无线电电子学的发展

谈到无线电，就会想到收音机；谈到电子学，就会想到电子管。但是，无线电和收音机之间不能划个等号，电子学和电子管之间也同样不能划等号。

电子学是一门专门研究电子发射的运动规律和电子器件（电子管、晶体管等等）制造的科学；无线电是一门专门研究无线电波的产生、发送、传播和接收的科学。这两个学科是一脉相通，紧密结合的；没有电子学，无线电不可能有今天的发展；没有无线电，电子学也失去了用武之地。因此，我们把它们合起来称为“无线电电子学”。

无线电电子学的特点是：发展快，渗透深，生命力强，应用面广。好象“药里的甘草”，哪儿都少不了它一份。从日常生活到国防尖端，都离不开无线电电子技术。

无线电电子学只有短短六十多年的历史，但是它已经经过了几个发展阶段。毛主席教导我们：“认识从实践始，经过实践得到了理论的认识，还须再回到实践去。”无线电电子学的发展过程正是这样一种从实践到理论再从理论到实践的过程。首先是人们对电磁学的基本现象积累了丰富的感性认识，从理论上证明了电磁波的存在，进而用实验证实了电磁波的存在，并逐渐开始利用电磁波进行“无线电通讯”。为了增大通信的距离，人们开始千方百计地探寻新的技术和新的理论。电子管的出现解决了产生高频振荡和放大的问题。有了电子管就有了无线电台，电台多了就发生拥挤。为了解决这个矛盾，人们不断地寻求“新的地盘”以避免拥挤，于是就出现了由低频到高频，由高频到超高频，由超高频到极高频……这样一系列的“向高频进军”的长征。

暂时解决了拥挤的矛盾，又出现了更新的矛盾。由于无线电事业的发展，技术指标越来越高，电路越来越复杂，器件用的越来越多。这样出现了“功能性”与“可靠性”，“轻便性”之间的矛盾。为了解决这个矛盾，人们又开始了一个寻求制造小型、可靠电子器件新技术的进军。从整个发展情况看，朝这两个发展方向的进军，就是今天无线电电子学发展的主流。

不断出现矛盾，不断进行科学实验，不断总结经验，不断提出新的理论，不断用新的理论指导新的实践，这就是一部无线电电子学发展史。

为什么“扩充地盘”要向高频进军呢？我们知道，收音机度盘上分布着许多电台的信号，每个电台占有的频带一般是10千赫。电台多了自然发生拥挤，产生“干扰”。在中波广播段，工作频率大致是由540到1600千赫，排列得最理想也不过能容纳106个电台。如果我们能够把频率提高10倍，可容纳的电台数目就会提高到1060个。由此可见，工作频率越高，可容纳的电台数目就越多，这是向拥挤现象作斗争的主要手段。

当然，另一个手段是反其道而行之，设法对每个电台占用的频带加以“压缩”。但是盲目地压缩频带会产生严重的失真。如何压缩频带而不产生严重的失真，是一个复杂的技术。四十年来不断地向高频进军的里程碑大概是：20年代长中波，30年代中短波，40年代超短波和微波，50年代由微波中的厘米波进入到毫米波，60年代又跨跃了一大步，进入了微米波。当然，使用这样短的波长，在解决空中“拥挤”问题上，似乎是轻松愉快了，但这在工程技术上，还有许多待克服的困难。

提高频率的另一个优点是，在雷达这类探测技术上，频率越高，“分辨率”也越高。无线电波（如中、短波）就好象是一把“尺子”，用它来分析极细微的部分是困难的。若把这把“尺子”缩短，把“尺子”上的刻度做得更细一些，这就是说，愈缩短波长，分辨能力越强。例如目前用的分米、厘米波雷达，还看不见飞机舰艇的具体形象。可以设想，将来若用微米波雷达则不但飞机形状，甚至驾驶员的面目也会须眉毕现了。避免拥挤和提高分辨力，这就是今天向高频进军的主要动力。

正当人们热衷于向极高频或极短波发展的同时，有些人也没忘了向另一个极端——超长波的方向发展。超长波的传播可靠性在国防上是有重要意义的。

不管多么复杂的电子设备，总是由若干种电子器件和元件组成的。电子管是电子学在20年代划时代的一个产物。半导体晶体管是40年代又一阶段性的产物，它在体积小、重量轻、寿命长、耗电少各方面，都比电子管好得多。

把电子管设备改用晶体管，叫做“晶体管化”，的确是在小型化和可靠性方面前走了一大步，但这只是小型化的开始。解决了旧的矛盾，又会出现新的矛盾。今天看来是够小了，明天就显得太大了。在目前，器件和元件微小型化所采取的途径，一方面是大力改进工艺技术，缩小安装尺寸；另一方面更重要的是重新探索新概念、新原理和新方法，作根本的改革。微型组件，薄膜电路和固态组件就是应时而起的这样一类产物。

微型组件使元件基本上以原来的立体结构变成了平面结构，体积大大缩小。薄膜电路比微型组件又前进了一步，所有的元件和器件都“平面化”了。固体电路则是将半导体管、元件等均置于一整块半导体之中，使它起了一个完整电路的作用。

