认识通信 课件全套 第1-4章 回溯冷兵器时代的通信-万人通话共信道的奥秘

认识通信第1章回溯冷兵器时代的通信1.1原始的声波通信1.2演进的图像文字通信1.3代价高昂的远程中继接力通信内容简介23丰功和智慧1.1原始的声波通信猴啼猿叫演化为各种语言人类像形图案各种文字进化成竹简记事创造出纸张印书风火狼烟改进成快马驿站从最初的千百成年知识沉淀凝聚了前人的4440万～150万年从古猿到人类过程中使用工具直立行走通常意义下的信息交换1.1.1南方古猿的啼声通信学会例如：发现食物、危险、面临生死等高兴或悲伤场景语言出现之前交流思想各种啼叫声、肢体动作实现我们现在讲的一切通信系统信源信道通信终端信源信道信宿声波声波原始古猿啼啸叫声构成的点对点通信系统信宿古猿通信系统51.1.2史前人类的语言通信大约在9万年前大约3.5万年前开始“说话”开始使用语言是人类远祖语言的产生人类进步的一大质的飞跃人与动物的本质区别之一只有掌握这种编码的人群才能解码并听懂语言所要表达的意思语言的本质信息的复杂交流方式对信息的不同编码是6近距离无记忆通信方式语音通信特点空气阻力扩散衰减只能语音通信啼声通信区别信息量大信息量小编码复杂编码简单需要学习无需学习7中继接力语言长途通信和广播通信信宿D

D信宿E双向通信单向通信单向通信中继B中继C信源A信宿F(a)中继接力语言长途通信（b）语音广播通信8广播通信一点对多点的通信9语言通信的问题只能口口相传面对面传授只能在部落内传播相近年代人之间传播这导致一旦掌握这些知识的人员过世，积累的知识和信息便随之丢失。知识积累过程依然很慢，人类文明进步的速度受到极大的制约。其结果交流、通信人类知识广泛传播、共享、保存不同地域间、世代的人类10300万年～1万年旧石器时代内蒙古阴山的原始人类开始使用岩画1.2演进的图像文字通信1.2.1阴山岩画的图像通信公元前3500年左右的时段图像符号开始逐渐演变成了图像通信知识或信息以符号、图案的形式被记录在岩壁或物体上，人们通过眼睛识别符号、图案来获取信息。特点11A地符号图案（信源）B地符号图案（信宿）固定或可携带移动物体承载符号图案的物体（信道）原始的图像通信可携带的石块、木块或兽皮信源是通过人手绘制的符号图案信宿是人的眼睛，完成对编码图像信息的解码过程12案例：现在人们在一些岩洞、石壁、古墓穴中见到的一些符号和图案，这就是知识的长期保存的典型。通信距离、世代薪火相传问题原始的图像通信中符号图案承载信息解决的是信息的存储问题易于携带的物体有利用将人类知识经验信息传输到人类可以到达的地方解决的是知识不会因为前人的过世而失传可携带的知识可使知识得以广泛传播有利用人类文明的进程加速131.2.2大麦地开始的文字通信所能表达的信息量有限符号和图案通信的缺陷约1．5万年的宁夏卫宁北山地区大麦地的岩画上有了类似文字性质的符号，呈现出早期岩画的象形性，与汉字的象形字型相类似。原始文字早期岩画演化甲骨文像形文字小篆隶书繁体文字语言通信文字通信演化演化演化演化演化繁体文字演化14用眼读取文字信息的人是通信的接收方信源文字表达发起方所要传递的信息写上文字的棉帛、羊皮、竹简是信息载体人对刻写有文字的载体的携带和转移是信息的传输过程信宿信道手写文字接收文字写在棉帛、羊皮、竹简上的文字信息，可以长期保存和从一个地方转移到另一个地方，从而解决了信息的可大量记忆和远距离、跨世代传输问题。151.2.3蔡伦始创的纸张书信通信公元105年东汉用破布、树皮、麻头、等为原料，捣烂成浆糊状，再捞在细竹帘上，漏去水分，留在帘子上的纤维薄片定型干燥后便成了“蔡侯纸”。蔡伦双向通信单向通信信宿D中继B中继C信源A单向通信中继接力的长途纸张书信通信16跨时间保存有利于知识的传承，使人类可以学习、继承、发扬前人思想，知识积累大大增加。纸张产生运用信息载体的成本问题解决的是廉价的文字通信方式实现的是特点廉价跨地域空间传输廉价跨时间长期保存知识可以跨空间传输促进了不同国家、不同民族之间的交流，促进了世界范围内全人类的知识共享。171.2.4毕昇促进的书籍广播通信公元1048年北宋发明了活字印刷术，解决了大批量复制文字信息的难题，从而导致大量低成本书籍的流行和使用。毕昇书籍广播通信读者信宿C单向通信读者信宿D印刷厂广播站B作者信源A读者信宿E广播

单向通信销售181.3代价高昂的远程中继接力通信1.3.1成吉思汗的驿传通信对于战争而言，信息获取的实时性往往直接关系到战争的胜败和国家的兴衰。现实世界所发生的事情经过记录、传递的文字通信到达接收者手中时往往已经过时间可能许多信息已经没有实用价值或意义19公元前490年马拉松战役长跑能手菲迪皮季斯从马拉松战场出发奔跑了42.195公里到达雅典城的中央广场准实时通信单靠个人作信使进行跑步传输信息的通信距离是有限的经验证明脚力通信20我国有3000多年利用邮驿传递信息的历史唐朝最盛时期全国有1639个驿站准实时通信传递信息最快要求日驰500里

中继A中继B中继C信宿信源

驿站A驿站B驿站C发出命令接收命令几十公里几十公里蒙古军可在情况紧急时，24小时驰400里邮驿通信21古代利用鸽子能够找到原来巢穴的特点将书信捆在鸽子腿上，当鸽子回到原巢穴时，主人取下鸽子腿上的文书准实时通信飞鸽传书文字通信信宿信源发出命令接收命令鸽子的飞行速度在70千米110千米每小时急速飞行速度在90千米～150千米每小时500公里的路程，平原地带需要7个小时以上22中继接力远程通信1.3.2周幽王的狼烟峰火通信

中继A中继B中继C信宿信源

峰火台A峰火台B峰火台C发出命令接收命令狼烟通信公元前772年的周幽王时代为了防范北方游牧部落入侵，周幽王在边境的山峰上设立绵延不绝的烽火台监视远方敌人的活动实时通信远程自由空间光通信23旗语通信近距离实时通信颜色通信24金鼓通信号角通信25第1章回溯冷兵器时代的通信 1.1原始的声波通信 1.1.1南方古猿的啼声通信 1.1.2史前人类的语言通信 1.2演进的图像文字通信 1.2.1阴山岩画的图像通信 1.2.2大麦地开始的文字通信 1.2.3蔡伦始创的纸张书信通信 1.2.4毕昇促进的书籍广播通信 1.3代价高昂的远程中继接力通信 1.3.1成吉思汗的驿传通信 1.3.2周幽王的狼烟峰火通信

