楊慶余

阿姆斯特朗是無線電領(lǐng)域的開拓者和創(chuàng)新者。他在反饋電路和振蕩真空管電路方面的開拓性工作，標志著現(xiàn)代無線電技術(shù)的誕生。由于超外差電路、超反饋方面的貢獻以及寬幅調(diào)頻系統(tǒng)的發(fā)明，他成為現(xiàn)代無線電技術(shù)的創(chuàng)始人之一。

1901年，意大利科學(xué)家馬可尼（G.Marconi）用大功率的龐大天線向大西洋彼岸發(fā)出了不連貫的無線電報脈沖，實現(xiàn)了跨越大西洋的無線電通信；隨后，弗萊明（J.A.Fleming）、費森登（R.A.Fessenden）和德福雷斯特（L.De Forest）相繼在連續(xù)傳聲方面做出了巨大貢獻。在無線電廣播技術(shù)中做出里程碑貢獻的還有阿姆斯特朗（E.H.Armstrong）。他不僅利用三極管實現(xiàn)了放大器和發(fā)生器的雙重功能，而且發(fā)明了超外差電路、超反饋電路以及寬幅調(diào)頻系統(tǒng)，這使總統(tǒng)對國民演講、宇航員與地面控制人員交談、手機用戶之間清晰而頻繁地交流成為可能。

早年經(jīng)歷

阿姆斯特朗，1890年12月18日生于紐約州紐約市曼哈頓上城。在他9歲那年，因一次風(fēng)濕熱而染上了風(fēng)濕性舞蹈病，為此父母讓他整整休學(xué)兩年。1904年，父親從倫敦帶回一本美國著名記者貝克（H.S.Baker）的作品《男孩的發(fā)明故事集》，書中敘述了1901年12月12日馬可尼從英國康沃爾橫跨大西洋傳送莫爾斯電碼到加拿大紐芬蘭的驚人壯舉，這激發(fā)了阿姆斯特朗的探索激情。

阿姆斯特朗心目中的英雄是意大利的馬可尼和英國的法拉第（M.Faraday）。馬可尼并沒有預(yù)見到現(xiàn)代無線電廣播的前景，充滿朝氣而樂觀的阿姆斯特朗決心把語言和音樂傳送給全世界所有聽眾。

無線電信號是在空中傳遞的電磁波，馬可尼等無線電研究先驅(qū)們設(shè)計出了初級電路來產(chǎn)生和探測這些電磁波。阿姆斯特朗是個癡迷的無線電愛好者——在他房間里滿是晶體、萊頓瓶、線圈、檢波器和電容器等。為建天線，他沿河堤鋪設(shè)了幾千英尺的電線。他不分晝夜把耳機戴在頭上，專注地接聽從加拿大新斯科舍省或者美國小島基韋斯特發(fā)送來的電報信號，自己也給揚克斯市的朋友們敲擊莫爾斯電碼。阿姆斯特朗的生命軌跡從少年時代便可窺見一斑，后來他做了無數(shù)實驗，在這些實驗中試圖做每個人都認為不可能的事情。

先驅(qū)們的工作

加拿大出生的費森登是一位學(xué)識淵博、特立獨行的人。他起初在普渡大學(xué)和賓夕法尼亞兩部大學(xué)（后更名為匹茲堡大學(xué)）任職，后任職于美國氣象局。他花了好幾年時間來思考兩個問題，并展開相關(guān)實驗。第一，如何制造承載聲音所需的高頻振動的連續(xù)電波；第二，在接收端把這些高頻電波轉(zhuǎn)變成可以聽見的聲音時會產(chǎn)生什么結(jié)果。高頻振動的連續(xù)電波于1906年由費森登的合作者施泰因梅茨（C.P.Steinmetz）和亞歷山德松（E.Alexanderson）具體實現(xiàn)。同年，費森登使用外差法把高頻電波轉(zhuǎn)換成低音頻，在布蘭特羅克鎮(zhèn)電臺播放了圣誕歌曲《平安夜》，并通過高頻無線電載波把聲音傳送出去，這是大西洋和加勒比海之間進行的第一次音樂和人聲的無線電廣播。

同樣在1906年，德福雷斯特完成了他一生中最具創(chuàng)造性的成就，即在電子管中添加了一段被彎成“之”字形的金屬線，德福雷斯特稱之為“柵極”?！皷艠O”上只需一點微弱的信號便能控制更強大的電子流在正、負極間流過。德福雷斯特稱這種改進后的電子管為三極真空電子管。三極真空電子管雖然只是稍微改善了無線電接收器里發(fā)出的聲音，卻為現(xiàn)代電子學(xué)、計算機和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展播下了種子。到1912年為止，99.9%的無線電通訊依舊是采用電報接觸式發(fā)送器、檢波器或磁性檢波器來傳送，直到1940年代晶體管的出現(xiàn)，三極真空管才成為所有電子設(shè)備的“核”。

