闭。你外出归来，只要按下放音按纽，录音机就会放出你不在家期间别人打过来的电话内容。还有种比录音电话机更简单的话机，便是录号电话机。录号电话机功能比录音电话机少，结构也相应简单，只能记录来话人的电话号码。当有人给你打电话，你又不在时，在振铃响过１５秒后，你的录号电话机就会向发话人发出一种特殊信号，这时发话人再将自己的电话号码重拨一遍，录号电话机就能把他的号码记录下来并存在存贮器中。当你回来时，按下某一按键，显示器就会把存贮的电话号码显示出来。这种电话机可以连续存贮多个电话号码，以便你能及时和来话人联系。电视电话和书写电话一般电话机只能闻其声，不能见其人，怎样才能使电话机既是“顺风耳”又是“千里眼”呢？电视电话满足了我们这一愿望。电视电话都配有显示器和摄像机，显示器可以把对方的形象显示出来，而摄像机则把你摄下来，通过传输线，在对方屏幕上显示出来。如果亲友间多年未见，利用电视电话，就可以达到虽然远在天边却犹如近在咫尺的感觉。有了电视电话机，可传送的信息就更加丰富了。在电视电话的基础上还发展出一种会议电话系统。不同地点参加会议的人不必聚集在一起，只要在各自的电视电话会议室便可以开会了。电视电话会议也需要显示屏幕和摄像系统。显示屏幕可以把其它地区参加会议者的影象和资料图表显示出来，摄像系统则把本地会议情况拍摄下来并传递出去。这种会议电话大大节省了与会者的时间和精力，也节省会议经费，更重要的是它能较快地召集起会议，交流信息，并把信息及时传递到各方。电视电话尽管非常方便，但并未得到普及，原因之一就是成本较高，需要配置显示器和摄像机；原因之二是它占用的频带较宽，因为它既要传递声音又要传递图像，一部电视电话要占用上百个普通电话话路。还有一种电话是书写电话，它相当于是电话机、书写机和传真机的组合。书写电话机有两个机箱，一个是书写机箱，一个是电话机箱。书写机箱配有特制的书写笔，用这种笔在书写纸上能把在电话中讲不清楚的图文内容写下来，收话的书写机就会同时显示出你写的内容。这种电话机还有一个特殊的用途，即供给不能听声音的聋哑人“通话”。也许它的这种特殊用途，会使它在庞大的电话机市场中永远都占有一席之地的。投币电话和磁卡电话我们在大街上经常可以看到的电话亭，一般都是投币式公用电话，这些电话机不用派专人值班管理。无论什么时候，只要把规定的硬币投入插孔，你便可以通话。显然，它给我们的生活带来了很多方便，也减轻了电信部门的管理负担。现在的西方国家正在广泛使用的一种更为先进的无人管理的公用电话机——磁卡式公用电话机，只需购买一张磁卡，就可以多次通话。普通的投币式电话机有一些不方便的地方，比如打电话的人常常因为身上没带足够的硬币而只能打几分钟。要想继续打电话，必须不断地向插孔内投硬币，这对于长时间通话的人显然十分不方便。磁卡式电话机所用磁卡就象计算机的磁盘一样记录有通话的信息。将磁卡插入插孔后，电话机内的逻辑电路就会检查卡片上的通话信息，看一看还有多少通信时间，然后接通通话回路，允许用户进入通话状态。通话结束后，电话机从磁卡上自动消去这次通话所用时间，并把磁卡退还给用户，如果通话期间，这张磁卡的时间即将用完，它就会提前１０秒种发出催促音，告诉用户抓紧时间通话或更换新卡。无绳电话无绳电话，顾名思义受话器手柄没有绳和话机相连接，打电话时可拿着受话器手柄远离话机，有效距离可达１００米。这种电话机，由于没有导线束缚，所以用起来很方便。无绳电话实际上就是小型无线发射机和话机的结合体，它和普通电话机的区别在于要通过安装在手柄上的发射机将信号发送给话机，然后才能进入市话网。无绳电话发展到今天已经是第三代了，第一代无绳电话叫ＣＴ－１，只能在家里或办公室里特定的话机上使用。第二代产品叫做ＣＴ—２，这个系统在室外公共用场所设有专用基站，持有人可以在这些专用基站附近使用无绳电话。ＣＴ－２，有一缺点，只能呼出不能呼入，也就是只可以给别人打电话，而不能让别人给自己打电话，需要配置一个无线寻呼机，才能双向通信。目前瑞典爱立信公司推出了新一代无绳电话ＣＴ—３，这个系统可以双向通话，但价格比较昂贵，还不适合推广普及。无线通信技术赫兹的准备无线电诞生的年代正是科学技术高速发展的年代，各门学科都在不断地出现一些神奇的新发现。尤其是在电学方面，更是取得了史无前例的成就，发电机、电动机、电灯、电唱机、有线电报、有线电话，如此种种简直令人目不暇接。但这一切也仅仅是电磁学大发展的开端，而通信史上的又一宏伟篇章——无线电通信已经由赫兹的实验拉开了序幕。我们知道有线电报需要敷设传输电缆。当两地相距较远的时候，电缆还要穿山越岭，跨洋渡海，工程十分巨大，而且很难把电缆铺设到那些偏僻的、环境恶劣的地区。不仅如此，有线通信还有一个限制，它只能在固定的线路上使用，而在移动的物体上，比如船舶、火车、汽车就不行了。怎样才能丢掉电线这条尾巴呢？象许多发明、发现一样，这个课题也因为人们的需要而成为许多人研究的对象。这时候赫兹已通过实验证明了电磁波的存在，而电磁波能够跨越高山峻岭、大漠和海洋，不受阻挡地在空间传播。如果能让电磁波携带信息，在两地间传送，不就可以摆脱导线的限制了吗？许多有识之士都想到了这一点。就在赫兹完成他的验证实验的第二年，他的一位朋友就在信中向他问起了电磁波在通信上的应用价值。尽管当时赫兹在电磁波方面做了开拓性的工作，但他对电磁波的了解也并不全面。另一方面作为一个理论物理学家，他对应用科学重要意义还缺乏足够的认识，所以对于朋友的建议他在回信中予以了否定。赫兹的观点在以后数年间对电磁波的发展起了很大的影响。在这期间，电磁波只被认为是物理学上的一个突破而对待。尽管许多大学都添置了赫兹的实验装置，但在人们眼里它只是一个物理实验，很少有人想到它的应用价值。但是真正有价值的东西是不会被永远埋没的。１８世纪的最后几年，出现了一批敢想敢干的年轻人，他们头脑中没有传统观念的束缚，只有对真理的执着追求，因而成功地完成了电磁波从实验室走向应用领域的转变。这批年轻人中有两个杰出代表，一个是意大利人马可尼，另一个是俄国人波波夫。２１岁的无线通信探索者——马可尼马可尼从小就是一个很有独立见解和独创精神的人，当他还是少年时就制作了许多种神奇的装置，显示出超人的才华。马可尼的母亲是个爱尔兰人，父亲是富有的意大利商人，小时候他常常随母亲坐船飘洋过海去英国甚至是北美探亲访友。旅途中，当船只航行在一望无际的大海上时，常常遇到一些意想不到的麻烦，可是又无法和陆地及其他正在航行的船只取得联系。于是，他常常想，能不能找到一种通信工具，当船在海上航行时，也能和陆地取得联系呢？这种想法一直记在他心里。１８９４年，２０岁的马可尼由于一次偶然的机会在一本电磁杂志上读到一篇介绍赫兹研究电磁波的文章。这篇文章唤醒了马可尼少年时代的幻想。如果使用电磁波传递莫尔斯电码，不就可以不再被电缆束缚吗？他说服了父亲，并从他那里得到一切财政支持。于是他开始在意大利波伦亚他父亲的庄园里进行无线电报的实验。马可尼依靠自己在发明方面的天份和勤奋的工作，经过一次次电磁波的发送和接收实验，没过多久，居然就能在１４０公尺的距离间进行通信了。这一成功大大增强了马可尼的信心。