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1.2 射频/微波的发展简史

1864年,英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879年)提出了著名的麦克斯韦方程,从理论上预测了电磁波的存在。

1887年,德国物理学家赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857—1894年)通过实验验证了电磁波的存在,证实了麦克斯韦的预言。赫兹和麦克斯韦因其卓越贡献而被世人铭记(见图1.2)。

1901年,意大利发明家马可尼(Guglielmo Marconi,1874—1937年)首次实现了穿越大西洋的无线电通信,传输距离为2100英里(1英里=1.609 km),证明了无线电波不受地球表面曲率的影响。他的无线电通信使用的发射天线与地面之间连接着70 kHz的电火花发生器,接收天线由风筝支撑。马可尼及其发明的无线电报如图1.3所示。

1931年,英国与法国之间建立了第一条微波通信线路。第二次世界大战后,微波中继通信得到了迅速发展,20世纪50—70年代,微波中继通信是电视信号远距离传输的主要手段。

1935年,英国的瓦特(James Watt)开展了无线电探测与测距(radio detecting and ranging),简称“雷达”(radar)的研究,同年首次在试验中测得飞机的回波。

图1.2 赫兹(左)和麦克斯韦(右)

图1.3 马可尼及其发明的无线电报

1938年,第一个调速管问世;1940年,英国的布特和兰特尔研制出磁控管。这些微波电子管器件都是雷达不可缺少的源。

1940年,第一台10 cm波长雷达问世。雷达的出现和发展,才使人们对微波理论和技术有了根本的认识。美国在麻省理工学院(MIT)专门成立“辐射实验室”,调集了大量顶尖科学家(许多人后来获得诺贝尔奖),以战时状态对雷达进行大规模、全方位研究,极大地促进了雷达与微波技术的发展。他们的工作包括波导元件的理论与实验分析,研究微波天线、小孔耦合理论以及初期的微波网络理论。

1945年,雷神公司把磁控管用于微波加热,诞生了微波炉,如今磁控管依然是微波炉的核心源。

1963年,国际通信卫星组织发射了第一颗同步通信卫星。

20世纪70年代,雷达、卫星通信、微波中继通信成为射频/微波应用的主要领域,并迅速扩展到微波加热和微波遥感等领域。同时,射频集成电路(RFIC)、微波集成电路(MIC)开始迅速发展。

20世纪80—90年代,移动通信成为射频/微波最耀眼的应用领域,如同第二次世界大战中雷达对射频/微波发展的促进作用一样,移动通信尤其是蜂窝移动通信给射频/微波带来了第二次发展浪潮,并因为应用于千家万户,因此发展迅猛,以至于彻底改变了人类的生活习惯。

2003年,美国在伊拉克战争中使用了微波高能武器(微波炸弹),展现了射频/微波在军事应用上的突破。

如今,射频/微波的应用几乎深入各个领域,我们身边随处可见:手机、蓝牙、无线上网,卫星电视、定位导航,等等。 6HCV065bZzUHaTX2SIyo0MxnQ/qL+ElJI0BIQ2hszR1jHo1Dw3nuVgBvET/bbUtb

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