黃金歲月

1909年，阿姆斯特朗進入哥倫比亞大學(xué)電氣工程學(xué)院學(xué)習(xí)。哥倫比亞大學(xué)有幾位老師很欣賞他那種充滿理智的固執(zhí)創(chuàng)見。發(fā)明家浦品（M.Pupin）和阿倫特（M.Arendt）教授都意識到阿姆斯特朗知道的比他們自己要多，并鼓勵他繼續(xù)探索下去。1912年8月，阿姆斯特朗在佛蒙特州的一座山上產(chǎn)生突破性想法?！盁o線電的基本原理是‘只要有高頻振蕩，電路頻率就可以調(diào)諧，阿姆斯特朗的這個想法正是受到這一原理的啟發(fā)而形成的。”他急忙趕回家，探究如果通過感應(yīng)的方法調(diào)諧三極管的板極電路，將會發(fā)生什么現(xiàn)象。他的妹妹埃塞爾·阿姆斯特朗（Aesir Armstrong）回憶了發(fā)生在1912年9月22日晚上的事：“媽媽、爸爸和朋友們玩牌去了，我在床上很快就睡著了。突然霍華德拿著一個小盒子沖進了我的房間，他在屋里蹦來蹦去地大聲叫著：‘我成功了！我成功了！”他讓埃塞爾通過耳機聆聽，電碼聲響亮而又清晰。他改造的電路使電子一秒鐘來回穿梭好幾千次，把信號強度提高了幾百倍，對于微弱信號來說有1000倍。他用一個很小的天線來演示是怎樣從太平洋海岸的海軍海岸電臺和愛爾蘭的馬可尼電臺接收到可靠信號而不戴耳機就能聽到被揚聲器放大的聲音的。

可是當(dāng)聲音放大到一定程度時，電碼聲就會消失。“……是一種嘶嘶的聲音，不可否認的是，那是同一個電臺，從那聲音僅通過特有的振蕩傳送以及傳送的信息來看又是可識別的?！边@聲音是怎樣產(chǎn)生的呢？它并不是一種干擾，這嘶嘶聲來自于設(shè)備本身。阿姆斯特朗決心要和這種全新的現(xiàn)象較量一番。回到實驗室，他有了更多的時間使用儀器。幾個月后，他確定自己已經(jīng)開創(chuàng)了一個全新的實用操作領(lǐng)域。除了放大功能以外，三極管開始自激振蕩，這意味著產(chǎn)生了高頻無線電波。那嘶嘶的聲音標志著設(shè)備系統(tǒng)從簡單的放大聲音進展到無線電電路自身產(chǎn)生能傳送聲音的連續(xù)性電磁波，這是之前的發(fā)電機所做不到的。他現(xiàn)在擁有的這個三極管，不僅可以作為無線電波的檢波器和放大器，關(guān)鍵的是還可以作為無線電波發(fā)生器。這是一個簡單的回路，可以用來替代馬可尼那笨拙的冒著火花的發(fā)電機和費森登又大又重的交流發(fā)電機。雖然還有許多需要改進，但他的第一位傳記作者萊辛（L.Lessing）認為：“隨著這種具有雙重作用的電路出現(xiàn)，現(xiàn)代無線電技術(shù)由此誕生了。”

1913年6月，阿姆斯特朗把改進過的無線電接收器展示給專利權(quán)律師戴維斯（W.Davis），但他沒有告訴戴維斯這個接收器除了能接收無線電波以外還能產(chǎn)生無線電波，而這恰是這一發(fā)明最有意義的方面。戴維斯在11月14日勸他在專利申請里把發(fā)明的所有特征都寫進去。1913年12月18日，23歲生日那天，他成功申請到專利。這年年底，他獲得哥倫比亞大學(xué)學(xué)士學(xué)位，并馬上被邀請留校，任他的導(dǎo)師浦品的助手。1914年10月6日，專利局授予阿姆斯特朗此項發(fā)明的專利號：1113149。