经过进一步的改进，到１８９５年夏天，他在父母住宅的楼顶和１．７公里远处的山丘之间进行了通信实验，并取得了成功，这时马可尼也只有２１岁。马可尼设计的无线电发报装置如图所示，这个装置很象当年赫兹的实验装置。当按下莫尔斯电键时，线圈两端就会产生瞬时高压，于是两个金属小球间就会迸发出电火花，这些火花产生的电磁振荡就会通过天线向外发射电磁波。这种最原始的电磁波发射器后来被称为“火花振荡器”。马可尼的无线电报接收装置采用了法国物理学家布兰利的发明成果——粉末检波器。粉末检波器有一个很细的玻璃管，管中装有细小的金属屑，两端各有一个电极，当有电磁波传过来时，在两端的电极上产生感应电势，金属屑会互相吸引而彼此粘结起来。于是检波器呈导电状态。粉末检波器还有一个自动敲击装置，在没有电磁波信号时，金属屑往往仍保持粘连状态而不能马上分离。敲击装置能自动敲击以产生振荡使瓶内的金属屑得以马上分开。马可尼的收报装置如上图所示，当粉末检波器接收到信号而导电，电报机上就有电流流过，并会自动在电报纸上打出莫尔斯电码的“点”和“划”来。这样发射端发出的莫尔斯电码文就可以在接收端反应出来。杰出的贡献——跨洋通信马可尼在取得了初步成功之后并没有停步，因为当时的通信距离太短，还无法进行商业应用。１８９６年２月，年轻的马可尼离开了祖国意大利，来到了当时的世界科学的中心地带之一伦敦，继续进行他的无线电通信研究。在伦敦他得到了英国邮局的工程师的帮助。１８９７年５月，利用风筝做天线，他的无线电报的距离已经扩大到１０多公里。又过了几个月，马可尼成立了自己的公司——英国马可尼公司，开始在通信领域进行商业活动。１８９８年夏天，马可尼首次将无线电报用于商业活动，他从爱尔兰海的一个小汽船上向德国首都柏林报告一场赛船比赛的情况。不久，马可尼在扩大传送距离方面取得了突破性进展，他发现了发报机和收报机之间谐振的重要性，于是在试验装置中加入了耦合器——一个调谐线圈，大大增加了无线电报的传输距离。１８９９年，马可尼成功地实现了跨越４０公里长的英吉利海峡的无线通信。马可尼开始将他的无线电通信设备装置在远洋轮船上，第一艘配备无线电报台的是美国邮船“圣保罗”号。以后无线电报在海洋通信上发展很快，俄国的波波夫也在为俄国海军装备无线电台。特别是１９１２年，当时世界上最豪华的巨型客轮“泰坦厄克”号下水后首次航行到加拿大纽芬兰岛附近海面时撞到冰山而沉没。撞到冰山后，“泰坦尼克”号不断利用无线电报台向外发送“ＳＯＳ”求救信号，但是距离最近的一艘轮船上由于役有安装无线电报台，所以不知道这一灾难的发生，而等到出事时距“泰坦尼克”号比较远的另一艘轮船收听到呼救信号并最终赶到出事地点时，只救起了７００多名乘客。这场大悲剧中死难者创记录地达到了１５００多人。这场灾难使人们认识到无线电通信对于轮船航行的重要性。因此，国际无线电会议规定，凡出海航行的大型轮船必须配备无线电通信装置。当然这些都是后话，现在我们再看看马可尼的研究工作的进展。马可尼完成了跨越英吉利海峡的无线电通信后，信心大增，又一个雄心勃勃的计划在他的头脑中诞生了。那就是，让电信号跨越波滔汹涌的大西洋！当时大西洋海底已经敷设了连接欧洲和北美的海底电缆，但海底电缆的容量有限，并且由于人为事故和自然灾难的发生，海底电缆常常遭到破坏，而重新敷设又需要庞大的工程费用。所以，如果马可尼的设想能得到实现，人们将会受益无穷。但马可尼的大胆设想并没有得到多少人的支持，一些理论权威嘲笑马可尼的计划是一个狂妄而无知的计划。当时人们对无线电波的传输了解不多，许多学者都认为无线电波是沿着直线传播的，而地球又是圆的，所以无线电波传输不了多远，就会沿着直线飞离地球，根本不可能跨越大西洋后还能接收到电波信号。面对这么多顽固的反对者，马可尼再次显示出了他不因循守旧、敢于向传统理论挑战的勇气。他坚信无线电波一定可以实现长距离通信。马可尼制造了一套功率更大的振荡器和一个更灵敏的接收器。１９０１年底，马可尼带着他的试验装备赶到了加拿大的纽芬兰，他的助手则留在英国。他准备作出一项献给刚刚来临的２０世纪的伟大创举——实现跨越３７００公里大西洋的无线电通信。１９１０年１２月１２日是通信史上又一个不平凡的日子。这一天马可尼静静地坐在纽芬兰一座小山的钟楼里，手拿无线电听筒准备接收英国的助手发来的无线电信号。不巧这时突然起了风暴，接收机的天线被刮断了，眼看联络的时间就要到了，怎么办呢？马可尼急中生智，找来了一个风筝，并把它放飞到四百公尺的高空当作天线，很快联络的时刻到了。这是一个激动人心的时候，只听到筒里传出了三声微弱的“滴嗒’声，成功了，马可尼立即被一股巨大的喜悦所包围，一些理论家所宣称的无线电通信的禁区被他彻底打破了。马可尼成功的消息，立即轰动了整个世界，人们在通信领域又发现了一块新大陆，通信事业由此进入了一个崭新的阶段。马可尼这位给无线电通信带来光明的人也以其卓越的贡献而名垂青史。１９０９年他获得了诺贝尔物理学奖金。在马可尼成功地完成了跨越大西洋无线电通信后，无线电事业开始以前所未有的速度向前发展。特别是二极管和三极管的发明更是大大推动了无线电的发展。早在１８８３年，大发明家爱迪生在改进白炽灯泡时就发现了“爱迪生效应”，也就是热金属发射电子的现象。但爱迪生本人并没有体会这一发现的重大意义。１９０４年，在马可尼公司当顾问的英国科学家弗莱铭利用“爱迪生效应”发明了可以用于检波和整流的第一只电子管——真空二极管。二极管的作用是当二极管上加有正向电压时，它就导通；而在二极管上加上反向电压时，它就截止。二极管出现后很快取代了收报机中笨重的粉末检波器，大大提高了收报机的灵敏度和可靠性。１９０６年，美国无线电工程师德·福雷斯特在真空二极管的阳极和阴极间又插入一个控制电极——栅极，研制成功了能放大电信号的真空三极管。二极管和三极管的发明在无线电发展史上是革命性的贡献。由于发射信号可以放大，接收到的信号也可以放大，所以无线电通信的传播距离也就增加了许多。移动电话——大哥大、二哥大无线电话主要是由发射机和接收机组成。如果发射机和接收机的位置是固定的，那当然很好办，只要发射的功率足够大，能够覆盖接收机所处的区域就可以了。移动通信的困难则在于接收机的载体一般是处于移动之中的，如果接收机随着载体超出发射机的覆盖范围就不行了。陆地上使用的移动通信装置比如汽车用无线电话、手持机、无线寻呼机等采用分区制，即把一个城市或更大的区域划分成许多小区，每个小区都有一个基站，基站实际上就是一个大功率发射台（当然也有接收系统，移动电话一般都是双向的，即既有发射功能又有接收功能，也就是既能讲又能听），通过基站与这个小区里需要得到服务的移动电话取得联系。各基站又与一个总的控制局联接，并受总局控制。控制局再通过交换机和电话局与市内电话网沟通。分区方式有许多种，最主要的一种是蜂窝状小区制，相邻的小区使用的频率并不相同，以避免互相干扰。但控制局通过计算机系统能随时侦察出移动电话的位置。当移动电话从一个小区进入另一个小区时，控制局能自动切换它所使用的频率而不会引起通信的中断。