本讲内容小结26在原始的通信时代，人们为了交流，先是发出各叫声，进而演化成语言。面对面的语言交流解决了实时通信问题，但这种通信方式的明显缺点是通信距离近且难以被不同部落理解。为了保存信息，产生了岩画和符号，进而演化成文字。然而文字需要附着在物体上，为了便于携带和记载，最初采用竹简、绵帛来记载。这种通信方式的缺点是文字载体成本高，不便普及。由此催生出的纸张使书信成本降低到普通人可以接受的程度。知识可以被记在书上，通过看书就可吸收大量前人的知识，这种通信的问题是信息往往是非实时的，甚至可能已经失效。为了能即时获取当前正在发生的信息，便产生了驿站通信、声光通信。内容回眸谢谢认识通信29只能在人、动物行走范围所及距离的非适时通信上章回顾语言通信解决本地实时通信问题只能在本部落内、相近两三代人之间通信文字通信解决信息的存贮与异地通信问题内容简介30第2章有线电通信的前世今生2.1揭开电的神秘面纱2.2沿着导线延伸的电波2.3五花八门的传输线31远在公元前585年古希腊第一位自然哲学家泰勒斯已经注意到这是西方世界关于电这种自然现象的最早观察记录2.1.1泰勒斯对磨擦生电的观察用毛皮磨擦过的琥珀能吸引一些绒毛、麦杆等小而轻的东西并把这种现象称作“电”2.1揭开电的神秘面纱321600年英国物理学家、医生吉尔伯特出版《论磁性、磁体和巨大地磁体》许多人称他是电学研究之父他用了17年的时间来研究电，记录了600余个实验发现了“电力”，“电吸引”等许多现象最先使用了相关专用术语摩擦生电现象背后的物理本质33金属带电后，内中多余的电子会相互排斥而迅速扩散到电子密度低的地方，或传导到与其接触的其它物体两种不同的材料发生摩擦时发生了电子的转移产生静电电荷积累得到电子的物体带负电失去电子的物体带正电摩擦生电现象背后的物理本质34✚空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发一尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝一纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬橡胶→镍／铜→黄铜/银→金/铂→硫磺→人造丝→聚酯→赛璐珞→奥纶→聚氨酯→聚乙烯→聚丙烯→聚氯乙烯→二氧化硅→聚四氟乙烯

。不同物质摩擦起电所带电荷由正到负的排列顺序获得电子而带负电有些物质倾向于失去电子而带正电越有带正电倾向的物质与越有带负电倾向的物质摩擦后，所产生的静电量就越大。2.1.2克莱斯特错失的放电冲击机遇1745年普鲁士的克莱斯特副主教利用导线将摩擦所产生的电荷引向装有铁钉的玻璃瓶当他手触铁钉时受到猛烈的一击，由此发现了放电现象35然而遗憾的是，克莱斯特没有进一步研究这种放电现象的本质，从而失去了发现电位差和电流的重大机遇。361746年荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克用一支枪管悬在空中，用铜线将起电机与枪管连接在一起，另用一根铜线从枪管中引出，浸入一个盛有水的玻璃瓶中实验中，他的助手偶然将另一只手碰触到了枪管上，结果受到强烈的电击。他与助手互换位置结果相同。他得出结论：把带电体放在玻璃瓶内可以保存电荷。马森布罗克的“莱顿瓶实验”实际上已发现了电流现象。但他就此止步，未能成为电流的发明人。371747年末美国物理学家本杰明.富兰克林2.1.3富兰克林捕捉天电的冒险把电分为正(+)负(-)，认为两者的数量是守恒的多次实验摸索后第一个发现了金属尖端放电现象认为所谓放电现象是正电荷流向负电荷的过程提出电荷守恒定律实际的电流是电子从电源的负极流向正极的过程提出“电流”这一术语381752年富兰克林带着儿子威廉和一个大风筝及一个莱顿瓶来到了一处旷野富兰克林成功制造出了世界上第一个避雷针他们顺着风向将丝绸风筝放入高空。风筝顶端安了一段长长的铁丝，用一根麻绳牵引风筝，在麻绳的末端系着一块绸带，在绸带和麻绳之间挂有钥匙。他成功将部分天上的雷电引到了地面。回家后，他用储存在莱顿瓶中的电产生的火花点燃了酒精灯，说明闪电确实是一种放电现象，它和实验室的电火花完全一样。391780年意大利物理学家、医生伽伐尼教授进行一次例行的解剖青蛙的实验时2.1.4蛙腿抽搐引出的伏打电池他把已解剖剥了皮的青蛙放在一个潮湿的铁案上，解剖刀无意中触及到蛙腿上外露的神经，突然死蛙的腿猛烈地抽搐了一下，同时出现电火花。他认为痉挛起因于动物体上存在电，他还把这种电叫做“动物电”。40意大利物理学家伏打教授认为伽伐尼所指的蛙腿放电，实质上是一种物理生电现象，是外来的电使蛙腿痉挛。他把金属锌、浸透盐水的纸、银环叠成一个柱状，产生了明显的电流，而且这个堆柱叠得越高，电流就越强。伏打发明电池认为产生电的是铁盘和铜刀伏打电池实验成果：当两种不同的金属接触时，就会在其表面出现异性电荷，导致电位差的出现，这就是电池两端出现电压的机理。41任何一种金属与后面的金属相接触时，总是前面带上正电，后面带负电。伏打实验创立电位差理论不同金属接触表面会出现异性电荷形成电压伏打电位序例+铝、锌、锡、镉、锑、铋、汞、铁、铜、银、金、铂、钯—。这是世界上第一个电气元素表科学界用他的姓氏命名电势、电压的单位，为“伏特”422.1.5奥斯特发现电流磁效应在大约唐朝以前中国人制成了罗盘用于导航。但再未进行深入的研究，从而错失由磁生电的先机。1820年4月奥斯特把一条细铂导线放在用玻璃罩着的小磁针上方，通电瞬间，磁针跳动了一下。发现电流磁效应揭开了物理学史上的一个新纪元（ｂ）电流磁效应

（ａ）安培右手定则

（ｂ）空心螺旋线圈的电流磁效应

432.1.6法拉第用磁生电的发电机1831年10月17日法拉第把磁铁很快插入线圈里，突然指针奇迹般地摆动了一下，然后又回到零刻度线。发现电磁感应现象导体周围有变化的磁场后就会在导体中形成电流历史上第一台不使用化学方法产生持续电能的发电机就这样诞生了1873年格拉姆发明电动机441753年发电机使人类可以自己产生电并控制电，以电为基础，诞生了后来的电报、电话、通信网络等使信息得以实时、快速、远距离传输、获取和存储的通信手段。2.2.1电报的早期探索2.2沿着导线延伸的电波英国人提出把26根金属线的一端接在静电机上，远端接一个有英文字母的球。球下挂着写有这个字母的纸片。发报时哪一条线接通电流，对方的小球上的静电便把纸片吸起来。451793年法国工程师查佩兄弟在巴黎和里尔之间架设了一条230公里长的用接力方式传送信息的托架式线路。据说他们是第一个使用“电报”这个词的人。1804年西班牙的萨瓦设计的一种电报机，他将许多代表不同字母和符号的金属线浸在盐水中，电报接收装置是装有盐水的玻璃管，当电流通过时，盐水被电解，产生出小气泡，根据这些气泡来识别字母，从而接收到传送来的信息。462.2.2开创通信先河的莫尔斯电报1837年9月4日莫尔斯制造出了由电键和一组电池组成的电报机。当按下按键A时，便有电流由电源正经触点B到电源负。按的时间短促表示“点”信号，按的时间长些表示、“划”信号，这样在正负之间就产生断续的电流。（a）莫尔斯发报机

