簡介梗概
1897年，約瑟夫·約翰·湯姆遜發現了電子，在慶功會的結束致辭上，有人說到：「希望這個發現永遠也不會得到應用」。然而僅僅10年後的1906年，李·德弗雷斯特就發明了電子三極體，標誌著電子技術作為一項工程技術而誕生。電子技術不僅得到了應用，而且從此改變了人類的歷史進程。短短一百年的時間裡，人類創造的產值和取得的科學成就都遠遠超越了這之前人類歷史的總和。而我們的生活方式，也發生了根本上的變化。而這一切，如果沒有電子技術的飛速發展，簡直是不可想像的。
工業方面，電子技術使生產實現了自動化，製造出了前所未有的海量產品。通信方面，微波和光纖使地球兩端的人可以實時通話和視頻。科學方面，電子化的儀器設備能夠達到前所未有的精度和複雜度。可以說，電子技術的發展促進了人類各行各業的全面進步。而這，僅僅就是在這一百年內發生的。
一百年在人類歷史上僅僅只是彈指一揮，但是就在這彈指一揮間，仍然有很多有趣的故事。在這個連載中，我們就一起回顧一下，那些改變世界的重要時刻。
作者自述
90後電子工程師一枚。喜歡寫東西，又寫不好。寫不好還總想寫，希望和讀者一起進步吧
《電子技術史話》正文節選
愛迪生在發明電燈後，苦於尋找一種碳纖維燈絲的替代材料，因為這種燈絲的壽命太短。1883年，愛迪生突發奇想，在燈絲中封入一個銅絲，也許能阻止碳纖維燈絲的蒸發。然而試驗下來，燈絲蒸發如故，愛迪生卻發現了一個奇怪的現象——並不連接的碳絲和燈絲，在碳絲加熱發光後，竟然有微弱的電流流過。愛迪生覺得這是一個不可思議的現象，於是他對此聲明了專利，並命名為「愛迪生效應」，然而愛迪生並沒有發覺他的發現有什麼應用價值，申請專利後就不再研究了。
在大洋彼岸，另一位青年工程師約翰·弗萊明正在為馬可尼公司設計無線電接收機，弗萊明曾經在愛迪生電光公司工作過，愛迪生曾經向他提起過「愛迪生效應」。在他為馬可尼公司設計檢波器時，想到可以利用「愛迪生效應」進行包絡檢波。於是他改進了裝置，在真空玻璃管內封裝入兩個金屬片，給陽極板加上高頻交變電壓後，出現了愛迪生效應，在交流電通過這個裝置時被變成了直流電。弗萊明把這種裝有兩個電極的管子叫作真空二極體，它具有整流和檢波兩種作用，這是人類歷史上第一隻電子器件。後來弗萊明將此項發明用於無線電檢波，並於1904年11月16日在英國取得專利。
讓我們把目光回到美國，1902年，一位叫李·德弗雷斯特的發明家在紐約泰晤士街租了間破舊的小屋，創辦了德福雷斯特無線電報公司，一心一意想要發明出更先進的無線電檢波裝置。同時，他也要以自己的發明，向美國公眾展示無線電應用前景。就在研究進展不太順利的時候，英國弗萊明發明真空二極體的消息傳來，像閃電一般照亮了他前行的道路。德福雷斯特的心裡一定是這樣想的——臥槽！還有這種操作。於是他立刻買來實驗材料，組裝好電路，燈絲點亮後，果然出現了和弗萊明的發明一樣的效果。
然而，並沒有滿足於這個有趣的試驗。他沉思了一會，突然抓起一根導線，彎成「Z」型，小心翼翼地把它安裝到燈絲與金屬屏板之間的位置。這根導線，或許他想用來同時接收燈絲髮射的電子，或許還想派上其他什麼用途。殊不知他裝上的這根小小的導線，竟會影響到20世紀電子技術的發展進程。德福雷斯特極其驚訝地發現，Z型導線裝入真空管內之後，只要把一個微弱的變化電壓加在它的身上，就能在金屬屏板上接收到更大的變化電流，其變化的規律完全一致——德福雷斯特發現的正是電子管的「放大」作用。後來，他又把導線改用像柵欄形式的金屬網，於是，他的電子管就有了三個「極」——絲極、屏極和柵級，其中那個柵極承擔著控制放大電信號的任務。1907年，德福雷斯特向美國專利局申報了真空三極體（電子管）的發明專利。
