為了探尋敵艦和敵機,1935年,美國海軍研究實驗室計劃設計一種“無線電探測和測距”的裝置,這個裝置英文名稱的縮寫就是RADAR(雷達)。經過一年努力,設計出可以探尋60多千米範圍內飛機的雷達。

早在1934年4月,美國海軍研究實驗室就開始研究設計脈衝雷達,1936年試製成功。他們還為這種雷達設計出發射機和接收機天線轉換開關,在發射兩個脈衝之間,能自動將天線轉換到接收機上,使收、發機共用天線,減小了雷達的體積,使得有可能把雷達安裝在軍艦上。1937年4月,美國最先為軍艦配備了雷達。1938年,雷達開始用於防空襲。

1938年9月,英國研製的CH雷達係統正式投入使用,部署在英國泰晤士河口附近,可探測到250千米處的飛機。1941年,英國沿海岸線形成了完整的防空雷達警戒網。雷達在戰爭中發揮著越來越重要的作用。

雷達的神奇作用

雷達的神奇作用引起許多國家的重視。第二次世界大戰初期,德國首先研製出大功率的三極、四極電子管,把雷達工作的頻率提高到500兆赫以上。這不僅提高了雷達搜索和引導飛機的精度,而且提高了高射炮的命中率。

1939年,英國人蘭德爾與布特發明工作頻率為3 000兆赫的多腔磁控管。1941年,英國研製出采用這種磁控管的微波雷達,使盟軍在空戰和空-海作戰上獲得優勢。

“濾波”

信息沿信道傳輸,不可避免地會受到各種噪雜音的幹擾,有人為的幹擾,也有自然的幹擾(如雷電),有來自信息係統內部的幹擾(如熱噪聲等),也有來自信息係統外部的幹擾,使信宿不能原原本本、準確無誤地收到信源發出的信息,因而導致傳輸質量劣化。嚴重時,信息甚至完全被噪雜音湮沒,使信息傳輸無法進行。因此,如何同噪雜音作鬥爭就成為信息傳輸中的重要課題。

為了使信宿能從編碼的碼子序列中無失真的複製出原始信息,以最大限度地減少信息疑義度,信息論研究中提出了濾波理論。所謂“濾波”,通俗地說,是指從獲得的信號與幹擾的合成波中,盡可能將幹擾波濾除掉,分離出所期望的信息。這與過濾嘴香煙能濾掉有害的尼古丁有點類似。

流星通信

流星是分布在太陽係空間裏數不清的又小又暗的星際物質,小如米粒大似山,以每秒幾十千米的速度繞太陽旋轉。一旦同地球相遇就會以每秒16~80千米的高速在大氣層中運動,使空氣急劇電離,在它後麵形成尾狀離子雲,直到它燒成氣體和極微細的塵末。科學家們設想,無線電通信是把語言或數據轉化成信號電波發送的。傳輸中的電波在與流星餘跡相遇時,迅即被它反射到幾百千米外的地麵上,像手電筒光束那樣擴展開,覆蓋一大片區域;設在那裏的地麵站收到信號後,可以立即發射出回答信號,通過同一層流星餘跡轉送到原來發出信號的地麵站,這樣就可以實現流星通信了。

20世紀50年代初,加拿大科學家就開始著手這方麵的實驗。1954年,流星餘跡正式用於通信事業。MMM

模式識別

模式識別的應用領域很廣。在生物學中,識別染色體對遺傳學的研究很有價值,識別細胞已成功地用於研究人體血細胞。在醫學中,心電圖、腦電圖、各種內髒器官的各個透視平麵圖的識別與分析,能準確地找出疾病部位,是診斷疾病的重要手段。在遙感技術中,通過人造地球衛星遙感圖像的處理與識別,可以研究地球的資源和探礦,防範水災、地震及海洋汙染等自然災害,進行農作物品種調查和產量估算,進行森林資源調查,以及軍事情報等工作。在公安偵緝中,利用圖形處理及識別(如指紋、腳印、掌紋、外貌及各種痕跡的識別)可以協助破案工作。在語言學中,文字識別已經應用到文字翻譯、文獻檢索、郵件自動分檢等方麵,而語音識別可以應用到聲控計算機中,使人不用鍵盤輸入命令、直接通過說話來操作計算機。

模糊計算機

1956年,英國人查德創立了模糊信息理論。依照模糊理論,判斷問題不是以是、非兩種絕對的值或0與1兩種數碼來表示,而是取許多值,如接近、幾乎、差不多及差得遠等模糊值來表示。用這種模糊的、不確切的判斷進行工程處理的計算機就是模糊計算機,或稱模糊電腦。模糊電腦是建立在模糊數學基礎上的電腦。模糊電腦除具有一般電腦的功能外,還具有學習、思考、判斷和對話的能力,可以立即辨識外界物體的形狀和特征,甚至可幫助人從事複雜的腦力勞動。

模擬集成電路

20世紀60年代初,用雙極型工藝製成了第一個簡單的集成放大器,成為模擬集成電路發展的起點。60年代後期,集成運算放大器、集成模擬相乘器和集成鎖相環路等處理模擬信號的主要功能電路相繼達到實用要求並獲得廣泛應用。70年代中期,製成高精度數—模和模—數變換器,為廣泛利用數字技術處理模擬信號創造了條件。由於數字信號處理器主要是用MOS工藝製造,為了將數—模和模—數變換器及其它模擬電路與數字信號處理器集成在同一芯片上,MOS模擬集成電路技術受到重視。

