第1部分：初期
尽管很多人都对前期无线技能的开展做出了奉献，但古列尔莫·马可尼(Guglielmo
Marconi)却是其间的佼佼者。尽管他以无线技能而出名，但很多人并不了解他在19世纪末创立的无线技能作业。在20世纪的头20年中，他树立了一项至关重要的作业，使无线国际走向了今日的方向。
图1.马可尼展现他的技能。
尽管他的商业化技能并不是最新的技能，而且技能开展迅速，但该技能现已满足好了，由于他想到了方法，知道怎么运用现有技能来创造一个新的作业。20世纪初，殖民主义走向完结，战役和灾祸大规模迸发，1912年4月，皇家邮轮泰坦尼克号淹没;值此国际大乱之际，马可尼着手布置一个全球网络，以便以无线方法发送和转发信息。泰坦尼克号淹没后，无线技能在救援幸存者和传达事端新闻方面发挥了积极作用，提升了这一新式技能的重要性。大众和军方都认识到了无线技能的重要性，尤其是后来成为美国海军部长的约瑟夫·丹尼尔斯(Joseph
Daniels)。在美国及其他区域，像丹尼尔斯这样的领导以为，军方应将无线电国有化，保证他们在战役期间能运用无线电。有必要记住，在此期间，仅有可用的频谱低于200
kHz左右。至少有一段时刻，作业是朝着这个方向开展的，但在第一次国际大战之后，政府对无线技能的操控削弱，不过，这是在构成政府特许独占权并因此树立美国无线电公司(RCA)之后。
依据咱们的估测，马可尼年代的无线电十分原始。发射器选用火花隙设备(后来才运用机械交流发电机)发生射频，但在接纳端，体系完全是无源的，由天线、谐振式LC调谐器和某种检波器组成。咱们很快就会评论这些检波器，但在其时，它们可能是机械式的，也有可能是化学式的或有机式的。其间一些体系经过电池对它们进行简略的偏置，但不供给任何电路增益，不同于今日。这些体系的输出被供给给某种头戴式耳机，把信号转换成音频，这种音频总是十分弱，不过是简略的咔哒声或嗡嗡声。
由于这些体系未在接纳端供给增益，所以其有用规模取决于发射功率的巨细、接纳器的质量、操作员在调整方面的经历，当然还有大气条件。马可尼认识到，在可合理猜测有用规模的情况下，能够树立一个站点网络，在大洲和大洋之间牢靠地传递信息。其间包含在陆上和海上设备设备。马可尼开端在全球各地和海上设备无线电台，包含在客船和货船上。经过在帆海船舶上设备无线电体系，他不只使这些船舶能与其在岸上的商业利益相关者进行交流，而且还能在必要的当地供给中继和冗余，然后马可尼填补了其网络中的要害空白。
马可尼具有的一项技能是前期的真空管。真空管公认的创造者约翰·安布罗斯·弗莱明(John Ambrose
Fleming)曾为马可尼公司作业，但弗莱明和马可尼其时剖析以为，他们现有的技能足以检测无线电信号。此外，他们以为，他的发现虽有长处，但尚不值得为阀管运转投入额定的资金或电池。马可尼现已具有了数种信号检测技能，与阀管不同，这些技能不需求高功率来运转灯丝和加热板。因此，他们开端时抛弃了这种技能。
图2.第一批弗莱明管原型。
可是，所谓的无线电之父李·德·福雷斯特(Lee de
Forest)捡起这种技能，认识到了其巨大的潜力。经过在灯丝和加热板之间刺进帘栅极，他不只能够整流信号，还能操控加热板中的电流量。这就完成了扩大。尽管有依据标明，他并不了解其三极管的作业原理，但他的确认识到了其巨大的潜力，并极力发挥这一创造的优势，不光将其作为一项技能，一起也作为与马可尼的创造相似的一种增值服务。经过树立各种企业，德·福雷斯特测验制造和出售他的真空管，并树立了与马可尼相似的无线网络。可是，这些企业注定要失利，并不是由于技能欠好，而是由于德·福雷斯特的商业伙伴往往不行诚笃，而且常常让他独自为别人的过错承当责任。终究，德·福雷斯特不得不卖掉自己创造的权力，让其别人享用该创造带来的赢利。
图3.第一个德·福雷斯特音频三极管。
埃德温·阿姆斯特朗(Edwin
Armstrong)是前期首要认识到真空管各种可能性的人之一。他还在上高中的时分，家里一位朋友就送了一个德·福雷斯特三极管给他玩。阿姆斯特朗现已获得了无线技能专家的名誉，还在家里建了自己的无线电台，他很快就想到方法，知道怎么运用该设备开宣布更好的接纳器。在大学期间，他持续开发这项技能，并开宣布了再生式接纳器，与其时一切无线电台选用的无源体系比较，该接纳器具有杰出的功用。
大卫·沙诺夫(David