然而，由於合伙人的欺騙，德福雷斯特的公司曾兩度倒閉。1912年，他甚至無辜受到美國紐約聯邦法院的傳訊，有人控告他的公司推銷積壓產品，進行商業詐騙。愚昧的法官判決說，德福雷斯特發明的電子管是一個「毫無價值的玻璃管」。也許是壓力產生的動力，德福雷斯特頂著隨時可能入獄的壓力，來到加利福尼亞舊金山附近的帕洛阿託小鎮，堅持不懈地改進真空三極體。在愛默生大街913號小木屋，德福雷斯特把若干個三極體連接起來，與電話機話筒、耳機相互連接，再把他那隻「走時相當準確的英格索爾手錶」放在話筒前方，手錶的「滴噠」聲幾乎把耳朵震聾。世界是第一個音頻放大器在這裡誕生了。
在德福雷斯特的故居，至今依然矗立著一塊小小的紀念牌，以市政府名義書寫著一行文字：李·德福雷斯特在此發現了電子管的放大作用。
這裡也成為了電子工業開始的地方，在這裡誕生了許多改變世界的發明和公司，這個叫帕洛阿託的小鎮也許很多中國人都不熟悉，但是他的另一個名字大家一定都聽過，那就是——矽谷。
大多數人都認為，電子技術的發展，經歷了電子管、電晶體、集成電路、超大規模集成電路四個階段的發展。其中電子管是真空器件，而從電晶體開始，進入了半導體時代。然而實際上，半導體在無線電領域的應用，遠早於電晶體的發明，甚至早於電子管的發明。
早期的無線電接收機十分的簡單，甚至不需要電源。這是美軍早期生產的BC-14A型軍用接收機，在一戰時大量使用。
這類接收機的核心器件是一個玻璃管子，裡面有著一塊小小的石頭。這個器件就是大名鼎鼎的「礦石檢波器」，又叫「貓須檢波器」。礦石檢波器的發明使無線電通信變得實用化，開始廣泛的應用於商業和軍事領域，在全世界範圍內掀起了一股研究無線電技術的熱潮，那時也被稱為無線電技術的「恐龍時代」。直到今天，仍有遍布世界各地的愛好者熱衷於製作礦石收音機，是業餘無線電運動的重要組成部分。我國在上世紀60年代時，礦石收音機曾風靡一時，包括中學生在內的很多人都會組裝，這些學生後來很多都走上了電子技術的道路，成為了80年代後電子工業領域的中堅力量。
故事要從十九世紀，無線電發明之前說起。1874年卡爾·費迪南德·布勞恩（Karl Ferdinand Braun）發現了金屬硫化物的單向導電性，這是人類第一次發現半導體的整流特性。1894年，賈格迪什·錢德拉·博斯（Jagadish Chandra Bose）利用方鉛礦的單向導電性，製成了世界上第一個檢波器——礦石檢波器。十年後，在1904年馬可尼發明無線電報之後，經過Henry H.C.Dunwoody和G.W.Pickard的改進，礦石檢波器逐漸成熟，從此無線電技術開始實用化，走向了快速發展的道路。也正是無線電技術的飛速發展，衍生出了通信和電子技術，改變了當今世界。
這裡要重點說一下布勞恩這個人，他在無線電技術上有很多發明。他發明了調諧電路並改進了馬可尼的無線電發射機；發現了硫化物的單向導電性，這後來用於無線電接收機，因此他於1909年與無線電報的發明者馬可尼共享了當年的諾貝爾物理學獎。他最重要的發明是陰極射線管，為後來的示波器、電視、雷達、電子顯微鏡奠定了基礎，這是在液晶顯示技術出現之前最重要的顯示部件。