对微小型化的问题也要用一分为二的观点来看。微型电路的出现并不意味着半导体晶体管已经过时，正如晶体管的出现并不意味着电子管已经过时一样。

微型组件并不是没有缺点的，体积小是其优点之所在，也正是其缺点的由来。因为体积小，功率就必然有限，这也是不依人的意志为转移的自然规律之一。因此，需要中等功率的时候仍然要用晶体管，需要大功率时仍然要用电子管。

以上我们介绍了无线电电子学两个主攻方向，在60年代的今天，这些方面都已经取得不小的进展。作为划阶段的产物，除了上述的固态组件外，我们应该提一提“量子器件”。

已经试制成功的量子器件可以分为三类：量子振荡器、微波固体量子放大器（译名“脉泽”）和光量子放大器（也叫做“受激光发射器”，译名“莱塞”或“睐泽”）。这三类器件，分别解决了电子技术中三个重要问题：使频率高度稳定、低噪声接收、极高频的产生。

特别是光量子放大器的出现，是60年代一项突出的成就。目前已经作出了许多固态和气态的光量子放大器件。本来，光波和无线电波都是电磁波，二者的区别只是前者的波长比后者短得多。无线电波不断地向更高的频率发展，早晚会和光波“会师”。光量子器件所产生的光波和普通光波不同，它是单频的，相干的（所谓相干，就是服从互相干涉的定律，只有单频才能相干，只有相干，才能利用它作出许多有用的事情），而且是稳定的。光波波长很短，能够把能量集中成很细的波束，在科学技术上当然有很多用途。此外，波长大大缩短以后，频段大力展宽，就可以容纳数以亿计的“电台”，以传送最大的讯息，而且又可以大大提高设备的分辨能力。今天，初步试验的红外线莱塞的雷达，比起微波雷达，精确度约提高了10倍。

基本理论的研究是多方面的而且是十分重要的。事实上，只有把基本理论探索的成果与新的电子元件器件结合起来，才能创造出新型的电子设备和电子系统，来满足社会主义建设和国防建设的需要。

这里只谈大家时常听到的两个理论学科——信息论和控制论。

信息论是研究信息识别，信息加工和信息传输等的一门科学。什么叫“信息”？接到一个电话知道了一件事，就是一个信息；看报纸看到了一件新闻，这也是信息。要传送信息，就必须有变化的声音或符号，就是说，要有随时间变化的信号。而要传送信息，关键在于频率的变化。在单位时间内传出信息多少，决定于频率变化的范围有多大。电报每分钟只能传送几十个字的信息，信息量小，所以无线电报占的频带就很窄。无线电广播信息量大，所以占用的频带就较宽；电视信息量就大多了，因而占用的频带就更宽了。

信息论不但证明了信息传输量与频带宽度成正比，而且还证明了它与有用信号的大小对噪声干扰大小的比值的精确关系。掌握了这样一些基本理论对通信工程实践有很大的指导意义，例如实现在高噪声中接收极微弱的信号。

为了避免干扰和拥挤，可以压缩频带。但如何压缩频带而又保持原来的信息，就要进行“信息加工”。加工的目的是为了提高通信效率，减少“多余度”。这也是信息论的研究内容。

信息论的重要贡献之一是编码理论。把要传送的信息编成电码的形式传送出去，可以提高抗干扰的性能。目前，这些规律已经付诸应用。

电子计算机的出现，促进了一个新的学科的形成，这就是“控制论”。

控制论是一门研究机器和生命机体中的普遍控制规律的科学。它是把机器和生命机体两种不同的控制系统联系起来，进行比较，研究它们的控制过程和它们的共同控制规律。并根据这些规律来设计电子设备或其他控制机器。

由于信息论、控制论和电子技术的发展，无线电电子学已渗入生物科学，近年来诞生了两门学科：“仿生电子学”和“生物无线电学”。前者研究如何用电子技术来模拟动物的神经生理活动，特别是人脑的活动，并根据大脑的构造和生理机制设计防生电子元件和仿生电子线路。后者研究动物与外界电磁场的联系以及所谓“脑波”的问题。有人证明，人体既能发射也能接收比较低频（100千赫的数量级）的无线电波。可以看出，现代自然科学的研究重心，正在转向生物科学。几年前曾经有人估计二十一世纪将是生物科学的世纪，看来，日程可能又提前了。

在中华人民共和国成立以前，我国的无线电电子学基本上是一个空白点。所谓无线电工业，只是进口外国元件进行装配收音机的小工厂。那时广播电台功率也小得可怜，设备清一色外国货。而现在，在短短的十几年内，已经建立起立足于国内的无线电工业，拥有强功率的大电台，它的强大的信号遍及全球，成为全世界人民的指路明灯，它成为宣传马克思列宁主义、毛泽东思想的中心。从研究成果来说，虽然我们的起点远远落后于某些国家，但是在党中央、毛主席的英明领导下，我们正在贯彻自力更生奋发图强的正确方针，以飞跃的步伐昂首前进。我们有党中央和毛主席的领导，有无比优越的社会主义制度，有勤劳勇敢的七亿人民，有以毛泽东思想武装了自己头脑的科学技术工作者，我们坚信，无线电也好，电子学也好，我们一定能够在很短的时间内赶上并超过世界的先进水平，为中国人民和全世界人民贡献最大的力量。（冯秉铨）