所以采用六边形的蜂窝状分区方式是因为这种方式覆盖面积最大，重叠面积最小，必要的频率数也最少。六边形组合的优越性蜜蜂是体会最深的。它们建成的六边形的蜂房是一种在使用建筑材料一定的情况下，建筑面积最大的建筑形式。所以人类对蜜蜂的建筑技巧常赞叹不已。当然也还有一些其他的分区方式。比如火车无线电话采用的分区方式就比较简单，由于火车是在固定轨道上行驶，只要把铁路线分成相等的若干区域，每个区设一个基站，装有一套无线电收发电报机就行了。和蜂窝状分区一样，也要设一个（或几个）中心局对基站进行控制，并负责火车从一个区进入另一区时的频率转换。还有一种被称为“二哥大”的集群电话，它只有一个大区，而并不分成许多小区，大区内有一个或几个功率比较大的中央基站，但它的覆盖范围有限，用户数量也不是很多，比较适合于大型工厂、煤矿、公安部门等内部使用。可爱的ＢＰ机当你走在大街上或者乘坐公共汽车的时候，常会听见“嘀嘀……嘀嘀……”一阵悦耳的蜂鸣声。是什么东西在响？有人管它叫“电蛐蛐”。实际上，这是一种无线电找人工具——无线寻呼机。不知是因为它的振铃声接近于“Ｂ——，Ｂ——”的声音，还是因为它的绰号是ＢｅｌｌＢｏｙ也就是“带铃的仆人”，大家都管它叫ＢＢ机。在我国，许多人把它叫做ＢＰ机。ＢＰ机只能接收无线电信号，不能发送信号，所以是单方向的移动通信工具。普通型的数字寻呼机，外型小巧，比一包香烟还小，可以很方便地放在衣袋中或者别在腰间。一旦收到寻呼信号，它会发出几声轻微的“Ｂ——，Ｂ——”声，提醒人注意。为了不干扰别人，也可以关上声音开关，寻呼机内会发出一阵阵机械振动，就像按摩器那样的轻微颤动，只有携带者本人才能感觉得到。寻呼机收到信号后，液晶屏幕上会显示出一些阿拉伯数字和英文字符，它们表示电话号码和简短话语。显示英文字符，中国人用起来不方便，于是又有了汉文显示ＢＰ机。这种ＢＰ机不但能显示电话号码，同时还可传输简单信息。有些专业台还可以发布一些专业信息，如农业寻呼台发布当天的粮食价格和蔬菜、种子的价格等。到了夏天，人们通过ＢＰ机可以知道西瓜的价格。这种ＢＰ机因具有多种功能，受到普遍的欢迎。目前有各种各样的ＢＰ机，光是它的外型就有十几种。有的像一个袖珍日记本，小巧玲珑；有的像一张卡片，十分轻便；也有的像支圆珠笔，可以插在衣袋里；有的甚至做成胸花、项链，可挂在胸前。还有的和手表合为一体，可带在手上，平时计时，有人寻呼时又成了个ＢＰ机。下面是一个女孩寻呼朋友的通信过程。女孩通过有线电话拨了寻呼台的号码，电话接通后，她告诉话务员她要寻的ＢＰ机号及自己的姓名和电话号码，然后挂机等候。寻呼台的话务员马上将以上信息输入计算机，发射机便在计算机的控制下，向空中自动发出呼叫信息。你可能会问，既然寻呼台发射的无线电波能覆盖一定的区域，那么，这一区域内的ＢＰ机为什么只能收到对自己的呼叫，而收不到寻呼其它人的信号呢？原来，各个ＢＰ机都有自己的号码，贮存在寻呼台的计算机中。寻呼台发出的信息带有这个号码，只能启动相应的ＢＰ机，对别的ＢＰ机没有作用。这就像邮递员，按照用户的门牌号送信，不会错的。女孩的朋友听到“Ｂ——，Ｂ——”声音后，打开显示开关，屏幕上出现了要求回电的号码。于是，她的朋友就可以在附近找部电话，来和女孩通信。我国公共寻呼台号码是１２６和１２７，也有一些专业寻呼台，号码是７位数或者６位数。１２６和１２７都是公用台，但是使用方法有不同。１２６台是由话务员应答接续的，它是人工寻呼台；而１２７则是由计算机控制的，叫自动寻呼台。上面女孩便用的是人工寻呼台。如果通过１２７台寻呼，电话接通后，听到的只是事先录好的提示语，如“请继续拨号”等。接着你就要把需寻呼的号码通过手中电话机的按键发出去。寻呼台的计算机收下这些信号后，经过核对，就在无线信道中发出寻呼。有的寻呼设备还可和家里的电话机相联。电话铃响后经过一定时间如果没有人接，打来的电话就会自动转到寻呼台。寻呼机体积小，重量轻，而且价格便宜，使用方便，这使它在各个行业得到了广泛应用。医生到病房巡诊时，身边可以携带ＢＰ机。假如手术室有急救病人，需要医生立即返回，可以使用ＢＰ机呼叫。如果还需要助手、护士、麻醉师等配合，寻呼台的特殊寻呼功能——群呼，就会“一声令下”，召集所有被寻呼者，而不必个别通知了。建筑工地的指挥员和工程师经常在现场工作，配备寻呼机后无论他们走到哪里，只需有急事，都可以通过寻呼台找到他们。在大饭店里，人们可以通过内部寻呼台找到服务员或饭店领班。商店和公司的经理可以通过寻呼台，找到在外办事的采购员。寻呼机也可以开展漫游业务，这和移动电话中的漫游差不多。当你到外地出差时，不必担心别人找不到你，因为人们可以通过当地的寻呼台呼叫你。如今拥有ＢＰ机的人越来越多，在城市的各个角落都会听到ＢＰ机发出的声响。人们常自豪地拍着腰间的“电蛐蛐”说：“有了它可真方便！”在日本西部南部的一个牧场里，连奶牛也配上了ＢＰ机。牧场主为了便于管理牛只，想出了使用寻呼机的奇招。放牧时，每头奶牛的脖子都挂上一只ＢＰ机，当ＢＰ机发出呼叫声时，奶牛闻声便会“自觉地”从牧场回到牛棚。汽车电话现代生活中，人们有不少时间是在车上度过的。如果把无线电话安装在汽车上，人们就可以充分利用路途中的时间进行通信联系。据说，最早使用汽车电话的是美国警察。他们为了在巡逻和追捕罪犯的途中和总部联系，就把无线电话安装在警车上。后来，消防车也装上了无线电话，这样就能在路途中或者救火现场向总部报告火情，请求增援。火灾现场的有线通信设施常常被大火破坏，所以车载电话在消防工作中往往发挥了十分重要的作用。随着汽车电话技术和无线电元器件技术的不断发展，许多运货卡车、出租车、急救车以及私人汽车也相继安装了汽车电话。公路管理部门也离不开汽车电话。如果某个路段发生了交通事故造成车辆堵塞，或者洪水冲垮了道路，交通警可以在现场用汽车电话指挥周围几公里之内的汽车绕道行驶。救护车上的电话更是必不可少的。在汽车开往医院途中，医生可以向医院报告病人的情况，向资深医生请示急救措施，同时通知医院根据病情做好准备工作，一旦救护车到达就可以不失时机地进行正确的救治。繁忙的采购员在旅途中，可与公司的经理洽淡业务。公司的推销员不但可以在途中与他们的顾客通话，还可以跟妻子商量晚餐的菜肴。外出旅行的人还可以给旅馆挂电话，登记住宿，安排就餐。出租汽车上安装了电话，便于管理部门指挥调度车辆，提高车辆的周转率，减少了空驶里程。汽车电话都有一个小型控制器，上面有拨号键和开关，还有一个送受话器。控制器通常在司机室内，与仪表、收音机等装在一起，收发机安放在座位下面，不会妨碍乘客的活动。天线装在车顶。现在我们来给市内电话局的某个用户打电话。拿起汽车电话上的手机，即送受话器，当手机离开叉簧时，发射机发出一个信号，基地台收到这个信号后，由终端机自动选择一个空闲频道，并由基站发射机通知汽车电话可以拨号。当听到拨号音后，就可以拨对方的电话号码了。拨号脉冲经过基地台、汽车电话局，接通当地电话交换机。通过电话线路，就接通了当地的有线电话。当对方拿起送话器时，汽车电话交换机中的计费器开始计费。如果所有的频道都有人占用，我们从叉簧上取下手机时，汽车电话主机面板上的“占线”灯就会发亮，同时耳机中传来占线忙音，只能挂机等待。