Sarnoff)是美国马可尼公司的高档人物。与马可尼自己长时刻树立的协作联系，专心的敬业精神，使他在公司快速兴起。刚开端时，沙诺夫就在AMC跑跑腿，在马可尼一次访美时，偶尔遇到了马可尼。沙诺夫给马可尼留下了深入形象，马可尼为他在公司的开展创造了条件，终究，沙诺夫先后成为AMC和RCA的高档领导。在观赏纽约工程实验室时，他偶尔遇到了阿姆斯特朗。得益于阿姆斯特朗广博的无线技能知识及其再生式接纳器的强壮功用，二人树立起了长时刻的作业协作联系和个人联系。
第一次国际大战迸发时，阿姆斯特朗感到责任的呼唤，应征入伍。但其时，他现已享有无线技能专家的名誉，因此没有被派往作战岗位，而是被派往法国，为各地的作战兵种检修和设备无线电台。他的责任使他能运用设备、实验室和各种技能，还能顺便地持续从事研讨活动。在1918年头的一次空袭中，他获得一系列发现，使他合成了超外差接纳器。整个1918年，他全力开展自己的概念，到11月，他与一群密切的朋友会晤，展现了超外差无线电的原型。朋友们形象深入，敦促他持续开发。到1918年末，战役即将完毕，在回来美国之前，阿姆斯特朗于1918年12月30日申请了法国专利。回到美国后，他用了几周时刻才从一场疾病中恢复过来，使他推迟了提交美国专利申请。终究，1919年2月8日，他为超外差接纳器申请了美国专利。
尽管马可尼在无线技能愿景方面只重视两方电报承载的商业信息，沙诺夫的愿景则要宽广得多–把信号发给多方。开端时，沙诺夫的愿景并未得到广泛认同，但其别人终究认识到，这项新技能供给了一种方法，凭借该方法能够轻松完成新闻和娱乐节目的远距离传送，包含传送到美国的农村区域。为了推进完成这一愿景，沙诺夫和他的团队想到一个方法，预备于1921年7月2日播送Dempsey与Carpentier的拳击竞赛。此次播送活动的成功使其别人看到了咱们今日所熟知的这种播送无线电的巨大潜力。
可是，其时的真实应战是技能性的。前期的收音机很难运用，而且功用欠安。阿姆斯特朗、沙诺夫和美国无线电公司的故事就从这儿持续下去。经过之前开展的联系和RCA获得的专利，包含超外差接纳器专利，无线电技能现已大大简化，能完成便携，人人都可轻松运用。从技能视点来看，超外差架构是这一成果的要害，时至今日，也是根本如此。
图4.埃德温·阿姆斯特朗(Edwin Armstrong)和妻子马里昂(Marion)带着第一台便携式收音机度蜜月。
检波器
无线电有必要经过某种方法，发生承载着有意义的信息的输出信号。在前期，这就是在接纳环形天线中发生的共振火花。人们很快就认识到，需求用一种更灵敏的方法，把辐射能转换成有意义的信号。前期的技能存在很大的局限性，一般运用多种特点，包含化学、机械和电气等特点。
最开端时，运用的第一批检波器中有一款被称为金属屑检波器，这款检波器是以一个名叫爱德华·布兰里(?douard
Branly)的法国人的发现为根底开发的。该金属屑检波器由两块金属板构成，金属板之间的距离很小，注入一定量的金属粉。当射频信号抵达金属板时，金属粉会吸附到金属板上，使电路闭合。这种方法对检波十分有用，可是，一旦射频信号撤离，金属粉会持续吸附在金属板上。为处理这个问题，组织了某种敲击器，用于敲击设备旁边面，强制去除金属板上的金属粉。由于这个原因，这种原始检波器尽管有用，但运用起来却十分粗笨。尽管如此，到了1907年，人们还在运用这种检波器。
图5.金属屑检波器。
图6.金属屑接纳器原理图。
一种更有用的处理计划是电解检波器。这种设备由浸入硫酸或硝酸溶液的一条超细铂丝组成。用电池将该电路偏置到电解点。这会在铂丝表面上构成气泡，使电流下降。假如射频电流耦合到该电路中，它将调制电解点并使电流随耦合射频信号的强弱改变。这项技能由费森登(Fessenden)开发，1903年至1913年间被人们广泛运用。德·福雷斯特依据这种技能开发了一种变体，被称为应答器，由浸入过氧化铅溶液中的两块金属板构成。
图7.电解检波器。
图8.电解无线电接纳器。
马可尼更喜爱被称为磁检波器的另一种计划。这些设备被用户亲热地称为玛吉。它们的作业原理是，构成一个无端钢丝环，使钢丝环呈圆形旋转的一起凭借永磁体使其磁化。钢丝磁化部分经过与天线相连的线圈。该线圈中的射频场依据存在的接纳信号电平对钢丝去磁。然后，经过另一个线圈拾取钢丝磁场的改变，该线圈连接到耳机，耳机担任供给听得见的射频信号。直到1912年，一切马可尼设备都运用这种计划，包含泰坦尼克号上的设备。
