无线电电子学的发展方向

5月7日是无线电节。1895年的这一天，俄国杰出的科学家亚·斯·波波夫发明了“无线电”。从那时起到现在的六十多年中，无线电技术得到了极为迅速的发展，获得了巨大的成就，并且和电子学结合起来，构成了我们时代最卓越的学科之一——无线电电子学。现在，无线电电子学已经渗入到各种科学技术、渗入国民经济各个部门和日常生活中了。

无线电技术和电子学的发展可以分为三个主要阶段。第一个阶段，从1895年起到1918年左右，其特点是应用无线电波的长波波段，波长达几千米，甚至几万米。当时无线电唯一的实际应用是无线电报通信，通信距离仅数百公里。第二个阶段是从1918年到1940年，这个时期的特征是在无线电技术中广泛应用电子管，掌握了无线电波中波长为几十米的短波波段，已经可能在地球上任何二点间进行无线电通信。发明了无线电话、无线电广播、无线电传真和电视等。这时，人们在无线电电子学方面的主要活动仍然不超出广义的通信的范围，都是利用电磁波在空中传播的性能。从1940年起到现在的第三个阶段，其特征是掌握了超短波波段，并且迅速地发展了高质量的电视、电子自动学和电子计算机。无线电电子学的应用广泛地深入到科学技术和国民经济的各个领域，而不再局限于通信的一个方面了。在这一时期中，无线电电子学的各个方面。导航、雷达、遥测、遥控、自动控制和电子计算机、工业电子学、红外线、超声波、电真空技术和半导体技术等等，都得到了迅速的发展。还出现了一些新的学科——无线电天文学，无线电气象学、无线电频谱学，等等。

虽然无线电电子学已经获得了上述的迅速发展和光辉成就，但是，它仍然不能满足科学技术的发展和实际应用的需要对它提出的要求。必须进一步发展无线电电子学的理论和技术。无线电电子学的发展方向是怎样的呢？目前存在着哪些重要的问题呢？

现代无线电电子学的重要问题之一，是提高无线电电子系统和电子设备的可靠性。因为现代的无线电电子系统，有许多都含有几十万、几百万甚至几千万个元件。即使每一个元件损坏的可能性很小，但元件多了，整个系统损坏或失效的可能性也是相当大的。

解决可靠性的问题应当从多方面着手。其中首要的是提高原材料的纯度，改进原材料的提炼工艺，改善元件、电子管及半导体器件的生产过程，改进电子设备的结构。还应当特别注意研究无线电电子系统和设备的可靠性理论和计算方法，研究自动探测和消除系统故障的理论，以及根据生物有机体的活动原理制成全新的电子系统。此外，应当进一步改善质量统计和检查工作，改进方法和仪器，以便在高温、低温、高压、低压、冲击、振动、潮湿、尘土、辐射、霉菌及其它情况下对元件和设备的可靠性进行全面的研究和试验。

第二个重要的问题是无线电电子器件和元件的小型化和超小型化。使用小型和超小型元件，就能大大节省用料，制成包含大量元件，而各元件间连接结构又极为复杂的小型设备。例如，应用小型超高频晶体管，就能制造出含有超高速开关装置和磁膜记忆系统的控制机，其记忆容量可以和人脑的记忆容量相比。但是为了作到这点，必须要有小型和超小型的电容器、电阻、电感、半导体和电介质放大元件、超小型滤波器和许多其它元件。必须继续寻找制造无线电电子设备各种零件用的新材料，如电介质、铁氧体及杂质含量要求极严格的半导体材料等。最后，必须努力研究固体，特别是晶体的物理和化学性质，以求利用完全新式的方法来制造各种小型无线电电子设备。

现代无线电电子学的另一个重要问题是进一步掌握超高频。必须继续研制各种超高频电子管，如磁控管、行波管及返波管、静电聚焦管，以及半导体和介质放大器件、各种铁氧体和其它半导体磁性材料、超高频合成晶体等等。

对具有晶体结构的固体的研究，为掌握新的频段开辟了诱人的远景。利用分子、原子团、晶体点阵中的离子振动状态的改变，以及分子和原子中的电子状态的改变，可以做出工作于从分米、厘米波段一直到光波段的量子器件。例如，利用合成红宝石及其它晶体，并用非相干强电磁波对它进行照射，就能够得到相干振荡的电磁波，其频率范围为几十万亿赫到几百万亿赫。有了这样高频率的相干振荡，就可以把射线集中为千分之几度的细窄波束。这样的“针状”波束可以用来研究各种物质的特性，用于无线电接力通信，用于各种工业上的加工以及生物学和医学等其它许多领域。由于振荡能量集中在极窄的波束内，而且频率极高，所以能够利用这种电磁波进行超远距离通信，而实际上能传送的信息量是无限的。