而博斯利用布勞恩的發現製成了礦石檢波器（crystal detector），英文中通常叫：crystal detector ——貓須檢波器。因為他是用一根細金屬絲，與方鉛礦進行接觸，利用接觸點的單向導電性進行檢波的。當時人們並沒有理解這個現象的內在機理，直到20世紀30年代，人們才意識到礦石檢波器實際上是利用金屬-半導體接觸點形成的肖特基勢壘具有的單向導電性進行檢波的。
如今新媒體是個時髦詞，新媒體是數位化、網絡化的新傳播方式，用以區分報刊、廣播、電視等傳統媒體。而就像人們都有難忘的童年時代，曾幾何時，廣播和電視也曾是當時的新媒體。這一次，就讓我們一起回顧一下無線電廣播的誕生故事。
就像我們之前說過的，電子技術短暫的經歷了半導體時代（礦石檢波器）後，就轉入了電子管的時代，直到1947年肖克利發明了電晶體才又轉入了半導體時代。無線電通信也是一樣，從短暫的數字時代進入了高速發展的模擬時代，後來又回到了數字時代。早期的無線電報實際上就是最原始的數字通信，將信息編碼為一系列的「點」和「劃」，通過電鍵控制火花振蕩器的開閉，將信息調製到高頻脈衝上。後面章節我們會介紹，這個其實就是ASK（幅移鍵控）調製，至今仍然廣泛的應用於數字通信。但是在當時，這種通信方式無疑是不方便的，普通人難以使用，當時有線電話和有線廣播早已發明，人們期待像電話一樣通過無線的方式傳遞聲音，很多人都在研究將聲音通過無線電傳輸的方法，費森登就是其中一位。
費森登（Fessenden,Reginald Aubrey 1866~1932）出生於加拿大魁北克省的米爾頓，費森登在十九世紀八十年代時曾是愛迪生手下的首席化學家，後來他又到了愛迪生的死對頭——威斯汀豪斯手下工作。費森登名氣雖然不大，但是他的發明專利無論是數量還是種類上都僅次於愛迪生，一生獲得的專利達五百項之多。費森登最引入注目的發明就是他第一次實現了無線電波的調製傳輸，1906年12月25日，費森登在麻薩諸塞州的布蘭特羅克鎮的國家電器公司128米高的無線電塔上進行了一次廣播。廣播的節目最主要的就是讀《聖經》有關主耶穌基督降生的故事。另外還配有小提琴演奏曲，播送德國音樂家韓爾德所做的《舒緩曲》等。在演播前，他在報紙上進行了預告，並發出無線電報，通告報界和太平洋上的來往船隻。那天晚上，太平洋船隻的無線電發報員聽到了小提琴和一位男子朗讀聖經的聲音。一般認為，這是世界上第一次成功的傳聲實驗，並被公認為無線電聲音廣播誕生的標誌，費森登也因此被稱為「無線廣播之父」。
然而費森登雖然最早實現了無線電廣播，但是受限於當時的技術，無線廣播還很不穩定，距離也不遠，沒有實現大規模應用。在費森登第一次無線電廣播的同年，德弗雷斯特發明了「電子三極體」，前文我們曾經提到，電子三極體的發明可以認為是第三次科技革命的標誌，因為只有當電子三極體的放大作用被發現後，電子技術史上影響深遠的各類電路才被發明出來，電子技術才真正走向實用。在二十世紀初，無線通信和廣播的出現無疑是電子技術發展的巨大推動力，在這時又一位天才發明家出現了，這就是埃德溫·霍華德·阿姆斯特朗（Edwin Howard Armstrong）。
1912年，還在哥倫比亞大學電子工程系讀書的阿姆斯特朗就發明了「反饋振蕩器」和「再生電路」。振蕩器的發明，使產生特定頻率的無線電波成為可能；而再生電路，利用正反饋原理，使信號的放大能力大大加強，顯著提高了接收機的性能。再生電路因其性能好、結構簡單，在一戰和二戰時都曾廣泛應用。1918年，阿姆斯特朗又提出了「超外差接收機」，這是一個具有劃時代意義的發明，這使得接收機的靈敏度、選擇性都大大提高，使商業無線電廣播成為可能，並且直到今天，超外差原理仍然廣泛應用於各類接收機。
