物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在以后，人们就想到利用电磁波来实现无线电通信。科学的发展、时代的进步，要求无线电通信具有跨越全球、穿越宇宙的远距离传播功能。那么电磁波是怎样携带信号实现远距离传播的呢？

一、由闭合振荡电路变成开放振荡电路

由普通电容器和线圈组成的LC振荡电路[图4-6（a）]，其电场和磁场分别集中在电容器两极板间和线圈内，在电场能和磁场能相互转换的过程中，向外辐射的能量极少，几乎不能发射电磁波。这样的振荡电路叫做闭合振荡电路。

为了使振荡电路能有效地向空间辐射能量，即发射电磁波，必须尽可能使电场和磁场呈开放状，使它们分散到更大的空间。像图4-6（b）所示的电路辐射能量的本领会大一些；如果进一步将电路拉开，按图4-6（c），4-6（d）那样改造，电路辐射能量的本领就会更大，这样的电路叫做开放振荡电路。

图4-6 LC振荡电路由闭合到开放的变化

实用中，把开放振荡电路的线圈下端用导线接地，这条导线称为地线；把线圈上端接到尽可能高的导线上，这个导线称为天线。由天线和地线就构成了一个完全开放的振荡电路。

研究表明，振荡电路辐射能量的本领还跟振荡频率有关。振荡回路的频率越高，向外辐射能量的本领就越大。因此，在无线电技术中使用的振荡电流的频率都很高，一般在几百千赫以上。为了提高振荡电流的频率，必须减少振荡电路的电容和电感。上面讲的天线和地线组成的开放电路，由于其电感和电容很小，具有很高的固有频率，这样的电路能更好的发射电磁波。

二、感应耦合

为了使开放振荡电路中产生振荡电流，常用的方法是：使振荡器的线圈L靠近开放振荡电路的线圈L1（如图4-7所示）。这样，由振荡器所产生的振荡电流，靠线圈L和L1的互感作用，在开放振荡电路中产生同频率的振荡电流。这种方法叫做感应耦合。

图4-7 感应偶合

三、电磁波的调制

我们发射电磁波的目的，是要让它传递声音、文字、图像等信号，但这些信号的频率较低，不能直接用来发射电磁波，通常的做法是：首先把要传递的信号转变为电流信号。第二步是把这种电信号“加”在高频等幅振荡电流上。这种载有信号的高频振荡电流产生的电磁波，通过由天线和地线构成的开放振荡电路发射出去。人们把所要传递的电信号“加”到高频等幅振荡电流上去的过程叫做调制。要传递的信号叫做调制信号，把进行调制的装置叫做调制器。

常用的调制方法有调幅和调频两种，调频就是使高频振荡电流的频率随着调制信号的变化而变化；调幅就是使高频振荡电流的振幅随着调制信号的变化而变化。

四、无线电广播的发射过程

在无线电广播中，一般是采用调幅方式进行调制。图4-8是无线电波发射机的构造示意图。由振荡器产生的高频等幅振荡电流和由话筒产生的音频电流同时进入调制器，经调制后变为高频调幅振荡电流。高频调幅振荡电流既有高频的性质，又有音频的特性。为了提高发射功率，还需经高频放大器放大，再将放大了的高频调幅振荡电流耦合到发射天线，并向外发射。发射出去的无线电波就是振幅随声音变化的电磁波，叫做调幅波。

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图4-8 无线电波发射机构造示意图

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赫兹简介

一、生平简介

海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857—1894），德国物理学家，1857年2月22日生于汉堡。父亲为律师，后任参议员，家庭富有。

赫兹在少年时期就表现出对实验的兴趣，12岁时便有了木工工具和工作台，以后又有了车床，常常用以制作简单的实验仪器。1876年入德累斯顿工学院学习工程，由于对自然科学的爱好，转入慕尼黑大学学习数学和物理，第二年又转入柏林大学，在H.von亥姆霍兹指导下学习并进行研究工作。1880年他以纯理论性工作的《旋转导体电磁感应》论文获得博士学位，成为亥姆霍兹的助手。1883年到基尔大学任教。1885—1889年任卡尔斯鲁厄大学物理学教授，1886年开始进行使他闻名世界的关于电磁波的实验工作。1889—1894年任波恩大学物理学教授接替R.克劳修斯的席位。1894年1月1日在波恩逝世，当时年仅36岁。为了纪念他发现电磁波的卓越贡献，将频率的单位命名为赫兹，现行国际单位制（SI）仍沿用。

赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857—1894）

二、科学成就

1.赫兹的主要贡献是用实验证明了电磁波的存在，并测出电磁波传播的速度跟光速相同，还进一步观察到电磁波具有聚焦、直进、反射、折射和偏振等性质。

2.发现电子与原子的碰撞规律，赫兹科学研究中最出色的工作是他与弗兰克合作的著名实验，通过这一实验证明了当原子受到电子的冲击激发而发射谱线时，所需要的能量是分立的、不连续的。这一先驱性的工作，给波尔的原子量子化模型以决定性的支持。因为这一重要发现，赫兹和弗兰克共同获得了1925年度诺贝尔物理学奖。

三、趣闻轶事

世界上第一份电报的内容。

赫兹对人类文明作出了很大的贡献，正当人类期望他再作贡献的时候，骨癌过早地夺去了他的生命。他的导师亥姆霍兹赞扬赫兹“才气横溢。性格坚毅。用自己极短暂的一生解决了一个世纪以来许多科学家所没有解决的一系列重要的问题”。1896年3月24日，俄国著名物理学家波波夫（1859—1906）用“海因里希·赫兹”这一串字母，拍发了世界上第一份电报。

习题4-3

1.发射电磁波为什么要用开放式电路？

2.什么是调制？调制有哪几种方式？