高功率微波技术的研究现状

在现代信息社会中，无线电广播技术起着极为重要的作用。而广播技术的发明过程是很复杂的，它是多种重要发明汇合起来形成的一个大型技术。

无线电的发明是德国人赫兹的功绩。1889年，赫兹发现，在线圈的两端加上高电压使它发生火花，这时便从火花射出电波，可以使远处的线圈产生电流，无线电的基础就是电波的利用。有记载的首次成功的无线电广播是在1906年的圣诞节之夜。美国的费森登使用功率为1千瓦、频率为50赫兹的交流发电机，借助麦克风进行调制、播发讲话和音乐，许多地区，包括海上的船只都可清楚地收听到。第一次世界大战前，许多国家进行了无线电广播试验。大战期间，比利时、荷兰和德国出现一些地区性广播节目。正规的定时广播是从1920年开始的。两年后，在美国约有600个广播台，100万听众。在英国，马可尼公司进一步试验，并于1922年5月在伦敦创办了著名的ZLD广播台。无线电广播技术史上一个最重要的进展方向是使用波长的不断缩短。在20世纪20年代，所使用的波长是长波和中波，许多国家完全依赖中波。由于传播距离有限，不得不建立许多中继站。有些国家除中波外还利用长波，因为使用功率强大的发射机发射的长波，可以覆盖全国。地面波传播理论使人们以为只有长波才能远距离传播，而波长在200米以下的短波，由于传播距离极短，不会有什么用处。可是，大批无线电业余爱好者由于在长波波段的活动受到限制，一心想在较短波长的波段内创造奇迹。第一次世界大战结束后，那些入了迷的业余爱好者积极探索用短波通信的可能性。他们夜以继日地在家中安装无线电装置，进行试验探索。1921年12月，在从美国到英国的试验中，利用200米波获得成功，从此短波长广播成为长距离广播的主要方式。与长波相比，短波传播可以做到有较强的方向性，因而用较低的功率就可以发射到较远的距离。所以200米短波广播试验成功后，对短波的研究进展很快，特别是荷兰的年轻工程师冯·贝茨利尔于1925年4月建造了一个波长约为30米的发射机，在5月13日的试验中，在印度尼西亚收到了这个发射机发射的信号。两个月后，在荷兰和印尼之间建立了短波无线电联系。后来还发现，用特制的高频发射管制造的发射机可以向世界范围发射信号。1927年6月1日，荷兰女王利用这种发射机向东、西印度群岛发表了广播讲话，这是第一个“世界广播系统”。从此，在长距离广播中，短波取代了长波。

利用波长更短的微波进行通信的研究早在20世纪20年代就开始了。1920年研制成功的巴克豪森板栅振荡器可以有效地发射40厘米的微波，引起了人们对微波的兴趣。1929年，法国人克拉维尔开始研究如何利用微波进行通信。1931年3月，克拉维尔和他的同事在加来和多佛尔之间40千米的距离上进行试验，证明了微波通信的高质量、独立、灵活和经济。1933年，他建立了英法之间的第一条商用微波无线电线路。40年代发现微波在对流层中的散射现象后，发展起微波超视距通信，它的特点是距离远、容量大、保密性好、适合于军事通信，但也有可靠性差和所需发射功率大等缺点。