使用汽车电话，和使用普通电话一样，十分方便。船舶电话在无线电通信的最初阶段，有一个海上追捕罪犯的真实故事，它向全世界证实了无线电通信具有有线通信所不可取代的重要价值。１９０１年７月，英国通缉的杀人犯克里平博士登上了从安特卫普开出的加拿大邮船“蒙特罗斯”号，打算逃到国外。这个神秘的旅客和他的“儿子”引起了船长的怀疑。他利用船上的无线电报与岸上的公司取得了联系，公司已经接到了警方的通缉令，在复电中详细地描述了犯人的特征，并且告诉船长，克里平身边的一个男孩实际是他的女秘书装扮的。船长立刻断定这个神秘的旅客就是在逃的通缉犯，于是公司马上通过有线电话向警方报警。最高检察官德鲁立即从伦敦出发，乘一艘快艇“劳伦提克”号，前往加拿大逮捕罪犯。这时通过无线电全世界都知道大西洋上正在进行着一场惊心动魄的追击，而这两个逃犯却毫不知情，并确信没有人知道他们的身份。而当他们在加拿大刚刚上岸，就落入了法网。随着移动通信技术的发展，海洋通信不仅使用无线电报，而且早就用上了无线电话。这些无线电话广泛地用于业务联系，定时报告船位和进出港日期，听从陆地调动指挥。船上的海员还可以利用无线电话在遥远的大洋向陆地上的亲属说点悄悄话，使得寂寞的海上生活多了一些温暖和欢笑。安全通信历来是海上移动通信的重要内容。在海上航行的船舶，随时会面对着风浪、暗礁、浅礁以及船舶碰撞的危险。船舶电话给船员们带来了更多的安全。海上的气象预报是船舶通信不可缺少的内容。因为海上的飓风对船只威胁最大，世界上每年都有船只因受飓风的袭击而翻船沉没。所以沿海各国组成了海上无线通信网，定时向船舶发布各个海域的气象资料。船舶电话和汽车电话一样，是把无线电话安装在船上，沿岸设立基地台，使无线电波覆盖沿岸海面。为了增大船、岸之间的通信距离，一般都将基地台安装在地形最高的地方。如果船上的海员想与家人通电话，船舶电话就把电波发射到基地台，经中继线传至陆地有线电话局：通过电话局的线路即可把家里的电话接通。船舶装载的货物总是很多、很杂。在进入一个国家的海关时，报关是很麻烦的事，要费很多时间。现在有了船用电话，在海面上就可以提前几天通过船用无线电话信道及无线电终端设备把船上的货物清单、船员和乘客名单一一报告海关。当然这是通过计算机的数据通信完成的，不能靠人用嘴念。等到船只进港，一切手续齐备，可以大大节省时间。航道电话飞机上的无线电通信，最早始于第一次世界大战。飞机在空中激战，飞行员要时时刻刻与战友保持联系，协同作战，还要和地面指挥员联系，接受命令。侦察机到敌人上空侦察，得到的情报也要通过无线电话汇报给地面指挥部。海湾战争前夕，美军为了获取伊拉克方面的情报，每天至少出动５架次飞机昼夜不停地监视伊军动向，通过飞机上的现代化通信设备及时向地面指挥部汇报，有时还将重要情报通过卫星的保密通道，直接传送到美国国防部。战争促进了空中无线电通信技术的发展。和平时期，人们将空中无线通信技术转到民用方面。作战飞机变成了巨大的喷气式客机，飞翔在万米以上的高空。尽管它离地面非常远，飞机上的驾驶员仍能与地面保持着不间断的联系。身处地面的空中调度员通过地对空无线电话，对飞行员发布命令。大型航空港非常繁忙，几分钟就起落一架飞机，天空中飞机太多，稍不留心就会发生撞机的灾难。所以，机场调度人员要通过无线电话指挥飞机有秩序地起飞和着陆。大型客机做长途旅行时，要经常与地面保持通信联系。飞机误点或提前到达，都要通知机场，使他们作好接机的准备工作。有时候飞机上发生意外事故，例如劫机事件，还可以通过无线电话通知地面，采取应急措施，以保证飞机的安全。随着航空事业的发展，航空公司不但为旅客提供了方便舒适的客舱，有的大型客机还安装了空对地航空电话。这些航空电话与各城市的电话网相联，旅客只要将信用卡插入电话机中，直拨对方的电话号码，就可以和地面通信，使用起来跟打普通电话一样。近年来，一些航空公司向乘客提供了全球卫星通信业务。乘飞机的旅客可以在飞机上使用无线电话与地面上的国际电话网络进行通信，并且可以进行计算机通信。１９９３年４月２１日，中国国际航空公司在２４４８号客机上安装的旅客用无线电话正式启用。这是世界上第８家航空公司在第２１架飞机上开设的旅客移动通信服务。日益发展的现代通信微波通信徽波通信是现代化的通信方式之一，它主要用来解决城市、地区以及各部门之间同时传输多路电话和电视等大容量信息的传输问题。什么是微波呢？通常，我们把波长为１０００米至１００００米的无线电电磁波叫做长波，它主要用于船舶间的特种通信；波长为１００至１０００米的叫做中波，这主要用于远距离的通信；波长为１米至１０米的叫做超短波，它主要用于声音和电视广播；而我们所说的微波，波长只有１毫米至１米。目前，在微波通信中采用的波长是５至２０厘米的无线电电磁波。之所以称其为徽波，不仅因为它的波长很短，而且因为它的波长与地球上许多物体的尺寸相比都要小。微波与光波有许多相似特性，它不能像长波那样靠地球来传播，因为大地对它的吸收作用很大；它也不可能像短波那样靠天波来传播，因为这时微波会毫无费力地穿透电离层而跑到宇宙空间并一去不复返。所以，微波只能像光线一样直线传播，这样一来，地球上的许多物体都会成为它的障碍。由于微波几乎没有多少绕射能力，就连地球的弧度也能妨碍它的直线传播。为了使微波传送的更远，通常的方法是把天线架的高些，即使这样，由于受地球表面的影响，一个４０米高的天线也只能保证微波在５０公里的距离（即：发射天线到接收天线之间的路径完全没有阻挡）范围内传播。为了实现长距离通信，就要每隔５０公里左右设置一个中继站，把前一站送来的信号经过放大，然后再传送到下一站，这样一站一站的转发，最终才到达目的地，如同体育比赛中的接力赛跑一样。所以，微波通信有时也称为微波中继通信或微波接力通信。微波通信具有许多优点，它的传输容量很大，可同时传输上万路的电话或几套电视节目，所需要的功率却很小。由于微波基本不受昼夜季节的影响，因而传输的信号比较稳定。此外，微波的方向性很好，所以它的保密性也比一般的无线电短波通信好。目前，微波通信广泛地用来传输国内的电报、电话、传真和电视等业务，北京中央电视台的节目就是这样一站一站地传送到全国各地的，而在我国各大城市之间的电视传播也是采用这种线路来完成的。尽管微波通信是一种比较好的通信方式，但实际应用中并不十分理想，主要原因是对中继距离和中继站的数目要求比较严格。由于在通信线路上每隔５０公里左右就要设一个中继站，所以随着通信距离的增加，所需中继站的数目也要增加，而且很多微波中继站不可避免地设在山区，这就意谓着对中继站中的各种通信设备的维护和管理要耗费大量的人力和物力。此外，微波中继通信的最大问题是无法完成越洋的洲际通信。在波涛汹涌的大洋上，要建立那么多的中继站，显然无论在技术上还是在经济上都是行不通的。而对如何利用微波进行长距离通信这一现实生活中的实际问题，人们自然而然想到了“越洋能手”——通信卫星。卫星通信卫星通信是本世纪最伟大的科学成就之一，它对整个人类社会的发展和进步都产生了极为深刻的影响。１９８５年，美国发射了世界上第一颗实验通信卫星“斯科尔”号。