（b）莫尔斯收报机

472.2.3电话发明专利权之争电话发明人菲利普.莱斯安东尼奥.梅乌奇亚历山大.格拉汉姆.贝尔伊莱沙.格雷托马斯.阿尔瓦.爱迪生1850至1862年期间，梅乌奇制作了几种不同形式的称作“远距离传话筒”的声音传送仪器。美国国会2002年6月15日通过269号决议，确认安东尼奥.梅乌奇为电话的发明人48贝尔和助手沃森特在进行电话模型的最后设计和改进时，沃森特在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴在音箱上准备接听，贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己的腿上，他疼痛地叫了起来:“沃森特先生，快来帮我啊！”，这句话通过他实验室放置的电话传到了在另一个房间的助手沃森特的耳朵里。1875年6月2日1876年2月14日，贝尔向美国专利局提出申请电话专利权两小时后，伊莱沙.格雷申请电话专利权。1877年，爱迪生取得了发明碳粒送话器的专利492.2.4贝尔实验室的辉煌直到20世纪后期，AT&T的下属公司曾拥有美国电话市场的80%。1878年，贝尔电话公司正式成立1895年，贝尔公司将其正在开发的美国长途业务项目分割，建立了一家独立的公司，称为美国电话电报公司，也就是大名鼎鼎的AT&T。1899年，AT&T整合了美国贝尔的业务和资产，成为贝尔系统的母公司。50还有更多科学家获得了其它国家的高等奖章，就连实验室也成为史上第一个获得美国国家技术奖的机构。贝尔实验室为人类在迈向现代信息文明社会的过程中作出了巨大的贡献诞生了3万多件专利走出了15位获得诺贝尔奖的科学家16位获美国国家科学奖章和美国国家技术奖章4位获得了堪称“计算机界的诺贝尔奖”的图灵奖512.2.5揭密电话的通信过程常见类型有电容、晶体、碳质麦克风如何将随声音连续变化的电流信号还原为发话人当初的声波信号电话通信过程如何将发话人的声音信号转换为随声音变化的电流信号传向远方声能与电能相互转换的过程电话发送端采集话音的设备电话接收端还原声音的设备常见有受话器、听筒、喇叭、助听器、扬声器521、单向电话通信①发话者拿起电话机时，发端开关接通，讲话人向送话器讲话时，声带的振动激励空气振动，形成声波。②声波作用于送话器的鼓膜上，使送话器中的碳精砂受到声波挤压。压紧时，电阻增大，松驰时电阻减小。当送话器的两个电极接上电压源时，就会在送话器的两个电极间产生随声音变化的话音电流。53③发信A端产生的话音电流经过耦合变压器将话音信号耦合到传输线路，经传输后到达接收信号的B端。④话音电流流经对方受话器的电磁线圈，产生随话音电流变化的洛伦兹力，牵引受话器上的金属杆运动，并由金属杆带动振动膜振动，从而将话音电流转化为声波，通过空气传至人的耳朵中。单向通信或单工通信方式54两根线用作收信（来话）2、双向电话通信通信双方既能发信又能收信的通信方式称为双向通信双向通信四条传输线两根线用作发信（去话）双向通信二条传输线两根线上的信号是双向传输的差分电路的作用是避免造成自发自收的干扰55感应线圈式消侧音电路和等效电路选择合适的参数，使流过N1的电流iL、与流过N2的电流iP等大反相，侧N1绕组与N2绕组的磁通量相等，两个绕组的交变磁通互相抵消，线圈N3中便无感应电动势，受话器BE中就听不到发话声，达到消侧音目的。讲话时BM为信号源产生两路电流一路电流为iL经N1→ZL→B端，该电流是送往对方话机的有效电流一路为iP经N2→ZP→B端，该电流消耗在平衡网络内。562.2.6送话器声电转换过程送话器（MIC）在声波作用下产生与输入声波相对应的电信号的声/电转换器件1、驻极体送话器①基本结构由驻极体头和阻抗变换器组成驻极体头具有高达几百兆欧的输出阻抗，因此要在它的输出端接一个由场效应管构成的阻抗匹配网络，以降低其输出阻抗。57②工作原理由于驻极体表面极化电荷的作用，在金属极板表面产生异号感应电荷。当膜片在声波作用下向内弯曲时，驻极体与后电极间的空气隙减小，后电极上的感应电荷增多，两电极之间的电位差升高；反之，膜片振动向外弯曲时，驻极体与后电极间的空气隙增大，后电极板上感应电荷减少，两电极之间的电位差降低。这样就产生了随声波变化的音频信号。这一微弱的信号电压直接输入场效应管栅极（G），经放大后由漏极（D）或源极（S）输出。58圆形的振动膜片外缘固定在送话器外壳上，振动膜片的中间粘连着一个线圈，线圈处于永久磁铁与极靴的间隙中，当膜片振动时，带动线圈沿磁铁轴向往复振动。①基本结构2、动圈式送话器动圈式送话器与扬声器不同之处在于，它的线圈阻抗比扬声器高，通常为200Ω～300Ω。59根据电磁感应定律，在一个恒定的磁场中，线圈切割磁力线运动时，在线圈中产生感应电流。当声波作用于送话器的振动膜片，膜片带动线圈作切割磁力线运动时，线圈中就会产生音频电流。②工作原理由于线圈的振动是由声波推动的，所以产生的感应电流的频率取决于声波的频率，感应电流的振幅也取决于振动的幅度。602.2.7受话器电声还原机理受话器(耳机)能按音频电流的变化规律产生相应的声波振动1、动圈式受话器工作原理当线圈通过音频电流时，线圈受磁场作用力将垂直磁场移动。当音频电流从线圈Y1端流入，从Y2流出时，根据左手定则，线圈将向下移动；当音频电流方向改变时，则线圈向上移动。线圈上下运动就带动膜片发出声音。612、压电式陶瓷受话器①基本结构压电式陶瓷受话器主要由振动片、卷口铜圈、前盖板和基座组成。将压电材料经高温烧制为陶瓷，再加直流高压极化，就成了压电陶瓷片。当给压电片两面加上交变电压，压电片会变形产生机械振动，这种现象称为负压电效应；反过来，如给压电片加上机械压力使它变形，则又会产生出电压，这种现象称为正压电效应。62②工作原理在单个压电陶瓷片上加入一交流电压，当外加电压与极化方向相同时，就使极化强度增大，压电片沿径向伸长，如图(a)所示。