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模擬通信篇

 三位“無(wú)線(xiàn)電之父”

古列爾莫·馬可尼 

（Guglielmo Marconi, 1874 – 1937）

亞歷山大·斯塔帕諾維奇·波波夫

（Александр Степанович Попов ，1859 – 1906）

尼古拉·特斯拉

（Nikola Tesla，1856 – 1943）

01.01    馬可尼

因馬不停蹄的無(wú)線(xiàn)電實(shí)驗常年兩地分離，而痛失了未婚妻的馬可尼，可能是全世界認可度最高的“無(wú)線(xiàn)電之父”。他不僅是無(wú)線(xiàn)電通信的奠基人，諾貝爾獎獲得者，企業(yè)家，外交官，還是一個(gè)溫文爾雅，多才多藝的帥哥。19世紀的人們由于對無(wú)線(xiàn)電的出現充滿(mǎn)神奇感，在當時(shí)的新聞報道中，稱(chēng)馬可尼為“魔術(shù)師”，并且還稱(chēng)他是一個(gè)謙遜，謹慎并值得信賴(lài)的青年才俊。

下圖是1900年左右馬可尼和他的未婚妻約瑟芬·霍夫曼訂婚時(shí)期的照片?？上У氖钱敃r(shí)的馬可尼為了不斷挑戰更遠的無(wú)線(xiàn)電通信距離，以及維持企業(yè)的生存，申請各個(gè)國家的專(zhuān)利等等，常年奔波于世界各地，缺少了正常的陪伴與溝通，有情人終于未成眷屬，令人遺憾。

在馬可尼不斷地對無(wú)線(xiàn)電設備進(jìn)行改善和通信實(shí)驗的過(guò)程中，曾經(jīng)在英格蘭的一個(gè)海灘邊酒店搭建過(guò)一個(gè)試驗研究所，天線(xiàn)從其中的一個(gè)窗戶(hù)穿出，酒店一層的一個(gè)大房間被用作主實(shí)驗室。整個(gè)團隊非常友好地工作，晚餐后還會(huì )有家庭式音樂(lè )表演作為消遣。馬可尼的一位同事拉大提琴，馬可尼的哥哥表演小提琴，馬可尼的母親唱歌，而馬可尼總是會(huì )彈鋼琴。

01.02    波波夫

由于1895年在圣彼得堡召開(kāi)的俄羅斯物理與化學(xué)協(xié)會(huì )會(huì )議上展示了一種用赫茲電波進(jìn)行通信的無(wú)線(xiàn)通信系統，又在同年發(fā)表了論文，所以俄羅斯物理學(xué)家亞歷山大·斯塔帕諾維奇·波波夫是馬可尼作為無(wú)線(xiàn)電通信第一人最強有力的競爭者之一。因為馬可尼是在1896年申請的專(zhuān)利。

波波夫是馬可尼的同時(shí)代人，但兩人是在不了解對方工作的情況下獨立開(kāi)發(fā)出無(wú)線(xiàn)電設備的。要確定誰(shuí)是第一人的說(shuō)法，由于事件的記錄不充分，對無(wú)線(xiàn)電的定義不同，以及民族自豪感等原因而變得復雜。事實(shí)上，俄羅斯至今仍舊認為波波夫是“無(wú)線(xiàn)電之父“，Who Invented Radio: Guglielmo Marconi or Aleksandr Popov?。

有趣的是，波波夫最初曾挑戰過(guò)馬可尼，說(shuō)他的接收器是自己那個(gè)的“復制品”，但隨著(zhù)馬可尼在這一領(lǐng)域的不斷探索和實(shí)驗，確立了領(lǐng)導者的地位。在1902年，波波夫主動(dòng)稱(chēng)馬可尼為“無(wú)線(xiàn)電之父”，而且在1905年馬可尼結婚時(shí)，波波夫還寄給他一塊海豹皮和一個(gè)銀制俄式茶炊做賀禮?？梢钥闯?span>波波夫是一個(gè)為人溫和與友好的紳士。馬可尼也公開(kāi)大方地承認，感謝波波夫的研究成果。

01.03    特斯拉

另外一位，是被美國稱(chēng)為“無(wú)線(xiàn)電之父”的塞爾維亞裔美籍發(fā)明家：尼古拉·特斯拉，他是馬可尼的競爭者中最引人注目的。特斯拉于1893年在費城演示了無(wú)線(xiàn)電通信，并于同年申請了一個(gè)宏大華麗的無(wú)線(xiàn)通信系統專(zhuān)利，有效地提出利用大氣層作為信號發(fā)射機，整個(gè)地球作為接收器。

但特斯拉并不愿意專(zhuān)注于一個(gè)清晰的目標，也不愿意讓自己忙于處理一大批高風(fēng)險的企業(yè)業(yè)務(wù)。由于他的系統過(guò)于昂貴，所以當馬可尼帶著(zhù)做法相同卻耗資更低，似乎更容易成功的產(chǎn)品出現時(shí)，他最終失去了資金支持，沒(méi)能再繼續利用自己的無(wú)線(xiàn)電專(zhuān)利。

特斯拉是一個(gè)才華橫溢、脾氣暴躁的人，也是三個(gè)“無(wú)線(xiàn)電之父”中壽命最長(cháng)的一位。特斯拉的交流電實(shí)驗還曾使愛(ài)迪生感受到威脅。當時(shí)的新聞媒體特別喜歡讓特斯拉和馬可尼像暴怒的拳擊手那樣互相攻擊，報道他們各自的行動(dòng)，猜測他們的一言一行。在馬可尼準備自己的首個(gè)跨大西洋無(wú)線(xiàn)電通信時(shí)，還曾擔心過(guò)特斯拉會(huì )前來(lái)攪局。