接着，苏联和美国又于１９６５年分别将通信卫星“闪电１号”和“国际通信卫星１号”送放太空。从此，卫星给人类的通信带来了巨大变革。由于通信卫星具有传输容量大，传输距离远，通信质量高，灵活性大等优点，因而自第一颗卫星升空以来的３０多年间，卫星通信有了日新月异的发展，它极大地促进了世界各国间科学文化和经济信息的交流，大大推动了人类的文明和进步。通信卫垦使地球变小了，使人们在洲际间的距离变近了。今天，在地球周围的宇宙空间里，有许多通信卫星在绕地球转动，它们担负着不同的任务，有专供气象观测的气象卫星，如中央电视台新闻联播之后在天气预报中的气象云图就是由它提供的；有专为飞机和舰船进行导航的导航卫星；有用于探测军事动态的军用卫星；还有勘测地球上森林、矿藏等资源的地球资源卫星；而专门用于无线电通信的卫星叫做通信卫星。卫星通信是利用人造卫星作为通信的中继站来转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信。在卫星通信系统中，地面站Ａ把无线电信号发射给卫星，卫星收到信号后，进行处理和放大，再转发给地面站Ｂ。同样，地面站Ｂ发出的信号也可以通过卫星转发到地面站Ａ，从而实现了卫星通信。由于卫星高悬在空中，它的天线波能够“覆盖”地面很大一部分区域，因此，在这块区域中的任何地方都能够接收到由卫星转发的无线电波，也就是说，虽然只有一颗卫星，但分布在四面八方的地面站Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ都可以通过这颗卫星相互通信，从而实现了人们盼望已久的跨洲越洋的通信。通信卫星又是怎样转发无线信号的呢？如果地面站Ａ要把某个用户的电话或电视信号传输到地面站Ｂ去，首先地面站Ａ要先把这些信号用频率很高的载波ｆ１进行调制，并由大功率放大器把它们放大到几百甚至上千瓦，然后用天线发向卫星。由于信号在空间上万公里的传播过程中受到了很大的衰减，到达卫星时的强度已变得很弱了，因此，为了保证转发给地面接收站Ｂ的信号有较好的质量，还要在卫星上对所收到的信号进行变换，使原有的载波频率由ｆ１转变ｆ２，然后再将这个频率交换之后的信号加以放大并转发给地面站Ｂ。由于卫星中转发器的发射功率比起地面站发射机要小得多，因此，地面上接收到的卫星信号极其微弱，这就要求地面站接收系统的灵敏度必须很高。通信卫星可以在离地球不同高度的轨道上运行，它在太空高速绕地球转动时产生的离心力足以抵消地球的引力，因而卫星不会坠落。卫星离地球越远，绕地球一周的时间就越长。当卫星被发射到地球赤道上空离地面３６０００公里左右时，绕地球一周时间为２４小时，恰与地球自转一周的时间相同。这时，我们从地面上看到的这颗卫星就好像在天空静止不动的一样。这种相对地球静止的卫星叫做同步卫星，而它运行的轨道叫地球同步轨道。如果站在地球同步轨道上观察地球的话，竟能看到整个地球表面积的三分之一还要多，其最大跨度可达１８０００多公里。因此，只要在地球赤道上空等间隔地放上三颗同步卫星，就可基本上覆盖整个地球，从而实现全球范围的通信了。目前，已实际使用的航海移动通信系统就是利用位于大西洋、太平洋和印度洋上空的三颗同步卫星实现的。经常在电视上为我们进行各类体育比赛实况转播的亚洲１号通信卫星就是一颗高悬在印度洋上空的同步卫星。目前，世界上越来越多的国家为建立自己独立的卫星通信系统竞相向地球上空的同步轨道发射自己的通信卫星。３０多年来，全世界已经发射的航天器达３５００个之多，其中绝大多数是卫星。由于同步卫星数目的不断增加，致使有限的地球同步轨道上挤满了通信卫星，特别是在欧洲、印度洋和美洲的三个同步轨道弧段内，轨道不足的矛盾日益尖锐。此外，同步卫星也存在一些缺点，它的造价和发射的费用十分昂贵，而且对于人烟稀少的两极地区也不能达到有效覆盖，这部分地区的信号在长距离的传输途中变得十分微弱，极容易被干扰，因而对卫垦地面站接收系统的要求很高。因此，世界各国的科学家们在研究同步卫星通信技术的同时，也开展了对低轨道卫星通信技术的研究。（１）低轨道通信卫星低轨道通信卫星在距地球表面不同高度、但低于地球同步卫星轨道的空间中运行。这时，由于卫星绕地球旋转的时间快于地球本身的自转，而且地面站又只能在短距离范围内才能和卫星通信，因此，在卫星绕地球一周内通信的时间很短，卫星形成的覆盖地区在地球表面上很快移动，当卫星转到地球背后时就法进行通信，而克服低轨道卫星通信这一缺点的方法是增加在轨道上的卫星数量。目前，世界各国已经启用或正在研制的低轨道卫星通信系统已有多种，其中有一种是由美国摩托罗拉公司正在研制的取名为“铱”的全球卫星通信系统。这项宏伟的工程之所以取名为“铱”，是因为在该系统中计划采用由低轨道上运行的７７颗小型通信卫星组成一个“星系”，恰如化学元素周期表中第７７号元素“铱”（Ｉｒｉｄｉｕｍ—Ｉｒ）原子有７７颗电子绕核旋转一样，由它们提供连续覆盖全球的卫星通信系统。这７７颗小型卫星被分为７组，每组１１颗，分布在７条环形极轨道上，组成环绕地球等间隔的７个面。卫星环绕地球一周大约１００分钟，所有卫星都朝同一个方向运转，越过地球北极飞向南极上空，从而使整个地球表面都覆盖在内。因此，无论在地球的任何地点，任何时间内，总有一颗卫星是在短距离范围之内，联合构成空间数字通信网，可以处理语音与数据等多种信息。遍布天空的“铱”系统通信卫星与陆地“蜂窝”无线移动通信网相互协调配合，使用户通过所持的便携式无线电话机将信号直接发向最近的卫星，再经卫星之间的转发，最后把信号传送到地面电话网中的接收用户，从而完成在全球范围内的个人通信。“铱”系统中每颗通信卫星的体积小，直径约１米，宽２米左右，重量轻，在轨重量为３２０千克左右。由于卫星运行的轨道低，距离地球表面只有７６５公里左右，比地球同步卫星的距离近的多，因此只用小型火箭便可以发射升空，其造价和发射费用都比同步卫星低的多。低轨道卫星移动通信系统的工作原理与前面介绍的“蜂窝”式移动通信的原理相似。尽管每颗卫星所能覆盖的地域比同步卫星小得多，但比移动通信中基地台所覆盖的面积却大多了。实际上，一颗低轨道卫星就相当于陆地移动通信系统中的一个“基地台”，而形成覆盖区域的天线和无线电中继设备都安在卫星上。不同的是，这个“基地台”不是建立在地面上，而是被倒挂在天空中。地面站与空间卫星的联系，以及卫星与卫星间的联系是在“Ｋ”频带上建立的；而卫星与地面移动台如车、船和手持移动电话机的人之间的信息联系则建立在“Ｌ”频带之上的。“铱”系统卫星通信计划的实施，实现了人们在地球上的任何地方，无论陆地、空中和海洋，只要拨通一个电话号码便可与远隔千山万水的亲人通话的目的。（２）卫星导航卫星导航是一种全球性、全天候、全自动和高精度的现代化通信系统，它有着极大的应用价值和很广的应用范围，因而世界各国对此都给予了极大的重视。美国国防部曾制定了一项长达１５年的研制计划，这是一项集航天、航空及现代通信为一体的长远规划，规模之庞大仅次于阿波罗航天计划。目前，所完成的各项试验均得到了令人振奋的结果。