反之，当外加电压与极化方向相反时，压电片沿径向收缩，如图(b)所示。63②工作原理如果薄铜片两面粘着一对极化方向相反的压电陶瓷片，当音频电流为正半周时如图（c）所示，外加电压方向与上陶瓷片的极化方向一致，与下陶瓷片的极化方向相反，因而使上陶瓷片径向伸张，下陶瓷片径向收缩，则整个振动片向上凸出。当音频电流为负半周时如图（d）所示，下陶瓷片径向伸张，则整个振动片向下凸出。当输入为不断变化的音频电流时，使电压方向不断变化，则振动薄片随着弯曲振动，从而激励空气发出声音来。642.2.8延长距离的中继长途通信中，无论传输线的质量有多高，导线对信号的损耗有多小，总会使信号受到衰减，最终使B端无法收听到A端的讲话。单跨距通信的传输距离，对于金属导线通常在100公里之内，光纤可以做到上千公里。衰减65在信号尚未衰减到收端难以识别的程度之前就进行放大延长通信距离方法中继传输方式问题放大器只能单向放大导致双向四线传输中继完成信号放大的设备叫中继设备，所在位置叫中继站66长途传输设备是长途电话传输的发起站和结束站的设备传输终端无人中继站边远地区无人维护的传输设备位置有人中继站城市地区有人维护的传输设备位置两传输终端间的线路和设备称长话线路狭义信道通信系统由信源、广义信道、信宿所组成的系统67传输终端的任务②将市话二线通道在发送端合并成群路信号，接收端再将群路信号分开成单路信号传向市话二线用户；③插入监测频率信号到群路信号中，使有人中继站和对方传输终端通过仪表指示群路信号的传输质量；④通过调整放大器、限幅器和衰减器使传输通路中各监测点的电平达到规定数值；⑤通过调整滤波器和均衡器，使传输信号中的所有频率的电平都达到规定值，同时滤除掉无用频率；⑥通过预加重高频率信号的电平值，使接收端的高频信号的衰减量与低频信号的衰减量不要相差太多。①将连接用户的市话二线传输转换为适应长途中继传输的四线传输；68传输线路和设备各位置电信号强度的表示电平表示通信设备各监测点处信号幅度的大小x处电平功率电平电压电平Px=10lg（Px/P0）分贝（db）Ux=20lg（Ux/U0）分贝（db）P0是用来比较的标准功率参考值，一般定为1毫瓦。U0是比较的标准电压参考值，一般定为600欧姆电阻上产生1毫瓦功率时的电压，即0.775V。各电路板的输入和输出都有规定的频率和电平值，测试某点的电平值就可得知某处电路信号是否正常。69金属导线构成的传输信道室内电话线架空明线市话电缆对称电缆同轴电缆等2.3.1常见金属导体传输线传输线对信号衰减越小，信号传输距离越远；传输线频带越宽，传输的信息量就越大。2.3五花八门的传输线传输线也叫有线传输信道，起着引导信号在其上传输而不能跑到传输线以外的其他地方去的引导和约束作用。70特点1、通信电缆传输频带宽通信容量大传输稳定性好保密性强受外界干扰小等通信电缆传输电话、电报、数据、传真文件、电视、广播节目和其他电信号的各类电缆线总称对电信号市内通信电缆长途对称电缆同轴电缆海底电缆射频电缆光纤电缆分类712、电话线电话线从电信公司的市话分线盒接到用户家庭电话插座的连接导线、从用户家庭插座到电话座机之间的一段电话连线用户电话线分线盒到用户家庭插座这段线是由两根较粗的铝质金属导线绞合在一起构成，阻抗为600欧姆，传输音频信号可达数百米座机电话线用户家庭插座到电话机之间的连线，一般在几米之内，材质较软，便于布放(a)用户电话线(b)座机电话线723、互联网线互联网线从互联网路由器或交换机到用户电脑网卡或到用户WIFI之间的连接线路常见的互联网线中有4对双绞线，但实际应用中只用了2对，一对用于发送数据，另一对用于接收数据互联网通信实际上采用的是四线传输方式双绞线进行绞合的目的是减少相邻导线间的电磁偶合干扰，绞合的密度越大抗干扰能力越强。734、分段接续的市话电缆市话电缆从电信公司市话配线架到用户住地附近的传输线路特点：传输距离远，用户集中，常将几十至上千对双绞的电话线做在一根电缆中，便于施工铺设。市话电缆内可达2400多对电话线，无法接入用户家庭。采用分段布放不同规格电缆，逐段减小电缆的容量，到用户家庭时只有一对芯线。745、长途电缆长途电缆在长途传输设备之间远距传输大容量模拟频载波或数字信号的传输电缆包括长途对称电缆(最多可传输60个话路的载波信号)、小同轴电缆(最多可传输3600个话路载波信号)、中同轴电缆(最多可传输10800个话路载波信号)、海底电缆(最多可传输10800个话路载波信号)、光纤电缆。756、其他电缆视频电缆用于传输电视信号的电缆，属同轴电缆射频电缆用于传输射频信号的电缆，属同轴电缆电力载波电线利用电力传输线进行载波信号的传输762.3.2高琨让玻璃丝送信的努力由于激光具有频带宽、纯度高、不易扩散、方向性好的特点，人们立即想到了将其用于通信中的信号传输1959年美国人梅曼发明了红宝石激光器77康宁公司制造出了世界上第一条符合高锟理论的低损耗试验性光纤应用中发现当激光在大气中传输时，会受到烟雾、灰尘、雨雪、障碍物等的干扰、损耗和阻挡，很难进行远距离传输1966年7月高锟大胆地预言：“只要把铁杂质的浓度降到百万分之一，就可以制造出波长在0.6微米附近，损耗为20dB／km的玻璃材料”，这种玻璃材料就可能用来实现远距离光信号的传输。1970年78光纤导线多芯光缆1根光纤的单纤光缆多模传输单模传输光纤传输模式光缆还因重量轻、直径小、使用安全等特点，正应用于光控飞行控制系统取代线控飞行系统。792.3.3艾伦对事故塑料的灵感1977年艾伦等发明了金属般的导电塑料抗静电添加剂计算机抗电磁屏幕和智能窗电子器件设备外壳的屏蔽制作电极和低温发热体制作太阳能电池制作电致变色显示元件制作透明导电膜发光二极管、传感器、隐身飞机等独特用途可用于80第2章有线电通信的前世今生 2.1揭开电的神秘面纱 2.1.1泰勒斯对磨擦生电的观察 2.1.2克莱斯特错失的放电冲击机遇