图9.像马可尼那样运用的磁检波器。
图10.磁检波器无线电原理图。
另一类常见的检波器是晶体检波器，一向盛行到1925年。这类盛行器材一般被称为晶须(cat
whisker)，根本上是由各类矿藏制成的前期半导体结。典型的矿藏包含方铅矿(PbS)、黄铁矿(FeS2)、辉钼矿(MoS2)和碳化硅(SiC)。在金属杯制造这些岩石的小样，用细线在岩石上构成点接触。能够移动该点接触，放在岩石的各个方位，以发现最佳作业点。当今的市场上仍有晶体收音机出售;电路与100年前的电路完全相同，仅仅半导体二极管制成品替代了晶须。晶体检波器的一个长处是，这些设备供给更多的线性检波，这在AM播送开展之初变得十分重要。这使语音通讯成为可能，而前期的传输仅由莫尔斯电码发送。
图11.方铅矿晶须检波器。
图12.典型晶体管收音机原理图。
另一类检波器是由一名为马可尼作业的工程师在1904年构建的。约翰·安布罗斯·弗莱明(John Ambrose
Fleming)发现，经过在爱迪生白炽灯泡上增加一块板，就构成了一个一般被称为整流器或整流阀的设备。马可尼和安布罗斯以为，他们现有的检波计划(一般为玛吉)的作用优于弗莱明整流阀，所以，他们暂时中止了寻觅更好计划的尽力，直到1912年之后才重启此项作业。可是，包含德·福雷斯特在内的其别人却看到了该计划的直接价值，他们在弗莱明和马可尼的根底上持续探究，在灯丝与加热板之间增加了一个帘栅极。这项作业成功申请专利，并于1906年正式发布。尽管德·福雷斯特认识到了他的创造对改善收音机的价值，但他无法运用这一点，部分是由于商业伙伴的不端行为，部分是由于针对其专利的各种侵权案子。
第2部分：接纳器架构
像德·福雷斯特和阿姆斯特朗这些无线电技能前期的前驱们都理解一个要害点：他们的成功离不开稳固牢靠的检波器;前期时，这主要靠无线电报员，他们的技能实力和听力使其成为可能。可是，跟着作业的开展，其他方面的重要性也逐步突显，例如线性度、带宽等。
1912年，为了处理这些问题，德·福雷斯特想出了再生计划以及这种技能可能给接纳器带来哪些长处。几乎在同一时刻，阿姆斯特朗获得了相似的发现，他指出，假如从加热电路把能量耦合回帘调谐器，当扩大器响应在自由振荡之前到达峰值时会发生显着的扩大作用。这些发现引发了一场长达数十年的专利胶葛，由于每位创造家都宣称首要面世的是自己的创造。
无论怎么，再生式接纳器的要害优势在于，除了获得十分高的增益水平之外，接纳器还有助于将输出连接到扬声器，而不是像之前那样，连接到音频输出很弱的小型耳机上。阿姆斯特朗指出，经过这种组织，他能够从纽约实验室轻松仿制马可尼在爱尔兰的设备，而马可尼一般需求一个中继站来完成跨大西洋的掩盖。得到满足成果后，阿姆斯特朗约请沙诺夫来到实验室，共享他的发现。凭借再生设置，他们整个晚上都在接纳长途无线电信号，轻松地接纳到了来自西海岸和太平洋的信号。这是检波器技能的一次严重改善。再生式接纳器面对的最大应战是调整反应以保证正常运转;即便是经历丰富的电报员也很难做好。跟着再生式和超再生式无线电的前期类型被投入生产，这一应战变得十分显着，需求在无线电技能遍及之前找到处理方法。
第一次国际大战终究迫使美国参战，阿姆斯特朗在法国秉承使命，担任在现场设备无线电设备。这使他有时机持续研讨作业;1918年2月，与法国和英国的搭档协作之后，他提出了超外差架构。终究，这种架构处理了许多问题，无需像超再生等曾经的架构那样，进行繁琐的调整，而且不会献身功用。
整个1918年，阿姆斯特朗持续开发超外差架构，处理了再生和超再生接纳器面对的许多难题。这一开展完成了简略易用的无线电，与现在的量产型无线电共同。尽管超外差接纳器不是严厉意义上的检波器，但它具有增益功用和额定的选项，供给固定中频，不受被监控射频频率影响，有助于进步检波功用和共同性。这样就能够优化检波器，无需忧虑所需射频频率会导致功用下降，而这正是前期无线电面对的一个巨大应战，而且持续应战着今日的无线电设计师，仅仅频率要高得多罢了。即便咱们现已持续探究零中频、直接射频采样等新式架构，应战依然存在。
图13.超外差专利数据。
这些优势稳固了外差架构的重要性，而且今日仍在持续。尽管施行技能已从电子管走向晶体管，再走向集成电路，但该架构依然是许多现代体系的要害。