1917年4月，美國加入第一次世界大戰(zhàn)，阿姆斯特朗成了最早的志愿兵，軍隊立即認識到他的價值，任命他為美國信號部隊的上尉并火速派遣他到法國前線。1918年3月，在巴黎大街上聽到防空炮兵盲無目的地向根本看不見的德軍轟炸機開炮時，阿姆斯特朗腦海中閃過一個念頭——只要把電路中的三根固定接線連接在一起，飛機引擎點火系統(tǒng)發(fā)出的短波就會被迅速捕捉到。高頻信號“超外差接收機”誕生了。1918年11月，阿姆斯特朗在美國和法國分別為其申請了專利。

與德福雷斯特的專利之戰(zhàn)

早在1914年年初，阿姆斯特朗就曾向無線電工程師協(xié)會和美國無線電俱樂部提交了論文，用明確的語言解釋了自己的發(fā)明。1914年3月，德福雷斯特試圖跟著申請一項“超三極管接收器”專利，聲稱他的接收器也能做阿姆斯特朗的電路所能做到的。毫無疑問，1912年德福雷斯特幸運地發(fā)明了一個會振蕩的電路，但有充分的證據(jù)表明他并不知道這種振蕩很重要，因為超三極管接收器所宣稱的特性與阿姆斯特朗的電路很相似。在申請專利失敗后，德福雷斯特又重新對阿姆斯特朗發(fā)起了挑戰(zhàn)。1915年9月，德福雷斯特申請了“振蕩三極管”的專利，他聲稱自己是發(fā)明反饋放大技術(shù)及同時具有接收和發(fā)射作用的儀器的第_人。這利用了阿姆斯特朗所犯的一個錯誤——把一項發(fā)明當(dāng)成兩項獨立的專利來申請。1921年5月，專利之爭的官司打到了紐約南區(qū)的聯(lián)邦法院，德福雷斯特對30項專利權(quán)的歸屬問題提起了訴訟。1922年3月13日，美國聯(lián)邦法院的3名法官一致駁回了德福雷斯特的上訴，并寫下一致決定：阿姆斯特朗對反饋的“全新想法”是“無線電技術(shù)史上的一大進步”，而且是“一種為人知之甚少的儀器的重要改進”。

事情還沒有結(jié)束。1924年春，德福雷斯特又進行了反擊，上訴到哥倫比亞特區(qū)巡回法庭。實際上，德福雷斯特并沒有新的證據(jù)和論據(jù)在手，但是他把自己的公司賣給了美國電話電報公司，而美國電話電報公司的律師非常聰明，他們說服一位專利局的調(diào)查人員在德福雷斯特的申請里更改了一個關(guān)鍵的詞。他曾稱他的三極管能產(chǎn)生高頻振蕩。而那位律師把“高頻振蕩”一詞改成了“電振蕩”——包含了低頻無線電波和高頻無線電波。德福雷斯特在1912年根本沒有想到過無線電廣播，但這一更改就使律師們能聲稱他可能曾這樣想過。哥倫比亞特區(qū)巡回法庭的判決中寫道，德福雷斯特的申請“如其用語一樣表述很明白”。德福雷斯特沒有能夠區(qū)別出低頻電波（簡直就是噪聲）和高頻電波，他可以對前者申請專利權(quán)卻不能申請后者的專利權(quán)，但法庭偏偏這樣判決了。1924年5月8日，哥倫比亞特區(qū)巡回法庭把阿姆斯特朗的專利權(quán)剝奪了，轉(zhuǎn)而將反饋和振蕩技術(shù)的專利授予德福雷斯特。

無線電學(xué)界對阿姆斯特朗表示了強烈支持。1924年5月，在費城舉行的無線電工程師協(xié)會的年會上，阿姆斯特朗被授予“關(guān)于反饋放大和真空管產(chǎn)生振蕩技術(shù)方面的工程和科學(xué)成就獎”。會議大廳里將近1000位工程師對這個決定一次又一次地歡呼喝彩。

然而，長期以來美國電話電報公司的辯護律師用假證據(jù)反對阿姆斯特朗的專利權(quán)，這讓阿姆斯特朗身心憔悴；連同舞蹈病引起的抽搐，阿姆斯特朗的生活變得痛苦不堪。1954年1月31日，他給夫人麥金尼斯（M.McInnis）寫下了訣別信，穿上大衣，戴上圍巾和手套，從13層樓上的臥室縱身跳下……

五年以后，在紐約州法官帕爾米耶里（E.Palm-ieri）響亮的聲音中，阿姆斯特朗得到徹底平反；但對阿姆斯特朗來說，這已經(jīng)太遲了。 關(guān)鍵詞：阿姆斯特朗 三極管 放大器 發(fā)生器 調(diào)頻