2.1.3富兰克林捕捉天电的冒险 2.1.4蛙腿抽搐引出的伏打电池 2.1.5奥斯特发现电流磁效应 2.1.6法拉第用磁生电的发电机 2.2沿着导线延伸的电波 2.2.1电报的早期探索 2.2.2开创通信先河的莫尔斯电报2.2.3电话发明专利权之争 2.2.4贝尔实验室的辉煌 2.2.5揭密电话的通信过程 2.2.6送话器声电转换过程 2.2.7受话器电声还原机理 2.2.8延长距离的中继 2.3五花八门的传输线 2.3.1常见金属导体传输线 2.3.2高琨让玻璃丝送信的努力 2.3.3艾伦对事故塑料的灵感

本讲内容小结81人类在经过漫长的探索和知识积累后，对电的认识逐渐从量变上升到质变。不仅掌握了自然电的基本特性，还创造出可被人类自己控制的电池、发电机，使人类可以广泛而自由地使用电来为人类服务。蒸汽机、电动机、电灯照明等一系列科技成果，催生了现代工业革命时代的来临。而电报电话的发明、远程传输导线的进步，使人们可以进行远距离、大容量的实时通信，促进了知识和技术的交流与共享，加快了人类进步和文明的步伐。内容回眸821、对静电的发明起过重要推动作用的主要人物有哪些？答：包括泰勒斯、吉尔伯特、杜菲、克莱斯特、马森布罗克、富兰克林、伽伐尼、伏打。2、避雷针是谁发明的？答：富兰克林发明避雷针。3、谁发明电流的磁效应？答：奥斯特。4、谁揭开磁生电秘密？答：科拉顿、法拉第。5、世界上第一个建设使用的电报是谁发明的？答：莫尔斯1844年5月建设的。6、对电话发明有过重要贡献的人有哪些？答：包括菲利普.莱斯、安东尼奥.梅乌奇、亚历山大.格拉汉姆.贝尔、E.格雷、托马斯.阿尔瓦.爱迪生。思考题837、电话的基本任务是什么？答：发送端将发话人的声波信号转换为随声波变化的电信号，接收端将随声波变化的电信号还原为声波信号。8、送话器的基本功能是什么？答：送话器是在声波作用下，产生与输入声波相对应的电信号的声/电转换器件。9、受话器的基本功能是什么？答：受话器也称为听筒或耳机，是一种电/声变换器件，它能按音频电流的变化规律产生相应的声波振动。10、中继通信的基本功能是什么？答：在发信方与收信方之间，在信号尚未衰减到收端难以识别的程度之前就进行放大，以还原发端的原来的信号强度，然后再继续进行传输。11、在哪些情况下采用二线通信？答：由于市话线路的传输距离通常在几公里之内，对话音信号的衰减不算太大，且市话用户众多，为了节省成本，通常市话线路采用二线通信方式。12、在哪些情况下采用四线通信？答：为了实现长途传输双向通信，需要在两个方向对信号进行放大，故常采用四线方式进行信号的长途传输。8413、什么是电平？答：通常用“电平”一词来表示通信设备各监测点处信号幅度的大小。可以用功率电平表示，也可以用电压电平表示。8、什么是通信电缆？答：人们将传输电话、电报、数据、传真文件、电视、广播节目和其他电信号的各类电缆线总称为通信电缆。9、根据通信电缆的用途和使用范围，通信电缆可分哪些系列产品？答：市内通信电缆、长途对称电缆、同轴电缆、海底电缆、射频电缆、光纤电缆。10、谁被誉为“光纤之父”？答：由于高锟对光纤通信的巨大贡献，谁被誉为“光纤之父”。11、按光纤制作的材料分类，可将光纤分为哪些种类？答：玻璃光纤和塑料光纤。12、利用光纤进行信号的传输有哪些传输模式？答：多模传输方式和单模传输方式两种模式。谢谢认识通信87如何解决这些应用场景的通信呢？上一章回顾有线传输通信解决异地间实时通信问题两地之间必须架设长途线路移动的飞机、舰船地广人稀的沙漠、海岛、边远山区、湖泊之类无法敷设线路性价比低不值内容简介88第3章无线信道的来龙去脉3.1无线电波的横空出世3.2广播电视引领的媒体革命3.3千姿百态的无线电通信891785年法国物理学家库仑建立了说明两个点电荷之间存在相互作用力的库仑定律奥斯特发现电流能使磁针偏转，从而成为第一个把电与磁联系起来的人3.1.1麦克斯韦方程组预言的电磁波安培提出了许多重要概念和安培环路定律3.1无线电波的横空出世1820年1831年法拉第提出了著名的电磁感应定律90直到1845年上述这些相互作用与中间媒质有关，是通过中间媒质的传递而进行的关于电磁现象的学说都以超距作用观念为基础认为带电体、磁化体、载流导体间的相互作用都是可以超越中间媒质而直接进行并立即完成的电磁扰动的传播速度无限大认为只有法拉第主张间递学说认为麦克斯韦在前人成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全面的研究911855年《论法拉第的力线》发表了1861年《论物理的力线》发表了1864年《电磁场的动力学理论》发表了将电磁场理论用简洁、对称、完美的数学形式表示了出来他对前人和他自己的工作进行了综合概括预言存在电磁波，认为电磁波只可能是横波，推导出电磁波的传播速度等于光速921873年《论电和磁》出版了经典巨著他系统、全面、完美地阐述了电磁场理论，使这一理论成为经典物理学的重要支柱之一麦克斯韦方程组的积分表达式麦克斯韦方程组的微分表达式高斯定律描述电场与空间电荷分布的关系93麦克斯韦方程组由四个方程共同组成电场线开始于正电荷，止于负电荷或无穷远。计算穿过某给定封闭曲面的电场线数量，可得包含在这个封闭曲面内的总电荷。揭示了穿过任意封闭曲面的电通量与该封闭曲面内的电荷之间的关系意义高斯磁定律提出实际并不存在磁单极子94没有孤立磁荷，磁场线没有初始点、终止点。磁场线会循环或延伸至无穷远。进入任何区域的磁场线，必需从那个区域离开。揭示了过任意封闭曲面的磁通量等于零，磁场是一个无源场意义法拉第感应定律描述时变磁场怎样感应出电场95一块旋转的条形磁铁会产生时变磁场，接下来会生成电场，使得邻近的闭合电路因而感应出电流。麦克斯韦-安培定律指出磁场可以用两种方法生成一种是靠原来安培定律中所描述的传导电流生成，另一种是靠麦克斯韦修正项描述的时变电场或称位移电流生成。麦克斯韦修正项意味着时变电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，时变磁场又可以生成电场。这两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间。96麦克斯韦电磁场理论的要点①分立的带电体或电流之间的一切电的和磁的作用，都是通过它们之间的中间区域传递的，这些中间区域可以是真空或是实体物质。②电能或磁能不仅存在于带电体、磁化体或带电流的物体中，还分布在周围的电磁场中。④磁通量既无始点又无终点，不存在磁荷。③导体构成的电路若有中断处，电路中的传导电流将由电介质中的位移电流补偿贯通，即全电流连续。且位移电流与其所产生的磁场的关系与传导电流的相同。⑤光波也是电磁波。97所描绘的在变化的磁场周围会产生变化的电场，在变化的电场周围又将产生变化的磁场，如此一层层地像水波一样外推，把交替的电磁场传到很远的地方，这是无线电波可以在空间传波的理论基础。麦克斯韦对人类的重大贡献建立了一个完整的、优美的方程组，把经典的电学、磁学、光学统一起来。981886年赫兹发明“电流共振器”，使空气中能够产生并传送一定频率的电磁波赫兹的杰出贡献麦克斯韦只是从理论上提出电磁场理论，并没有从实验中证明电场与磁场的传播过程，所以对电磁场理论的正确性的认识还不完善。这在当时是除了天然的太阳、星星之外，人类第一次能够发射电磁波。991887年赫兹在一间暗室里做火花实验，他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压，随之便产生一阵噼噼啪啪的火花放电。在赫兹把身后放着的一个没有封口的圆环的开口处，调小到一定程度时，便看到有火花越过缝隙。