当第二次世界大战一结束以后,在无线电技术的文献里就开始遇到所谓“新技术”这样一个术语。在这个术语里包括了最近无线电技术上的惊人成就,一个很显著的例子就是雷达。

无线电技术的发展,一直就伴随著更短波的采用,换句话说也就是伴随著更高频率的使用。在无线电发明后的头一、二十年里,电报通信在某些场合里,波长从上千公尺的长波用到了几万公尺的长波。但接着就开拓了几百公尺的中波波段,再后就是几十公尺的短波了。
再下去就轮到了十公尺以下的超短波,这些波长曾经用作短距离通信、电视和调频传送。然而更广泛地采用超短波,却还是不久以前由于雷达的进步而开始。雷达利用了电波在前进道路上遇到尺寸大于波长的物体而反射回来的性质。一般雷达所要捕捉的目标,如飞机、轮船和冰山等尺寸比较小,当然从它上面所能反射回来的也仅仅只能是很短的波,实际上是10公尺以下的波,他就是超短波。除此以外,在技术上超短波也比长些的波容易集成定向投射的波束。

在无线电技术上讲,超短波并不是什么新东西。波波夫发明无线电时的第一部机器就用的是超短波。波波夫就是第一个发现电波反射现象,并预言有利用这种现象而探测不可见目标的可能性的人,不过那个时候的技术还不足以掌握超短波。

到超短波最后真正能获得实际应用的时候,科学家们是做了很多工作的。苏联的科学家在这个领域里的贡献很多,其中在获得极短波的工作上得到极大的成功。例如,著名的物理学家李别德夫曾经获得3公厘的波长,而格拉果列娃·爱尔卡捷娃更获得短至0.082公厘的波长,也就是已经接近赤外线的电波。
什么叫做“新技术”?
一到实际采用极短的波长就引起了无线电机器零件、电子管和仪器构造上的急剧变化。它促使人们去设计新的无线电回路,解决发生振荡和接收电波的、完全新的方法。这一切集合起来就成为今天无线电领域里的“新技术”这个总名称。

首先,无线电专家们不再满足于寻常都习惯使用的电容器和线圈了。这些零件在超短波里变得都很奇怪。波长变短,线圈所表现的性质已经不仅是电感的,并且还可能是电容的,也就是具有了寻常应该属于电容器的性质;而电容器所表现的性质也会成为一般线圈的性质。在波长很短的时候用来做联接零件用的一段短线,已经再不仅仅是普遍的联接线了,它同时具有电感量和电容量,就像它是用线圈和电容器所组成的一样。此外,它还变成了一个小型的天线,向周围的空间,白白地辐射着珍贵的电能。

在超短波里,波长就要和零件的大小较量长短了。因此,有些无线电零件的性质,在较长的波段实际上不容易感觉得到的,也开始表现得这样显著,甚至要起决定性的作用。
振荡回路退化了!
振荡回路给超短波电台的制作者带来了许多麻烦。振荡频率的提高就需要使振荡回路的电感量和电容量减小,因此线圈和电容器的尺寸也不得不减小。结果,线圈的圈数愈变愈少,最后干脆就剩下一圈。而电容器的尺寸也同样的渐渐减小。
振荡回路里的元件(线圈和电容器)不得不缩小还有另外的原因。振荡回路的元件和其他零件脱离了关系就不能工作,它和电子管也是要联接的。但是每一段接线(包括管内和管外的)、电子管内的各极和露在管外的脚,都有它们自身的电感量和电容量。在很短的波长,它们和额外另加的电感量和电容量合并起来构成了振荡回路,这样外加的振荡回路元件就不能够搞大了。
波长缩短,为了使振荡回路产生相当高频率所需要的电容量就会等于或竟小于接线的电容量;而这种电容量又是不可避免的,这时要得到某一定的波长,振荡回路的电容器就必须取销掉,简直就“退化”成一个直接接到电子管的线圈。在更短的波长,线圈就用很小的一圈或者被一根导线所代替;这就算是振荡回路里所遗留下来的一切。电容器的作用完全由联接线和电子管的极间电容量所担任了。
减小电感量就要使振荡回路的谐振性能变坏,而缩小它的尺寸又不能获得足够强的振荡。于是无线电技术界就开始放弃想用寻常的振荡回路来获得更高频率的打算。