例如，在直升机的假目着陆中，导航卫星系统作为直升机的辅助导航设备，其着陆点偏离Ｘ形的标记仅０．９～１．２米远；在一次飞机投弹试验中，飞机借助于卫星导航系统将普通的炸弹投到了距目标误差只有３～６米的范围内；在航海导航试验中，舰船在低能见度条件下通过了仅有３２．３米的狭窄航道；而在１９８０年４月导航卫星系统又将１４架直升机正确引导到沙漠中，以营救被扣留的美国人质。世界上第一颗试验型“子午仪”导航卫星是１９６０年发射升空的，利用“子午仪”导航卫星来实现导航的基本思想来源于“多普勒效应”。１９５７年，美国应用物理实验室的两名科学家吉埃尔和怀芬伯奇在用无线地接收机跟踪苏联第一颗人造卫星时，无意间发现了多普勒现象：由于卫星以每秒约７．３６公里的速度绕地球均匀运转，因此，卫星与地面观测者之间便产生了相对运动，当卫星以固定频率发射无线电波时，地面接收机所接收到的无线电频率便发生了变化，这情景好像一列火车从你身边呼啸而过时，火车的声音发生了变化一样。当卫星朝着接近地面接收机方向运行时，所接收到的信号频率比卫星实际发射的频率要高；当卫星到达与地面接收机的距离最近时，接收到的信号率与卫星实际发射的频率相同；当卫星朝着远离接收机的方向飞离时，接收的信号频率又比卫星实际发出的频率低；这种信号频率的变化量就叫做多普勒频移。研究人员们设想，在卫星轨道精确已知的情况下，如果在地面上随时跟踪记录并测出卫星每次通过时的多普勒频移，将其储存起来，经过计算机不就可以确定地面站的位置，从而确定飞机和舰船的航向了吗？由于当时美国海军的核潜艇“北极星”号在茫茫大洋中游弋，急需知道自己的准确位置，因而这一研究引起了美国政府的重视，并于１９５８年得到正式批准。于是，研究人员根据这一思想，在１９６４年设计出了第一台“子午仪”卫星导航系统交付海军使用，经过全球卫星导航试验获得成功，并于１９６７年正式对民用部门开放。第一代卫星导航系统问世后，经过２０多年的研制和改进，又一代新型的卫星导航系统于１９８９年投入使用。这种由１８颗卫星组成的新的导航系统运用了当今世界上最先进的科学技术，具有为地球上处于任何位置的飞机、船舶、各种车辆以及旅游在外的各国游客们提供全天候的、连续的、实用的高精度三维导航能力。新的导航系统通同时接收来自几个卫星的无线电信号，使定位精度达到１５米的范围之内，它的工作原理仿效了机场航运控制管理中使用的“罗兰”导航系统，通过测量运动目标与几个导航站的距离差来确定目标的方位。例如，在飞机或海船上的导航系统收到由两个不同地点的导航站Ａ和Ｂ同时发出的无线电信号，若信号经过的两条路径长短不同时，到达目标的时间就有先后，通过这个时间差可计算出Ａ、Ｂ两站相绎目标的距离差，利用所得的距离差便可绘制出一组双曲线。然后，再利用第三个导航站Ｃ对目标发出的无线电信号，计算出Ｂ、Ｃ两个导航站对目标的距离差，这样又可绘制出另一组双曲线，若目标处在这两组曲线的某一交点上，就能确定运动目标所处的位置了。与“罗兰”导航系统不同的是，在新的卫星导航系统中，目标发出的无线电信号至少要被４颗以上的卫星接收，并由此绘制出三组以上的曲面。这些曲面的交点，就是目标所在的三维空间位置。新的卫星导航全球定位系统是由空间导航卫星、地面控制站网和用户设备三部分组成。在距地球表面２万公里高的中高度轨道上，１８颗导航卫星配置在６条轨道上，每条轨道上均匀分布着３颗卫星，其环绕地球运行一周约需１２小时。这样，地球上的用户在任何地点都能同时“看”到至少６颗卫星，从而保证了系统所具有的全球覆盖和三维导航的能力。地面控制网在对卫星运行进行跟踪、遥测、遥控的同时，不断地修正卫星运行的各种参数，并根据需要向卫星发送更新的导航数据。（３）全球定位卫星系统美国洛克威尔航空航天与电子公司专为美国军方提供了一种先进的全球定位系统，这种系统的接收机只比袖珍电子计算器稍厚一点点。它在收到系列军用通信卫星发出的信号后的几秒钟内便可完成定位的运算，从而确定地球上任何一处范围在１００米内的所在位置，士兵在行军中随身携带，即使在茫茫荒野也能辨明方向，其情景正如本书一开头所描述的那个场面一样。在这种全球定位系统中的每颗卫星连续不断地重复发射数字信号，作为本卫星的标识信号。在地面接收机的内部电路中存储着所有卫星的重复信号模式，并由机内的石英钟给出该模式的定时。当接收机的微型天线收到来自卫星的信号后，通过与本机内存储的卫星信号模式进行比较，便可计算出信号从卫星传播过来所用的时间。此外，在接收机中还存储着每一颗卫星在任一时间的定位信息，经过与其它卫星进行了距离比较之后，就可确定用户接收机当前所在的位置。目前，美国军方已将１６颗这样的军用卫星送上了轨道，卫星轨道的分布使在地球表面任一时间内的任何位置上都有３～４颗卫星可提供接收信息。美国军方在１９９３年把全部２４颗卫星都送上了太空。这种全球定位系统在１９９１年初的海湾战争中发挥了巨大的作用，大约８０００只全球定位系统接收机提供给美军使用，特别是美军的战车和快速反应部队第８２空降师的伞兵都配备了它。这样，士兵不仅在茫茫沙漠中不会迷失方向，而且可为那些深入对方腹地潜伏的侦察部队提供与大本营的随时联系，并及时为武装直升机的军中支援提供准确的地理位置，使部队的伤亡人数大大降低。（４）全球搜索救援系统利用通信卫星而建立的全球搜索救援系统是近年来为解救因飞机失事和船舶遇难的幸存者所建立起来的一种专用的全球定位系统。自１９８２年苏联率先发射了用于搜索救援的人造卫星ＣＯＳＰＡＳ—１号以来，全世界已有多颗用于救援任务的卫星升空。经过多年的试验运行，这种卫星已经成功地探测到１９０多起飞机失事和船舶遇难的准确地点，使４万多人“死里逃生”。最早用于海上救援的是美国在７０年代研制的一种海事卫星通信系统，它利用部署在太平洋、印度洋和大西洋上空的三颗同步卫星来提供全球的海事通信。太平洋上空的卫星把来自船上的信号传给美国加利福尼亚州的地面站，大西洋上空的卫星把来自船上的信号传给美国肯尼迪州的地面站，印度洋上空的卫星把来自船上的信号传给日本的地面站。凡使用这种系统的船只都配备了卫星跟踪雷达，使船上的微处理机随时能与卫星保持联系。因此，一旦船只遇险就能很快确定它所在的海域，并及时营救。为了能在全球范围内更迅速地了解失事或遇险者的准确位置，在８０年代又研制了由多颗低轨道通信卫星组成的全球搜索救援系统。在这种搜索救援系统中，卫星的作用是转接从地球上任何一个失事地点发出的紧急求救信号。为方便搜索，救援卫星的运行轨道低于地球同步轨道，因此，每颗卫星绕地球一周的时间约为１０５分钟。当地球自转一周，卫星绕地球动转约１３．７圈，可将整个地球搜索一遍。由于飞机和船舶上都携带有紧急位置无线电求救信标（紧急位置无线电发信机），当飞机或船舶遇难时，它们各自携带的无线电信标就会发出特定频率的求救信号，卫星收到紧急信号后，即可确定遇难飞机或船舶的准确位置，然后立即将其提供给有关的救援机构，从而可以对遇难者采取迅速的救援措施。（５）卫星广播电视通信人们大概不会忘记，在１９９２年夏季的那些紧张的日日夜夜，是卫星广播通信为我们提供了机会，使我们能够坐在电视机前观看来自巴塞罗那的奥运盛况，不仅“身临其境”般地感受到赛场风云的变幻莫测，而且能“亲眼目睹”中国体育健儿勇夺金牌时的那种扣人心弦的紧张场面。