这时他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论通过这个实验赫兹的发现具有划时代意义，它不但证明了麦克斯韦理论的正确，更重要的是导致了无线电的诞生，开辟了电子技术的新纪元，标志着从有线电通信向无线电通信的飞跃。应该说，从这时开始，人类开始进入了无线电通信的新时代。1003.1.2无线电之父的不同说法赫兹的遗憾要利用电磁波进行通信，需要有一个面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。赫兹的思想局限性使他丧失了引领无线电通信的先机。1896年俄国的波波夫用无线电波将电文成功地传送了250米远认为1895年1895年马可尼成功地让无线电信号传输了2.4公里，这使他成了世界上第一台实用无线电报系统的发明者。101马可尼实验的工作原理交变电磁场在金属片CA与金属片CB之间的绝缘体中传输，因此信号能在空气中传输。发送端的交变信号电容C检波器电铃发声102马可尼对无线通信应用推广的贡献1896年获世界上首个无线电报系统领域专利1898年从距岸20英里的海上报道游艇赛结果，第一次将无线通信应用媒体报道1901年完成了越过3381公里的大西洋无线通信，证明了无线电波可以绕地球传播1909年马可尼和德国的布劳恩被授予诺贝尔物理学奖103沿着马可尼开创的无线电通信技术发展路线，人类不断探索和应用无线电技术1903年，无线电话试验成功，使电话通信从此摆脱对电话线的依赖，使移动条件下的电话通信成为可能。1946年，贝尔系统建立了采用单工方式通信的世界上第一个公用汽车电话网。1950年西德、1956年法国、1959年英国等国相继研制了公用移动电话系统。104从1940年代到50年代产生了传输频带较宽，性能较稳定的微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段。其模拟调频传输容量可达2700路，也可同时传输高质量的彩色电视。20世纪60年代卫星通信兴起，短波通信一直是国际远距离通信的主要手段，目前的应急和军事通信仍然在使用这种短波通信。自1980年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现，以及一系列自适应抗衰落技术与高状态调制和检测技术的发展，使数字微波传输产生了革命性的变化。1053.1.3弗莱明从爱迪生效应获得的启发马可尼的贡献电信长途传输连续模拟信号的长途传输问题解决“有”“无”状态的检测马可尼的遗憾未解决信号的可靠检波问题信号的放大问题使用的金属屑检波器故障率高，性能不稳定没有解决扩散衰减和传输衰减问题1061883年美国发明家爱迪生在真空灯泡内的碳丝附近放置一块金属铜薄片，希望它能阻止碳丝的蒸发当电流通过碳丝时，没有连接在电路里的金属薄片中也有电流通过爱迪生无意中发现了一个奇特的现象他只记录了这一后人称之为“爱迪生效应”的现象，然后申报了一个未找到任何用途的专利。失去了发明真空二极管的机遇。1071904年英国人弗莱明发明了称为“热离子阀”的特殊灯泡当他给金属片加上高频交变电压时，这个特殊灯泡输出的居然是直流电压世界上第一个电子管--真空二极管诞生了这一意外的测试结果宣布108真空二极管工作原理当用灯丝电源给真空二极管内部的灯丝供电时灯丝就会发热，并导致旁边的负极金属片发热，使负极金属片内中的电子获得能量，部分电子会逸出到负极金属片外部真空中成为可自由移动的电子。如果此时在真空二极管的正极与负极之间施加如图所示的高电压，电子在正电场的作用下，就会向正极移动，从而形成电流。但如果在正极施加的是负电压，电子就被吸附到负极，而正极距灯丝相对较远，没有被加热到有大量电子逸出的程度，因此没有足够的电子能够从正极被吸引到负极，因而没有电流。109早期的电子二极管体积大需预热功耗大易破碎未解决促使人们探索更好的解决方案晶体二极管诞生真空二极管的问题110在一定偏置电源作用下可以实现单向导电性利用这种特性，他设计出了晶体检波器1874年布劳恩一些矿物晶体在与金属接触后会呈现出非线性特性在实验中发现晶体二极管诞生1906年美国人皮卡德发现硅晶体制作的晶体检波器具有很好的性能尝试了几千种不同的矿物后111并由此发现了PN结1938年肖特基和莫特基于肖特基结的点接触晶体二极管发明最早实用化的半导体二极管1949年肖克莱并制造出了锗基PN结二极管推导出PN结的电流公式1939年奥尔掺杂不均匀的半导体材料会出现单向导电性发现人类从此进入了半导体时代112半导体二极管的工作原理碳、硅、锗的原子外层有4个价电子，若掺入少量如硼之类的三价元素杂质获得P型半导体，掺入如磷之类的五价元素杂质获得N型半导体。当N区多余电子向P区移动时，在两者边缘形成负电荷区。当P区的空穴向N区移动时，在两者边缘形成正电荷区。这个由电荷漂移形成的带电区称为PN结。PN结加正电源时，电子在外电场作用下向电源正移动，PN结中的电场减弱，使N区多余电子可继续向P区移动，便在回路中就形成电流。1133.1.4无知法官为福雷斯特免费广告二极管留下的问题无论真空还是半导体二极管，只能检波整流，不能放大信号福雷斯特探索的问题是如何放大信号一天，福雷斯特在真空二极管的灯丝和屏极之间封进一片不大的锡箔作为第三个电极。加电后发现只要把一个微小变化的电压加到这第三个电极上，就能在金属屏极上接收到一个与第三个极输入信号变化规律完全相同，但强度大大增强的电流。1141906年6月26日，福雷斯特的真空三极管获得美国专利，后人把这一天当作真空三极管的诞生日。福雷斯特的电子管包括丝极(阴极)、屏极(阳极)和栅极三个电极。在栅极上施加一个微弱的负电压，由于栅极距丝极很近，从丝极飞出的电子受到栅极的排斥而不能飞到屏极；如果给栅极施加微弱的正电压，从丝极飞出的电子受到栅极正电压的吸引而加速，并通过栅极到达屏极。当栅极上施加的信号有微弱变化时，就在屏极上产生较大的电流变化。这就是三极管的放大作用将电子技术带入了一个新时代115福雷斯特设计的真空三极管对当时推动无线电话、无线电报和有线长途电话所起的作用终端A发出的语音低频电话信号与本地振荡电路发出的高频载波信号在调制电路中进行调制，得到载波信号振幅随电话信号幅度变化而变化的振幅调制（AM）信号，经滤波电路去除掉其他干扰信号后由真空三极管做成的发送放大器进行放大，最后经发射天线发送到天空中。116接收端的接收天线接收到该信号以及其无线电干扰信号，经选频电路选出微弱的有用信号后，由真空三极管做成的高频接收放大器进行放大，再由真空二极管做成的高频检波电路进行检波，去除AM信号中的负半波部分，然后由滤波电路滤除高频信号，还原出终端A发出的低频话音电话信号，最后传送该信号给终端B，从而实现远程无线电话通信。尽管马可尼1895年就发明了无线电报通信，但无线电话却是在20世纪初福雷斯特发明了真空三极管之后才出现的。117由此可见，福雷斯特发明的真空三极管对推动电子技术、通信技术、计算机技术的进步所作的贡献可以称得上是划时代的。真空三极管的影响远程无线电话、远程无线电报、远程有线通信实现的基础进行传感器的弱小信号检测的应用领域真空三极管是的基础当做开关器件来使用，其开关速度要比继电器快成千上万倍。很快受到计算机研究者关注，并被用到世界上第一台电子计算机上。1183.1.5肖克莱晶体管实验室的兴衰真空三极管留下的问题体积大、需预热、功耗大、易破碎、寿命短、处理高频信号效果差1947年布拉顿和巴丁把音频信号放大100倍的点接触锗晶体管发明1191951年肖克莱巴丁布拉顿第一个可靠的结型晶体管发明1956年3人分享获诺贝尔物理学奖今天的助听器、收音机、电视机、手机、计算机、各种信息采集与控制设备、卫星和探月火箭都是晶体管应用的产物。