在超短波里开始采用一端闭路的四分之一波长的谐振线。这是两根平行放置的金属棒或金属管,沿这线上用一根短路棒或金属盘滑动着来进行调整。这种谐振线的作用相当不错。但是也有它的缺点:就是提高频率时,这种“振荡回路”很显著地会有电波辐射出来,大部分的高频电能就会无益地给浪费掉。

代替的是同轴谐振线,长度也是四分之一波长,不过却做成另外一种形状。在一根做得很精致的金属管里,沿着它的中心轴线穿过一根金属梗。这就是谐振线的一根线,而管本身就当做另一根线,并用一个可以滑动的活塞来做这种振荡回路的调整装置。
用另一种完全不同型式的“振荡回路”——空腔谐振器,可获得短到几个公分的最短波长。苏联科学家M·C·烈曼就是首先提出使用这种型式的振荡器的。
这是一种圆筒形的、球形的或环状的各有着金属壁的小空腔,这种几何形的物体具有奇妙的性质:在它里面能够发生频率很高的雷磁振荡。因为这些振荡发生于封闭的金属空腔内,所以振荡的能量不会辐射到周围的空间,也就不致于无益的浪费掉了。这种“振荡回路”内部损失非常微小。因此它是一种极好的振荡器;在谐振频率时它里面就非常容易激动起很强的振荡。它所谐振的频率决定于空腔的形状和尺寸,因此要调整这种振荡器就必需变化它的空腔尺寸。
电子跑得太“慢”了!

到了超短波普通的电子管也快没有用了——特别是在最短波里。谁会想到在这里电子速度的不够竟造成了缺憾,而就是这种速度在从前还认为是最大的呢。
比较长的波,一个振荡周期拉得相当长,电子飞行的速度还可以不计较;它们在极短的一瞬间飞过由阴极到屏极的全部路程,因此电子管的工作还不致于因为电子的移动不是“瞬息即至”的而遭到破坏。屏流还能恰恰跟着栅压的一切变化而变化。
减短波长,振荡频率就增高,而一个周期的延续时间也就会缩短到由十亿分之一秒到一百亿分之一秒。栅极上的电压变化得这样快,电子在电子管里飞行的时间就开始发生影响了。电子已经跟不上这些变化,当它达到屏极的时候已经算“迟到”了。因和电子管联接的振荡回路电能的供给,就和振荡回路里的振荡和不起拍来了——电子管也就不能维持振荡而使整个电路停止工作。
要不破坏振荡,就应该缩短电子由阴极飞到屏极的时间,因此工程师们也就着手来减小电子管的极间距离。但是这又要使极间电容量增大。如我们所知道的,这也就要阻碍波长的减短了。要减小电子管内部电容量这种不利的增大,那么就要减小各极的尺寸,然而这又要使电子管供给振荡回路的电能减弱。
减小电子管尺寸,就要变化它的内部结构和外形。
苏联发明家H·д·捷伏雅特可夫制出了可用于公分波全部波段的电子管。M·T·格雷霍娃曾设计了发生33公分振荡的电子管。有一种小型电子管,形状像橡实,没有灯脚。各极的引线是几根很短的接线,銲在它的玻璃泡上,这些电子管产生的振荡电力不很大,但却能用于短到25公分的波长。
还有另一些型式的电子管在构造上和一般电子管完全不同。它的电极并不是圆柱形,而为平的圆盘形。引线是用金属板做成,电感量很少。极间距离缩短到几十分之一公厘。这种电子管和空腔谐振器一起用非常适宜,可以很有效地使用于短到10公分的波长。
无论这些电子管构造形式如何不同,它的工作原理仍旧是由屏极和阴极间的栅极控制着电子管里的电子。
但也还有其他控制电子流的方法。在超短波的应用上,还有根据其他控制电子流的原理来制成的电子管。(施镭 译自苏联“无线电”杂志1949年第3期)(苏联 ф·切斯特诺夫)