今天，随处可见竖立在高楼顶上的银白抛物面卫星接收天线，是它们把卫星上转播的广播和电视节目带到你的家中，将大千世界的千变万化展现在你的面前。卫星广播电视是７０年代发展起来的新技术。在卫星广播通信系统中，地面电视台的信号通过卫星地面站直接发射给卫星，再由卫星转发到另一个地方的卫星地面接收站，然后再送到各个用户。目前，随着卫星通信技术的发展，每个用户的电视机都可通过一种专用的家用卫星电视接收机，直接从卫星上接收电视广播了。这种由卫星直接转发电视信号的方式避免了以往电视信号在地面多次转发过程中，因高大建筑和山脉等障碍物所引起的信号反射造成的各种失真，使人们不必再为电视画面上出现的重影等干扰而发愁了。卫星广播电视及高清晰度电视机的普及，是未来广播电视技术朝着多样化和高质量化发展的必然趋势。由于在地球同步轨道上等间隔地运行着三颗通信卫星就能覆盖整个地球，因此对我国来说，一颗地球同步卫星就能使全国各地的亿万家庭都收到卫星转播的广播电视节目了。目前，由我国发射升空的亚洲１号同步通信卫星就定位在东经１０５．５度到１１６度间的印度厄西亚上空，它的天线波束覆盖范围北起蒙古，南至印尼北部以及中东和日本，包括３８个国家和地区，人口达２７亿，其中有我国的１２频道。有了家用卫星接收机，普通的居民家庭都可以直接从亚洲１号卫星和我国发射的“东方红２号”卫星上直接收看中央电视台的全套节目以及其它电视台播发的节目。１９９１年，在我国举办的第１１届亚洲运动会上，就是利用卫星通信向五大洲的电视观众现场转播各项比赛的。各个赛场的精彩画面和现场解说先经过电视转播车的微波设备与３８０米高、号称亚洲第一电视塔上的微波机房沟通视频与电视伴音通道，并转送到中央电视台彩电中心，经过编辑后，将节目交邮电部门，经过长话大楼送往卫星地面站，按照各国的不同要求分别发往印度洋上空和太平洋上空的通信卫星，使这些国家的电视观众可以及时看到比赛的真实场面。有了卫星广播电视，世界上任何地方所发生的重大新闻都能直接通过卫星迅速转发到世界各地。在海湾战争期间，一种超轻型的卫星通信设备在地面通信完全中断的情况下大显神通。１９９１年１月１７日凌晨，巴格达的通信设施在空袭轰炸中遭到了严重破坏，使各国记者在传送新闻报导时遇到了极大的麻烦。美国三大新闻网（ＣＢＳ、ＮＢＳ和ＡＢＣ）顿时成了哑巴。而一向不起眼的美国有线电视新闻网（ＣＮＮ）的一名记者却在巴格达一家旅馆的阳台上，把电视摄像机伸向天空，通过这种超轻型卫星通信设备把漫天的火光和震耳欲聋的爆炸声传给了全世界。当时，美国Ｆ—１１７隐型战斗轰炸机投下的第一枚激光制导炸弹准确地命中通信大楼的电视图象就是由这种设备发布的，世界各地的电视观众可以清楚地看到那个记者用十字标线瞄准通信大楼拍摄下整个爆炸过程的设备形状如同一个旅行箱，内装有话筒、电视摄像机和处理图象信号的电子装置，以及一副抛物面型的天线。它携带方便，可直接将摄下的图象送上卫星，并通过卫星传给全世界。卫星广播电视使人们成了名符其实的千里眼。１９８６年，美国对利比亚的整个空袭轰炸行动，都在数千公里之外美军最高指挥中心的大屏幕电视上显示出来。指挥官如同亲临现场指挥，调兵谴将。近年来研制的导弹电视就是把性能优越的大功率电视摄像机和发射机安装在弹头内，用运载火箭将其发射到预定的目标上空去完成侦察任务。电视摄像机拍摄的图可通过卫星送到指挥中心，使指挥部从接收到的画面中清晰地看到现场情况，从中获得有价值的情报。而专供近距离使用的电视炮弹，也是把微型摄像机和发射器装入弹头内，用炮弹发射到几十公里外的前沿阵地，当弹头到达目的地时，弹头自动起爆，将微型摄像机弹出，微型摄像机在随着降落伞旋转下降的同时，将周围的景物及人员的活动自动俯拍下来，同时把画面用无线电发射机传送回指挥中心，其作用丝毫不亚于一个出色的侦察兵。（６）空间通信平台——未来的空间通信站空间通信平台是一种大型的航天器，相当于把许多普通通信卫星上的各种仪器设备集中在一起而构成的一个多功能的通信卫星。它的最大优点是可以通过不断的补充燃料并提供对上面的各种仪器设备的维修服务，而使它具有很长的寿命。目前，世界各国发射升空的通信卫星大都是为了单一目的而设计的小型卫星，如地球同步卫星、导航卫星、海事卫星、气象卫星以及各种军用的系列卫星等等，它们应用范围窄、功能单一、寿命有限，而影响卫星在轨道上停留时间长短的主要因素取决于卫星所带的燃料。由于卫星上都装有若干小型火箭，当卫星在太空轨道上环绕地球运行时，要不断地点火启动随身携带的微型火箭，以纠正因太阳和月球对卫星的吸引力所造成的卫星姿态偏斜和运行轨道的偏离，而在卫星升入太空以后，这有限的燃料又无法得到补充。因此，对每颗卫星来说，一旦燃料用尽，星体就失去控制，人们只能眼睁睁地看着它随意飘移，沦为太空垃圾。此外，卫星上的电源问题和成千上万种电子器件的老化以及各种各样的通信设备和机械装置的故障、损坏等问题都直接影响了通信卫星的寿命。不少通信卫星尚未达到设计寿命便早早地“夭折”了，而地面测控人员对此却无能为力。目前，在地球同步轨道上，已经挤满了各种各样的通信卫星，对于那些失去通信能力、如同废物的通信卫星，人们还得想方设法地将它“赶”出同步轨道，以便把这宝贵的位置让位于新到来的伙伴。例如，我国的１９９０年４月发射升空的亚洲１号同步通信卫星预计到１９９９年４月，燃料将会用尽，这时剩下的工作就是启动最后的推冲火箭，将这颗卫星从同步轨道推入黑暗的太空任其飘移，而将轨道留给新的卫星。早期发射的通信卫星寿命较短，约为１．５年左右，目前通信卫星的设计寿命为５～１０年。尽管如此，这样的寿命也极不合算。空间通信平台的问世，将使上述问题迎刃而解。由于在太空通信平台上安装了对接位置，且它的重量和尺寸均不受限制。因此，可以通过航天飞机、宇宙飞船和太空工作站向空间通信平台随时补给燃料或化学电池，修理或更换已经损坏或老化的部件，并可安装新的仪器设备，延长航天器的使用寿命，并最终使之成为永久性的空间通信工作站。目前，这一宏伟的工程已经开始研制并付实施，计划将在２０００年以前投入使用。（７）星间链路迄今为止，卫星通信一直是作为地面通信的补充。随着卫星通信技术的不断发展，人们开始认识到通信卫星的潜力和通信特点并没有得到充分的利用。当两地通信距离超过一颗卫星所覆盖区域时，信号需从一地发向一颗卫星，然后从这颗卫星转发到另一个中转的地面站，再由这个地面站发向另一颗卫星，最后将信号送到用户。这样繁琐的上下跳跃式转发信号的工作方式会产生较大的信号延时，影响通信的质量。此外，低轨道卫星每次通过地面站时只有几分钟，而且每天也只通过几次，因此，每颗卫星所能传送的信息是有限的。当卫星不经过地面站上空时，就不能进行通信，为此还必须把这些信息保存起来，这样，卫星的存储设备就要增大；此外，为了提高通信的质量，在采用低轨道卫星通信时，为开发卫星的潜在能力，科学家们开始发展卫星间的联通技术，以使卫星与卫星之间可以相互转发信息，完成由地面→卫星卫星→用户的信号转发方式，避免目前采用的卫星与地面站间的信号多次上下跳跃式转发，从而构成一个地面与空间的综合通信网。