晶体管可以称之为20世纪最伟大的发明之一120三极管的工作原理这时发射区的多数载流子（NPN型晶体管为自由电子，PNP型晶体管为空穴）不断的流向基区，形成发射极到基极的电流Ib。外加基极电源Eb于B区和E区构成的发射结上，使得发射结正向偏置。IbIb121因基区很薄，基极较小的偏置电压，就可使大量发射区中的多数载流子流向基区，从而在集电极有反向外置电源时就形成较大的电流，这就是晶体管的放大作用。其次，当多数载流子由发射区流向基区后，逐渐使基区内部充满了多数载流子，并在基区中从发射结逐渐流向B区和C区构成的集电结。最后，由于集电结施加了较大的反向集电极电压Ec，阻止了集电区的多数载流子向基区进行扩散，并将聚集在集电结附近的多数载流子吸引至集电区，从而形成集电极电流Ic。cc122晶体管除了具有放大作用外，当基极电压较大时，可导致集电极电流达到饱和，集电极与发射极之间的电压降到0.2～0.7V。我们常用来表示数字信号的“0”电平。而当基极电压为0.2～0.7V时，可导致集电极电流为零，称为晶体管截止，此时集电极与发射极之间的电压为外加电源Ec。我们常用这个电压来表示数字信号的“1”电平。因此晶体管还可用来完成数字电路的逻辑功能0、1电平的产生1233.1.6仙童在硅谷的传奇故事1936年贝尔实验室的著名物理学家凯利麻省理工学院挖博士生肖克莱到1929年擅长实验物理的博士布拉顿贝尔实验室工作到1945年擅长固体物理学普林斯顿大学数学物理博士巴丁贝尔实验室工作到1945年秋贝尔实验室批准凯利的固体物理学研究课题肖克莱领衔的布拉顿、巴丁半导体研究小组到贝尔实验室最初的半导体团队1241947年音频信号放大100倍1948年贝尔电话实验室对外报道突破巴丁和布莱登获晶体管发明专利1949年秋肖克莱提出结型晶体管的设想晶体管诞生巴丁、布拉顿最初制成放大倍数约50的固体器件取名trans-resistor1949年秋斯帕克斯和皮尔逊研制出结型晶体管1956年秋肖克莱、巴丁和布拉顿获诺贝尔奖1251955年肖克莱离开贝尔实验室制造科学测量设备公司的经理贝克曼创办公司的财力支持硅谷了望山肖克莱实验室股份有限公司肖克莱想一夜暴富的心态加州旧金山湾区的圣克拉拉谷老家，现今硅谷凭借“晶体管之父”光环不超过30岁的8位轻科学家找到在得到建立了挑选到126加州理工学院赫尔尼斯坦福研究所的格里尼克霍普金斯大学的摩尔菲尔科－福特公司的诺伊斯通用电气公司的克莱纳现代芯片重要贡献者布兰克提出平面技术的拉斯特、罗伯茨肖克莱所称“叛逆八人帮”共事中他们发现肖克莱除了在研讨会和讲演中是令年轻人十分钦佩和仰慕的伟大科学家外，在企业管理和经营技巧方面却是一窍不通，甚至缺少与人沟通的能力。提议研究集成电路被肖克莱拒绝了，八位年轻人对于肖克莱逐渐失望，最终选择向肖克莱递交辞呈。1271960年肖克莱实验室的人员大量外流，经济困难克莱维特实验室卖给1965年AT&T公司转卖给1968年被永远地关闭失败原因制定生产5分/只晶体管这个在1980年都无法达到达的价格目标计划失败后，集中力量搞基础研究只推出一种相对简单二极管错失研究集成电路机会贪婪、天才、忠诚瓦解、雄心、悲剧和突然的毁灭特征归结肖克莱实验室的失败128如果没有肖克莱，8人不会出现在加州，正是肖克莱的到来，触发了形成硅谷半导体工业的创业连锁反应在肖克莱公司的经历使8个青年人意识到，建立一个新的公司，拥有一位合格的领导人和必要的资金也是至关重要的。一个偶然的机会他们获得了仙童照相机与仪器公司老板费尔柴尔德3600美元的种子基金，要求他们开发和生产商业半导体器件，并享有两年的购买特权仙童半导体公司的诞生1957年10月，对硅谷未来产生深远影响的仙童半导体公司诞生了。同时，史上第一笔风险投资也诞生了。129费尔柴尔德摄影器材公司答应提供总额为150万美元，制造一种双扩散基型晶体管，以便用硅来取代传统的锗材料，这是他们在肖克莱实验室尚未完成却又不受肖克莱重视的项目。仙童半导体公司的成就1958年1月IBM公司向他们订购了100个用于该公司电脑存储器的硅晶体管。1958年底他们的小小公司已经拥有50万销售额和100名员工，依靠技术创新优势，一举成为硅谷成长最快的公司。1959年2月，TI工程师基尔比申请第一个集成电路发明专利1301959年7月他们也向美国专利局申请了专利。为争夺集成电路的发明权，两家公司开始旷日持久的争执。法院最后判决，也从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明。1966年基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”，而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。1969年1311964年仙童半导体公司创始人之一的摩尔博士，以三页纸的短小篇幅，发表了“摩尔定律”。预言：集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。仙童半导体公司营业额近2亿美元，这在当时算是天文数字。1967年132当初约定，费尔柴尔德拥有对仙童半导体的决策权，并有权在八年内以300万美金收回所有股份。由于发明集成电路使仙童的名声大振，公司强制回购了8个创始人的股权，由缺少对长远效益专注的职业经理人打理，并抽调大量利润，投资大量不赚钱的业务，挫伤了大家的积极性。仙童半导体与母公司矛盾加深。鼎盛时期危机来临133故步自封的仙童公司已开始不再符合最初仙童8个初创人的价值理念。仙童的殒落大批人才精英，又纷纷出走公司销售额下滑到不足1.2亿美元1968年1969年曾经是美国最优秀企业的仙童半导体公司被法国外资以3.5亿美元售价接管，曾经的辉煌就此香消玉殒。134后仙童时代的硅谷生机创办了阿内尔科半导体公司罗伯茨、拉斯特和赫尔尼1961年离开仙童赫尔尼1964年离开阿内尔科先后创办了联碳电子、Intersil等12家公司克莱纳1962年离开仙童创办了Edex以及后来知名的风险投资公司凯鹏华盈诺依斯、摩尔、格鲁夫1968年脱离仙童创办了大名鼎鼎的英特尔公司135回归到大学任教格里尼克离开仙童布兰克1969年离开仙童曾担任过仙童半导体公司总经理的查尔斯.斯波克1967年离开仙童来到国民半导体公司担任CEO，使它从一家亏损企业快速成长为全球第6大半导体厂商。曾担任过仙童半导体公司销售部主任的桑德斯1969年他带着7位仙童员工创办高级微型仪器公司（AMD），目前是仅次于英特尔公司的微处理器生产厂商。136到2013年为止，由仙童公司直接或间接衍生出来的公司共达92家，上市的30家公司市值超过了2.1万亿美元。仙童半导体公司是硅谷人才摇篮1980年代初硅谷大约70家半导体公司的半数，是仙童公司的直接或间接后裔。1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上，400位与会者中，未在仙童工作过的不到24人。最初的八位创始人后来曾支持的公司不下2000家。3.1.14硅谷孕育的创新企业1371857年法国发明家斯科特发明了称之为声波振记器的最早的原始录音机，但因不能回放声音而没有实用价值。爱迪生获得美国留声机专利，随后成立公司开始商业运用。3.2.1爱迪生与贝利纳的留声机3.2广播电视引领的媒体革命1878年爱迪生的留声机138爱迪生最初的留声机，录音时间短、声音小、音质不够清晰、易受曲柄摇动速度的影响，且由于磨损大，每个金属滚筒只能播放两三次就需更换。