无线电通信的现在与将来 [复制链接]

第6版()
专栏：知识小品

无线电通信的现在与将来
吴佑寿
在人类社会中，互通信息是促进文化发展的一个极其重要的因素。随着科学技术的进步，通信的内容，数量日益丰富、频繁。两大城市之间，每天总有成千上万对用户需要互通消息；人造卫星上收集到的科学情报，有太空的物理特性，有生物活动的情况，也有卫星本身的运行参数等等。怎样传送这么多的信息呢？最容易想到的方法是采用一套无线电通信设备，各个信号依次逐个地传送。这样把信号全部播送完毕就需要较长的时间。苏联的人造卫星，必须在它经过苏联领空的一刹那间，按照指挥站的命令，迅速地把全部科学数据，送回到地面。通信时间如果太长，就完不成任务。另一种方法是每一种信号采用一套通信设备。试想想，在不太大的人造卫星或火箭中，怎能容纳那么多的发信机呢？显然，这样做是不可能的。现在更好的方法是用一部设备，同时能够传送好几种信号，这就是近十几年来迅速发展着的多路通信技术，这种技术目前已广泛地应用于无线电话、无线电遥测和遥控设备中。24路、60路和240路微波无线电系统的应用，已经相当普遍，有的国家，已经制成600路以至3960路的多路无线电话设备，将来利用毫米波在波导管中的传播，甚至可以同时传送几万路电话或几百路电视信号。
为什么一个通信设备能同时输送这么多的信号呢？原来电磁波运载信号的能力和道路一样，“路面”愈宽，运输量也愈大。现代的多路通信设备都采用超短波，就是因为这时要做成“频带”很宽的设备比较容易。
超短波的传播特性和光波很相似，它也是沿直线前进的。由于地球是圆球形，人们的视线要受到地平线的限制。在没有障碍物的开阔地带，站在地上的人只能看见几公里内的景物。只有“站得高”，才能“看得远”。同样道理，利用超短波通信时，天线架得越高，通信距离也愈远。正在建造中的莫斯科电视台的天线塔，它的高度达五百零八米，它的服务半径也只不过一百公里左右。通常无线电多路通信系统的天线约三、四十米高，因此通信距离只有四、五十公里远。
使通信距离增加的方法之一是采用“接力站”。远在几千年以前，我们的祖先所发明的烽火台，就曾经采用过这种方法。在收发两个终端站之间，每隔几十公里设置一个中间站，它们分别接收前一站发来的信号，然后把它转发到相邻的后一站，如同运动员接力赛跑一样。这就是我们时常听到的所谓无线电中继通信。目前采用这种方法来通信，可能达到的最大距离，差不多达五千多公里。
另一种方法是利用大气上面的对流层对电磁波的散射作用。无线电波沿直线传播到对流层表面之后，反射回到地面。这样可以使通信距离远达几百公里，这比建立几十个中继站要方便些。太空中的流星，也是我们利用来增加通信距离的研究对象。我们知道，在一天当中，几乎有数以万计的流星飞入地球的引力范围内。它们在进入大气层以后，由于速度太快而烧毁了，结果在大气中就形成一种特殊的电离层，利用这种“流星余迹”对电磁波的反射，也可以实现可靠的无线电通信。
当人们进入宇宙空间的时候，需要解决的问题就更加复杂。随着距离的增加，通信设备接收到的信号功率就显著减小。这时，收到的信号就很容易产生差错，甚至无法进行通信。怎样解决这个问题呢？在打电话的时候，人们会有这样的经验：如果杂声太大，声音太小，我们除了提高嗓门以外，有时只要把话讲慢一点，或者重复地讲几遍，就可以使对方把意思听清楚。如果把这种实践的知识概括起来，提高到理论高度，就可以得出一条规律：“通信系统抵抗干扰的能力与传送信号的速度成反比。”这是信息论的一条极其重要的定理。具体的说，在一定的条件下降低通信的速度，可以提高通信的质量。这一定理已经得到实际的应用。例如苏联第三个宇宙火箭拍摄月球像片的时间几乎是瞬时的，但是在把像片发回地球时，火箭上的遥测发信机构，却用了十分之几秒的时间才把像片传送完毕。因此，我们看见的月球背面的像片非常清晰。此外，如果应用信息论的定理，将通信电码进行特殊的编排，并借计算机的帮助，还可以自动地纠正通信中所产生的某些错误。这种方法叫做“校正编码”。可见，通信理论在今后的宇宙通信中，也将具有十分重要的位置。
减小通信设备的体积、重量，节省电能的消耗，提高设备工作的可靠性，都是宇宙通信亟待解决的问题。半导体在无线电技术中的应用，给这些问题的解决开辟了崭新的途径。还在十多年前，一架普通的收音机就有小箱子那么大，现在饭盒式的收音机已经非常普遍了。火柴盒式、方糖式等等也正在纷纷问世。在无线电元件的研究工作方面，一切都正朝着超小型化和微小型化的方向发展，并已取得显著的成果。