模擬通信前傳

三位“無(wú)線(xiàn)電之父”之父

海因里希?魯道夫?赫茲

（Heinrich Rudolf Hertz，1857 – 1894）

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

（James Clerk Maxwell，1831 – 1879）

邁克爾·法拉第 

（Michael Faraday，1791～1867）

以上的三位“無(wú)線(xiàn)電之父”可以說(shuō)是同時(shí)代中人，顏值果然個(gè)個(gè)不凡！然而，在他們之前，邁克爾·法拉第，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋，海因里希?魯道夫?赫茲這三位物理學(xué)家在電磁學(xué)方面的研究和貢獻，為三位“無(wú)線(xiàn)電之父”的成就奠定了必不可少的基礎，他們可稱(chēng)得上是無(wú)線(xiàn)電通信鼻祖的鼻祖，所以?xún)H在這里稱(chēng)他們?yōu)椤啊盁o(wú)線(xiàn)電之父”之父”，顏值也完全不輸三位“無(wú)線(xiàn)電之父”。

邁克爾·法拉第

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

海因里希?魯道夫?赫茲

在TRP的計算公式-2中，我們曾對法拉第和麥克斯韋的電磁學(xué)貢獻簡(jiǎn)述一二，赫茲是在他們之后，用實(shí)驗證明了電磁波的存在，且電磁波的傳播速度相當于光速，赫茲為無(wú)線(xiàn)電、雷達和電視等電子技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了創(chuàng )新的途徑。

03

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數字通信篇

克勞德·艾爾伍德·香農

（Claude Elwood Shannon，1916—2001）

哈里·奈奎斯特

（Harry Nyquist，1889—1976）

03.01    香農—“信息理論之父”

20世紀下半葉，偉大的數字通信時(shí)代開(kāi)啟了。貢獻最大的一位是大家熟知的信息論的開(kāi)創(chuàng )者—香農。信息的本質(zhì)，信源壓縮與信道容量。。?？梢哉f(shuō)，我們所經(jīng)歷的一切信息社會(huì )的數字產(chǎn)物，電腦，手機。。。都是拜他所賜。

香農很早就開(kāi)始思考智能機器，世界上第一臺會(huì )下棋的電腦便出自他手。他也是有史以來(lái)最年輕的NOBLE（注意字母順序，并不是諾貝爾獎Nobel）獲獎?wù)?，這個(gè)獎是頒發(fā)給頂級工程師的。

生活中，他是一個(gè)會(huì )讓兒子的小號在吹奏時(shí)噴射出火焰的有趣的父親。

在普林斯頓研究院工作期間，他也曾在上班的路上與愛(ài)因斯坦打招呼，但在當時(shí)他所研究的工程領(lǐng)域并未受到重視，還曾因二戰期間被分配不喜歡的戰爭工作，消沉了一段時(shí)間，也因此失掉了一段婚姻，單簧管和音樂(lè )陪伴他渡過(guò)了那段時(shí)間。

后來(lái)他用十年的時(shí)間潛心研究信息論，但他其實(shí)是一個(gè)不愛(ài)寫(xiě)論文的發(fā)明家，更愿意把時(shí)間花在思考和研究各種他認為有趣的事情上面。幸好香農的妻子也是貝爾實(shí)驗室的一位數學(xué)家，她會(huì )把香農口述的論文記錄整理下來(lái)，真的是完美搭檔！

他的有趣是發(fā)自?xún)刃牡?，曾在晚年被發(fā)現出現在IEEE的會(huì )議上，當被邀請致辭的時(shí)候，他講了幾分鐘后擔心大家聽(tīng)得不耐煩，便從口袋里拿出三個(gè)小球玩起了雜耍。

他的天賦也是無(wú)法比擬的，即便他后來(lái)患上了阿爾茨海默癥，也仍然可以對在哈佛讀博士的女兒所從事的科研項目一語(yǔ)中的地說(shuō)出最核心的問(wèn)題。

他逝世的2001年也正是信息時(shí)代到來(lái)的前夜。他在1948年提出的理論正在以超出他自己預料的速度轉化成為現實(shí)，并在更多的領(lǐng)域包括醫學(xué)中得到應用。

03.02    奈奎斯特—信息理論的奠基人

雖然奈奎斯特沒(méi)有“之父”的所謂稱(chēng)號，但他為信息理論做出的貢獻，給“信息論之父”提供了重要的基本結論，所以這里稱(chēng)他為信息理論的奠基人，是實(shí)至名歸的。

1934年，奈奎斯特轉入貝爾電話(huà)實(shí)驗室工作，直至1954年。而香農是在1941年進(jìn)入貝爾的。所以他們也是同事的關(guān)系。著(zhù)名的奈奎斯特采樣定理（當采樣頻率fs大于信號中最高頻率fmax的2倍時(shí)，即：fs>=2fmax，則采樣之后的數字信號可以被無(wú)失真的恢復）奠定了數字通信的基礎。

他和香農都提出了信道傳輸的某種極限，但卻是從不同的角度。1924年，奈奎斯特推導出在理想頻帶信道下，無(wú)碼間干擾的最大頻帶利用率是1Baud/Hz，或者1個(gè)symbol/Hz。如果符號的傳輸速率超過(guò)了奈奎斯特準則所給出的數值，則會(huì )出現符號之間的互相干擾。而香農的信道容量公式，卻是從信噪比的角度，考慮了外界信道傳輸情況下的噪聲所帶來(lái)的影響。同樣都是帶寬受限的系統，奈奎斯特準則考慮的是系統內無(wú)噪聲的情況，而香農考慮的是系統經(jīng)歷外界信道有噪聲的情況。