超外差接收機的發明得益於電子管放大器和反饋振蕩器的發明。我們知道，調幅廣播信號是利用音頻信號調製一個高頻的載波信號得到的，高頻的載波信號有利於發射，而音頻信號攜帶信息，音頻信號控制載波信號的幅度變化，這個就叫做幅度調製，簡稱「調幅」。而接收時，要從信號中去除載波信號，得到音頻信號，送給耳機或音響，這個過程叫檢波。
早期的接收機，是將高頻載波信號放大後，直接檢波得到音頻，這種方式對選頻網絡的靈敏度有很高的要求，並且受限於當時的技術條件，高頻放大器難以有足夠的增益。而超外差接收機則利用本機振蕩器產生一個等幅正弦信號，與天線接收回來的調製信號進行混頻，得到中頻信號。這個中頻信號低於載波又高於音頻，當要接收不同載波頻率（不同頻道的電臺）的調製信號時，只需改變本機振蕩器的頻率，就能在中頻頻率不變的情況下，選擇到另一個頻道的信號。這樣，中頻放大器就可以用高性能的窄帶放大器來實現，並且用窄帶的中頻濾波器實現高選擇性。經過中頻放大器放大的中頻信號得到了足夠的增益後，再進行檢波獲得音頻信號。
超外差技術使接收機的靈敏度大大提高，促成了美國商業無線廣播的誕生。而無線廣播的迅速發展，則又帶動了模擬通信技術的革新，從此進入了長達七十年的模擬電子技術的黃金時代。
今天的故事，還是關於阿姆斯特朗的故事。沒錯，就是我們前面介紹過的，無線電廣播技術的奠基人、泰山北鬥級的前輩、超外差接收機的發明人——埃德溫·霍華德·阿姆斯特朗（Edwin Howard Armstrong）。遺憾的是，今天講的，是一個悲傷的故事。
阿姆斯特朗在獲得超外差接收機的專利後，很快就因為這個發明賺了很多錢。到1923年，他已經是一個百萬富翁了。這一年，他和妻子Marion MacInnis結婚了，作為結婚禮物，阿姆斯特朗製作了世界上第一臺可攜式超外差收音機送給了妻子。阿姆斯特朗的妻子當時是美國無線電公司總裁David Sarnoff（薩諾夫）的秘書，同時薩諾夫也是阿姆斯特朗的好友。當時薩諾夫邀請阿姆斯特朗到他的公司進行研究，幫助改良調幅無線電，以消除信號幹擾和畸變。
然而在對調幅無線電改良的過程中，阿姆斯特朗意外的發明了一種更好的調製方法，能夠徹底解決AM的信號幹擾，這就是後來的調頻技術。經過了好幾年的實驗，阿姆斯特朗終於證明FM信號能夠減少多達100倍的電磁幹擾，同時傳遞的聲音更加的清晰和保真。阿姆斯特朗於1934年獲得了這項技術的專利，然而，他一生的噩夢就從這裡開始了。
在這裡有必要介紹一下調幅和調頻的區別，當然對技術細節興趣不多的讀者大可以跳過這段，這並不影響整篇文章的閱讀，不過我還是建議你耐心看完這段，因為理解起來並不那麼困難。
調幅無線電是最早的將聲音調製到高頻無線電上的方法。這種方法是利用聲音來改變高頻無線電波的幅度，無線電波的幅度變化中蘊含了我們要傳遞的信息。但是無線電波在傳遞過程中，會受到各種各樣的幹擾，這些幹擾也會使無線電波的幅度在傳遞的過程中發生變化，所以當我們接收到信號時，就無法區分哪些變化是有用的信息，而哪些變化是幹擾造成的。
我們舉個生活中的例子：你想像你要通過吹一個哨子，用哨子的聲音大小來傳遞一個信息，你會發現你能傳遞的信息其實很有限，而且比如颳風時，別人並不知道是你吹的聲音小，還是因為逆風的關係聽起來聲音小。那麼，如何傳遞信息才能比較準確而又不受到環境的影響呢？你可能會想到，那我不用哨子了，我用笛子，因為笛子可以發出不同的音階，這個音階比音量更容易判斷，並且不會因為颳風而變化。恭喜你，你很聰明，你和阿姆斯特朗的想法是一樣的。