科学家们发现，激光和毫米波在空间不存在大气衰减，是非常理想的大容量通信的空间传输形式。目前，这项被称作空间“信息走廓”的星间链路试验已经开始，它的成功将使卫星通信进入一个新的阶段。通信之曙光——光纤通信光是我们再熟悉不过的自然现象了，对光的研究也有着久远的历史。然而，利用光来进行通信却是在本世纪７０年代才迅速发展起来的新技术。１９６０年，美国科学家用红宝石棒制成了世界上第一个崭新的光源——激光。在此以后又过了十年，能够传输光信号的低损耗光导纤维研制成功，从此宣告了光纤通信时代的开始。经过十多年的研究和发展，光纤通信技术的突飞猛进，终于打破了数十年徘徊不前的局面，目前已经相当发达。今天，跨越大西洋的６５００公里的海底光缆可供大洋两岸１８万人同时通话。跨越太平洋的１３０００公里的海底光缆线路已交付使用，跨越大西洋和太平洋的海底光缆线路也于１９９４年正式开通使用。目前，世界上已有的光纤通信线路已超过１０００万公里。光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。是什么魅力吸引着各国科学家们如此热衷于光纤通信的研究呢？这是因为在通信中，信息的传输需要占据一定的频率范围，也叫做频带宽度。例如，电报信号比较简单，只需要上百赫的频带宽度就足够了，这里的“赫”是指电信号频率单位，１秒钟振荡一次叫１赫。电话传输的语言相对复杂些，需占据的频带宽度在２～４千赫之间；而电视就更复杂，不仅有语言，还有图象和色彩信息，需要的频带宽度约６百万赫（６兆赫）。由此可以看出，对于一个通信系统来说，频带越宽，它的传输容量就越大，能传输的信息也就越多。这好比一条马路，马路越宽，能够同时通行的车辆也就越多的道理一样。科学家们研究发现，激光的波长很短，只有约一微米左右，频率可高达３００亿万赫，比微波还高出１０万到１００万倍。也就是说，它的通信能力是微波的１００万倍。而且用来传输光的光导纤维虽然细如人的头发丝，但传输信息的本领却大得惊人。从理论上讲，一条光纤可以同时传输１０００万套高质量的电视节目或１００亿路电话而相互间毫无干扰，即使全世界的人在同时通电话，也还绰绰有余。目前，已实际做到在一对单模光纤上同时传送３３，０００路电话，而一对铜线至多才传送２４路。光纤体积小，重量轻，它的外径才１２５微米，几百条光纤制成一条光缆，其外形也不过一支普通的铅笔粗细；１千米长的光纤重量只有２７克重，制成的光缆也不过１００公斤左右，而同样长度的铜电缆则重达好几吨。制造光纤的主要材料是二氧化硅，其资源极为丰富，取之不尽，用之不竭。虽然光纤每个单位的制造成本目前比铜线要高出几倍，但由于光纤的通信容量很大，损耗又低，传输信号的距离很远，因而可以减少传输线路中的中继设备。若按每个信息话路来计算的话，它的成本反而远比铜电缆低的多。不仅如此，科学家们还发现，光纤维在传输信号时不仅损耗小，而且对多种形式的电磁干扰具有很强的抗干扰性，特别是在通过高电磁干扰区时，不必配备复杂的屏蔽装置和过多的辅助设备，而效果却比一般电缆传输信号的效果要好得多。此外，用光缆传输信息不会出现像电子通过金属导体时会产生电磁场，因此不会产生信号的泄漏，当然也就更不会被感应所窃取，因此保密性极好。尤其是光纤中传输的信号是光而不是电，所以在如化学工厂或核反应堆等危险环境中使用时，就不会发生火花放电的危险，十分安全。在光纤通信系统中，输入的声音、图像等消息变为电信号后，直接将信号在光波上调制，然后把输出的光信号送入光纤进行传输，在接收端的光接收机把从光纤中收到的光信号再转换为电信号，经处理后送给用户。光通信传输方式中的中继机与通信系统中的中继机有相同的作用。作为光纤通信系统中光源的激光器有一种特殊的本领，它发出的光只有单一的波长，我们称它为“相干光”。由于激光器发出的光是相干的，所以不会象手电筒或探照灯的光束那样朝四面八方扩散开，其原因在于自然光很“杂”，是由许多不同波长的光波所组成，因此它们相互“碰撞”和干扰。而激光器则不同，它发出的光很“纯”，仅有一种波长，所以不会出现像自然光那样的相互干扰。如果把激光束打在与地球相隔３８万公里的月球上，它的光斑只有几公里，而把高度聚光后的探照灯光束打在月球上，直径可达几千公里。激光的能量始终都集中在所传播的一个固定方向上。为了充分利用激光的信息携载能力，必须对它加以调制，正如在无线电通信中的信号调制方法那样，把所要传送的信息加载到激光上，这样就可以将大量的信息传到很远很远的地方，而这一点是现有的通信方式所望尘莫及的。近年来，光纤通信技术在军事上的发展令人瞩目。洲际弹道导弹指挥系统中有了光纤传输，在地面基地通信、舰载通信、卫星地面站、雷达信号远距离传输、战略武器系统及各种保密通信、乃至核潜艇上，光纤通信技术正在取代传统的通信技术。用光缆设备取代金属芯的同轴电缆已在实战中被证明具有很好的效果。在本世纪９０年代的海湾战争中，“爱国者”导弹成功地拦截了“飞毛腿”导弹的袭击，从某种程度上讲也有最新研制的光缆设备的一份功劳。这套光缆设备是战术光缆设备，它允许士兵从远处操纵“爱国者”导弹发射架，从而增加了在炮弹和导弹攻击下士兵的生存机会。每个“爱国者”导弹分队由一个作战控制台和多个导弹发射台组成，作战控制室通常安装在一台车内，由它跟踪飞来的“飞毛腿”导弹，并控制发射台发射“爱国者”导弹予以拦截。作战控制台与发射台之间采用了新型的光缆设备作为连接的主要线路，而将以前使用的高频电台的无线电连接作为备用线路。由于光缆是完全绝缘（非金属的不导电材料），且不辐射电磁信号，所以不会被企图跟踪“爱国者”导弹发射的仪器所探测，此外，它的绝缘性能还有效地防止了敌方的干扰和电子对抗，因此实战效果很好，士兵们非常喜欢这套光缆线路。光纤通信的进一步研究和发展将改变人们一百多年来对电通信的依赖。计算机专家们也开始对传统的集成电路提出疑问，新型计算机的运算速度是那么快，铜线却成了提高运算速度的障碍。换句话说，计算机的元件是由铜导线连在一起的，是铜导线从一个元件传到另一元件的信息量限制了计算机的效率。因此，虽然人们能够设计出每秒运算上亿次的高速电路，但连接这些电路的铜线却跟不上它的速度。显然，一条全光线路——集成光路，正期待着人们去开创，这是使全光通信变为现实的必由之路。集成光路酷似集成电路，原理也基本相同，只是在集成光路中，集成的不是许许多多的电子元件，而是光学元件。它们是大量的微型激光器、调制器和光导薄膜。目前，世界上已制成的最小的激光器只有人头发厚度的十分之一，可将２亿个这样的激光器集成在一块相当于人指甲大小的芯片上。在使用了集成光路的光纤通信系统中，像说话的声音和图像等信息在通过声到光的转换装置和激光扫描装置后直接变为光信号，送入光纤中传输，而不必像现在的光纤通信系统那样，在发送端和接收端还要分别进行电一光转换和光一电转换，从而使光完全取代电，人类社会也就真正从电通信时代步入了光通信时代。科学家们坚信，光纤通信已经拉开了通信革命的序幕。