爱迪生留声机的特点为此爱迪生又与贝尔合作进行改进，加装了一个喇叭形的音筒作为扩音器用；用蜡纸筒代替锡箔滚筒；机箱里装上了驱动装置，每次只要上紧发条，就可以平稳地自动录放，提高了声音的品质1391888年德裔美国人埃米尔.贝利纳再次改良留声机构造，使用扁圆盘状的碟形涂蜡板作为声音载体，同时也可以制成母版复制，这是黑胶唱片的始祖。贝利纳研制成功以虫胶为原料的唱片，发明了制作唱片的方法。世界最为知名的几大唱片商标，几乎都与贝利纳有关联，因此他被称为“唱片之父”。1901年贝利纳的留声机140录音时，大喇叭用收集到的声音来推动一个随之振动的鼓膜，鼓膜带动一个锋利的刻刀，刻刀将变化的声音刻到下面的蜡质唱片基面上，最后在蜡表面镀金形成一张可以播放的唱片。唱片播放时，钢针划过旋转唱片凹凸的轨道产生振动，经大喇叭放大声音后使人听到原来录下的声音。贝利纳留声机的特点爱迪生与贝利纳都用声音的强弱来刻录载体沟道深浅变化来记录声音。缺点是，使用多次后用容易磨损载体沟道和钢针，使用寿命较短。141磁带录音机1927年德国科学家波弗劳姆采用粉状磁性物质涂布在纸带或胶带上进行录音，这种磁带录音机既安全又理想。1955年美国无线电公司宣布实验成功磁带彩色录像机。1982年第一张激光唱片CD诞生。其中，飞利浦公司研发光盘盘片技术和激光读取刻录技术，索尼公司研发数字编码技术，实现将音乐信号转变为电信号，并以PCM编码形式存储于一张盘片上。142MP3的诞生1995年德国青年勃兰登堡的博士论文中提出MP3技术，德国弗劳恩霍夫学院决定将MP3作为使用MPEG标准AudioLayer3规格音乐格式文件的后缀名。1998年韩国世韩公司推出第一台MP3播放器MPmanF10。后来美国的帝盟发现了MP3的市场价值，开发出帝盟Rio300，一举风靡世界。盛行百年的录音机逐渐退出了人们的生活，名噪一时的企业也随之沉沦。电脑、手机录制和播放音乐导致143录音机的发明，实现了人类想往以久的回听过去声音、享受名家音乐、聆听重要讲话的夙愿。无线电广播之父史特波斐德在肯塔基州穆雷市进行了第一次试验广播，他儿子巴纳特成第一个无线电广播演员3.2.2史特波斐德的矿石收音机实验1902年但录音机只能回放过去的声音，人们不能远程听到现场直播和表演的声音录音机的遗憾费森登在马萨诸塞州的国家电器公司128米高的无线电塔上进行了一次广播1906年144无线电广播的工作原理声波话筒话音信号高频振荡器载波信号调制器调制信号高频放大天线发射射频信号广播电台工作原理用户收音机工作原理天线接收射频信号调谐回路声波信号检波器选台信号音频放大音频信号喇叭145邓伍迪和皮卡乐德最简单收音机天线电感线圈可变电容固定电容选台电路矿石作二极管检波高阻抗耳机相电容滤波电台广播节目射频信号选台信号半波信号音频信号声波信号146阿姆斯特朗超外差收音机的工作原理1925年，阿姆斯特朗发明调频收音机。利用音频信号调制载波信号的频率，抗干扰能力、音质好。调幅信号收音机天线AT输入回路电容C选台高频信号fin本振信号f0混频中频信号fm中频滤波放大检波音频信号fs前置音频低通放大功率放大器喇叭发出音频声波147收音机的出现，解决的是人类远距离通过耳朵实时听见讲演者声音的需求。在巴黎举行的世界博览会上，法国人白吉第一次将传播图像的实验，称之为“电视”，电视一词被沿用至今。3.2.3电视之父的不同命运1900年人们更渴望用眼睛实时远距离看见表演者的形象与动作，这就导致了电视机的诞生收音机的遗憾148英国科学家约瑟夫.梅在无意中发现硒元素具有将光能转变为电能的光电特性，这为人类将光信号变成电信号奠定了基本的物质条件。1873年德国电气工程师尼普柯夫用他发明的“尼普柯夫圆盘”，通过机械扫描方法首次进行了发送图像和接收图像的实验。1883年1、尼普柯夫圆盘149英国科学家贝尔德利用图片和硒板的方式得到了静止的图像1923年贝尔德把一朵“十字花”发射到3米远的屏幕上，这是世界上第一套电视发射机和接收器1924年2、机械电视之父贝尔德根据“尼普科夫圆盘”终于制造出了第一台能传输图像的机械式电视机，这就是电视的雏形。1925年150贝尔德研制出彩色立体电视机，成功地把图像传送到大西洋彼岸，成为卫星电视的前奏。1928年贝尔德与德国丰塞公司在柏林成立了第一家实验电视台并试播电视节目。1935年贝尔德公开展示的世界上第一台电视机151美国人兹沃利金发明静电积贮式摄像管，获得了利用储存原理制作电视摄像管的专利。1923年兹沃利金研制成电子电视模型。1924年3、电子电视之父他发明了电子扫描器，并进一步改进了电视摄影机。同年，杜蒙发明了阴极显像管1931年兹沃利金研制成功新的电视摄像机。1928年他研制成功电视摄像管和电视接收器1933年被称之为电子电视之父152美国人法恩斯沃斯向专利局提出了他的第1个专利申请。设想把观看的屏幕划分成许多长条，就像耕田时的垄沟一样，让电流沿长条的各点形成黑白区域。而当这些长条互相紧密叠加起来的时候，他认为就可以使它们“画”出一幅图像。1927年4、法恩斯沃斯的遗憾法恩斯沃斯传输了历史上第1张在一张玻璃片上面划有一道线的电子电视图像。1928年法恩斯沃斯向记者展示他的电视机时，屏幕上显示的只是邮票大小且模糊不清图像，但人们可以看出图像上的物体在动。153费城富兰克林学会邀请法恩斯沃斯公开展出电子电视。1934年法恩斯沃斯开始试验传输娱乐节目。但因二战，政府发布命令暂停出售电视机，这使法恩斯沃斯的希望破灭了。他在33岁时感到精疲力竭，他拼命地喝酒和服用镇静药来缓解消沉的意志，结果最终他神经失常了。1936年法恩斯沃斯去世，美国邮政局1983年出了纪念他的邮票。1984年承认了法恩斯沃斯的地位。1971年154电视通信是一种单点发送多点接收的单向音视频信号传输通信方式5、电视传输系统的基本原理通过无线信道传输的电视称无线电视通过视频电缆或光纤传输的电视称有线电视。有线信道提供的信道比无线更宽，因此提供的电视频道更多。155电视信号的通信过程摄像技术来获取信息节目编排技术来组织节目信号处理技术来放大和调制信号电视台发送射频信号接收端电视机发送端利用调谐选取电视台节目所在的频道解调制并放大信号图像显示技术在电视屏上显示图像音频处理技术将声音由喇叭播放利用156（1）电视信号的发射双通道分别放大式电视发射机共同放大式电视发射机双伴音立体声电视发射机电视台的发射机双通道分别放大式电视发射机系统框图157共同放大式电视发射机系统框图158双伴音立体声电视发射机系统框图159利用电视差转台进行中继接力传输由于无线电视台采用只能直线视距传输的微波频段工作，当电视台与用户电视机之间的距离太远时，地表的弯曲会阻挡信号，为了延长通信距离，有时还要增加电视差转台进行中继接力传输。160（2）电视信号的接收还原位于用户家的电视接收机将接收的电视信号还原成可视图像和可听声音信号电视接收机框图1611902年人们当时无法解释马可尼用无线电波直线传播的信号，是如何通过弯曲的地球表面的阻挡从英国到达加拿大的。亥维赛认为在大气上部存在着一个带电粒子层，它能够把从地面发出的无线电波反射回地面。这个带电粒子层被命名为亥维赛－肯涅利层。3.3.1亥维赛假设的电离层3.3千姿百态的无线电通信1911年1621924年爱德华.阿普顿爵士尝试着改变英国BBC广播公司发射机的频率，然后在剑桥大学记录下来所接收到的信号强度，以观查沿地面直接传播的波与从带电粒子层反射回来的波之间发生干涉时信号的增强效应。结果，接收机接收到的信号完全证实了他的设想，验证了存在能反射电磁波的大气电离层的假设。1631927年经过无数次的实验后，