調頻無線電的原理就類似我們吹笛子，FM是通過聲音控制無線電波的頻率而不是幅度來傳遞信息的。在傳播過程中，無線電波的幅度會因為受到幹擾而衰減、變化，但是頻率卻不會。因此調頻會有更好的音質和更高的抗幹擾能力。就像我們吹笛子，無論環境多嘈雜，只要能聽見笛聲，我們就能分辨do或re。但是我們想分辨哨子的音量大小卻困難得多。
在獲得了專利後，1935年，阿姆斯特朗向聽眾展示了FM技術的優勢，他發送了潑水和撕紙的聲音，這兩種聲音通過AM發送完全無法識別，但是FM就可以。用FM傳輸的爵士樂效果也非常好。當時Ogden Standard-Examiner的一份報導中曾寫道：
「如果在座的50位工程師閉上自己的眼睛，那感覺就像是這間屋子裡面有一個爵士樂隊一樣。沒有任何多餘的聲音。」
阿姆斯特朗堅信FM具有比AM更大的優勢，但是他還是「圖樣圖森破」了。他發明的推廣面對的最大阻力，來自於AM技術的既得利益者，他的昔日好友——薩諾夫。
薩諾夫是美國無線電公司的總裁，後來被譽為美國廣播通訊業之父。在當時，美國無線電公司通過AM技術已經建立了一個巨大的商業帝國，但是FM的出現，使得這個商業帝國遇到了威脅。於是薩諾夫利用了他的影響力，雪藏了這項技術。薩諾夫說服了聯邦通信委員會，讓委員們相信FM技術可以改良調幅技術，但還需要很長時間。於是，聯邦通信委員會禁止商業調頻廣播的運作，並限制FM技術的實驗研究。
但是後來，美國無線電公司卻開始開發自己的FM技術，並且無視阿姆斯特朗的專利，直接銷售調頻收音機。美國無線電公司宣稱這項技術是由該公司發明的，並且獲得了自己的專利。
1948年，阿姆斯特朗起訴了美國無線電公司，指控該公司盜竊和侵犯了他的五項基本FM專利。美國無線電公司於是聚集了一眾律師開始訴訟前的準備，在持續數年的時間中，這些律師採用了車輪戰，不停地質疑阿姆斯特朗，直到他的健康狀況和財務狀況都開始惡化。有報導引述他的話說：「只有我死了或者破產他們才會停止」。1953年的感恩節的晚上，阿姆斯特朗不停地咒罵著，喋喋不休地向她的妻子抱怨錢的事情，他拿著火鉗咒罵，然後在他的妻子的手臂上打了一下。
他的妻子於是離開了他，然後搬去和自己的妹妹同住。
接下來的聖誕節和新年他都是一個人孤獨的度過的。兩個月後，在1月31日的晚上，阿姆斯特朗在他的13層樓的公寓裡穿好自己的大衣，戴好自己的帽子和手套；然後他小心地將空調從窗子上移下來，從樓上跳了下去。《紐約時報》在報導他的死亡時提到他留給他妻子的遺言：
「他因為沒能再看到自己的妻子一眼而傷心欲絕，他因為自己傷害了他而感到非常後悔，她是他這一身最寶貴的財富。」
而他曾經的朋友薩諾夫對此只說了一句：「我沒有殺他。」
他的妻子在他死後繼續著他的戰鬥，在他們的律師Dana Raymond的幫助下，最終贏得了2場勝利，而其他18項也達成了協議。這些訴訟得到的錢進入了阿姆斯特朗紀念研究基金會，開始這一基金會支持小型的FM公司，而現在這一基金會的目標是激勵和獎勵無線電的研究人員。1955年，國際電信聯盟將阿姆斯特朗的名字加入了偉人名錄。1983年，美國發行了阿姆斯特朗的紀念郵票。2000年，他進入了消費電子協會的名人堂。
阿姆斯特朗最終還是沒能看到訴訟勝利的那一天，任何偉大的創新都會受到既得利益者的拼命阻撓，這是資本世界的本性，我們無法準確的判斷這到底是好還是壞。只能說，這是一個悲傷的故事。
（未完待續……）
長按關注【科普科幻青年之星】