由于宇宙通信和其它方面的迫切需要，必须进一步提高无线电接收设备的灵敏度。研究无线电接收设备及其元件的内部噪声，研究防止干扰的方法，就有可能制造出灵敏度极高的接收设备。例如，苏联用来接收射向金星的自动行星际站的无线电信号的无线和接收系统，能收到功率约为10-22瓦／米\(^{2}\)的信号（这样上的功率，相当于在月球上点燃一根火柴，传到地球表面上一平方米面积内的功率）。利用现代高灵敏度的无线电接收机，能发现距地球60亿光年的宇宙目标（1光年的距离，等于以光速走一年所经过的距离，为9463亿公里），它离开地球的速度约等于光速的一半，这种目标用光学方法是无法看到的。

为了进一步提高灵敏度，必须努力研究、改进和创制新型的低噪声放大器——量子放大器、参量放大器、隧道二级管放大器等，以及研究无线电电子学的其它设备。同时还要加强研究抗干扰理论和抑制干扰有害作用的方法。主要是研究无线电干扰的波形、数值和统计结构；阐明干扰对无线电接收设备及其各个元件的作用；探寻在无线电接收设备中抑止干扰的方法和减小内部起伏噪声的方法；改善有用信号的传送和接收的方法，例如采用频率键控和调频、单边带传输、脉冲编码调制、无线电同步接收法等。为此，必须进一步发展信息论，以达到最大可能的抗干扰性，获得容量大、效率高、和抗干扰能力强的发送和接收信息的新方法。

提高频率稳定性对导弹制导，宇宙航行遥控等具有重大意义。在这方面已经获得很大的进展。例如，利用量子电子学方法制成的电磁振荡器，在几百年中只有十分之几秒的误差。

近年来，毫微秒脉冲技术得到很大发展。它的出现是由于提高无线电电子设备动作速度的要求引起的。核物理方面的研究工作对毫微秒脉冲技术的进展起着重要的影响，因为研究核物理时，必须用快速的记录装置。测量极小时间间隔的仪器以及极短脉冲发生器等。

产生、放大和变换毫微秒脉冲的电子设备，得到了极其广泛的应用。可以用它来研究铁氧体、酒石酸钾钠、半导体器件以及快速示波器中的瞬变过程。毫微秒脉冲技术对脉冲编码调制的宽频带波导通信有极大的价值。

超短脉冲技术的进一步发展，一方面靠改进现有的方法和线路，另一方面要靠创制形成超短脉冲的新电子器件、新线路和新方法。

无线电电子学和新的数学部门的发展，已为生产过程、计划、设计、科学研究工作的自动化开辟了宏伟的远景。重要的是迅速地把这些新的可能性加以突现。必须改善现有的电子计算机，提高运算速度，增加存储容量，并大量设计制造各种新品种的电子计算机。运用“学习”及“自适应”式电子计算机实际上具有无限广阔的前途。

最近三、四年来，电视技术作为调度和控制生产过程的工具而在国民经济中获得广泛的应用。电视自动装置是各方面要求发展的新方向。用电子光学方法感知周围情况，再借助电子计算机进行遥控，就能解决自动调节的各种复杂问题。

无线电电子设备和电子系统具有许多卓越的特点：它的惯性很小，因而工作速度很高；有很高的稳定性和精确度；能联结大量非常复杂的元件；有可能将元件缩小到分子那样大小。利用这些特点，就可能制出和现有设备根本不同的新设备和新系统。在制造基于新原理的无线电电子系统方面，控制论、信息编码理论和自动调节理论等科学部门的发展，将起巨大的作用。

无线电电子学是一门年轻的学科，它的发展极为迅速，有无限广阔的前途。目前，在这方面还有许多重大问题需要解决；将来，在发展道路上，还会出现许多困难的新问题。但是，依靠无线电电子学方面的工作者以及广大无线电爱好者的艰苦努力，必将克服一个个困难，解决一个个的问题，使无线电电子学更迅速地发展，获得更大的成就，在发展国民经济，建设社会主义和共产主义，以及保卫世界和平的事业中作出光辉的贡献。