模擬集成電路的分類

模擬集成電路產品分為三類:第一類是通用型電路,如運算放大器、相乘器、鎖相環路、有源濾波器和數M模與模M數變換器等;第二類是專用型電路,如音響係統、電視接收機、錄像機及通信係統等專用的集成電路係列;第三類是單片集成係統,如單片發射機、單片接收機等。模擬集成電路還包括由電荷耦合器件構成的電路、開關電容電路和開關電流電路。這些電路應用模擬抽樣技術,又稱為抽樣數據電路。它們易於得到穩定、準確的時間常數,易於實現高精度的計算,在模擬信號處理和通信係統中得到了廣泛應用。

模糊邏輯相機

模糊邏輯相機是以模糊邏輯理論為基礎製成的自動照相機。它能將高級攝影師的專業知識編製為程序貯存在照相機中,以此來自動控製照相機的動作。如日本美能達MaxxumTxi型照相機就是這類相機。這種相機的自動變焦係統能追蹤時速高達近300千米的運動中的物體,可清晰地拍攝高速運動物體的各種姿態。

脈碼調製

脈碼調製是對模擬信號進行處理、量化、編碼後轉換為數字信號的一種調製方式。所傳輸的信號經脈碼調製後,變為一係列的等幅脈衝,按照脈衝的出現與否賦予相應的編碼,從而把所傳輸的信號以編碼的形式表示出來。聲音、電視圖像等連續信號以及計算機數據通常轉化為由5或7個“通”、“斷”脈衝組成的博多電碼。

“脈衝編碼調製”

在1988年7月,日本就開始利用通信衛星向家庭提供每天24小時不間斷的電視節目。由於采用了“脈衝編碼調製”的數字通信技術,圖像清晰穩定。由於頻帶寬,用衛星傳送的電視伴音音質非常好。

脈碼調製的發展

20世紀50年代初期,美國貝爾電話實驗室開始用脈碼調製開發一種數字微波通信網DR18。這個係統包含28224個雙向脈碼調製電話通路,於70年代中期投入商用。

60年代,一些國家的市內電話網開始使用脈碼調製來擴充容量。利用它,可使音頻電纜的傳輸容量擴大24~48倍。

70年代中後期,脈碼調製已成功地應用於同軸電纜通信、微波接力通信、衛星通信和光纖通信等中、大容量的傳輸係統。

1975年,貝爾電話公司安裝的T4M係統供美國國內傳輸話音、電視及數據信號。在直徑為10厘米的電纜中,裝有22根同軸管道(其中兩根備用),可提供4萬條以上的雙向脈碼調製的電話線路。

80年代初,脈碼調製不僅應用於市話中繼傳輸和大容量幹線傳輸以及數字程控交換機,而且在用戶電話機中也開始使用。隨著寬帶傳輸技術的發展,高質量寬帶脈碼調製技術發展非常迅速。

邁向信息社會

今日的世界,一些發達國家已經從工業經濟漸漸向信息經濟過渡。在經濟和社會發展的進程中,能源、材料、信息這三種資源所發揮的作用,發生了巨大的變化。特別引人注目的是,現代社會中這三種資源的交流日益加速,日益深刻,日益廣泛。

在工業經濟的時代,人們致力於增加能源、材料的生產,以滿足社會不斷增長的需要。在這個階段,國民生產總值的增長,是靠增加能源和材料的生產來實現的。

進入信息經濟階段,人們追求的,不是通過提高能源、材料的產量,來生產更多的產品。充分利用信息資源,借助現代信息技術,提高能源利用率、材料利用率、勞動生產率,從而以低於工業經濟時代的能源消耗、材料消耗、人力消耗和時間消耗,生產更多的產品,創造更高的經濟效益,提高工商業的競爭力,這才是信息經濟的主要特征。NNN

納米技術

納米技術,就是研究尺寸為0.1~100納米的微細粒子——電子、原子和分子的運動規律和特性,根據這些規律和特性,人們再去研究納米生物學、納米機械、納米電子、納米製造等技術,綜合這些技術成果進而研製出納米衛星。

納米衛星

納米衛星絕不是一個簡單的小衛星。以集成電路為例,1992年生產的16兆位的芯片,集成度高達約為3200萬個元器件,線條寬為0.5微米,即500納米;而後來生產的64兆位的芯片,線條寬為0.3微米,即300納米,集成度可達12,800萬個元器件;20世紀末可出現1000兆位的芯片,線條寬隻有100納米,集成高度達200億個元器件。在下個世紀,進入納米空間,集成度會達到2萬億個元器件,線條寬為0.1納米,利用這類產品製成衛星,空間技術將會爆發一場革命。

納米科技時代

納米是長度單位,20納米相當於1根頭發絲的三千分之一。1990年3月,在美國召開了世界上第一次納米科技會議,宣告了納米科技時代的到來。美國IBM公司的研究人員已製成僅由兩個原子構成的隧道二極管,麻省理工學院試製的量子效應電子器件,其大小僅有20納米。納米科技就是直接利用原子、分子結構及其性能的科技。它有納米電子學、納米材料學、納米生物學、納米化學及納米天文地質學等。納米電子學是研究利用具有納米尺度的量子微結構,設計和製作納米電子器件和集成電路的學科。

在納米尺度,傳統的半導體器件所遵循的物理規律已不再適用,將會出現新的物理效應,如量子尺寸效應、量子波動效應、量子隧穿效應和量子幹涉效應等,利用這些新的效應可以發展新穎的量子器件,如共振隧道晶體管、量子線與量子點晶體管、量子幹涉器件、微小型激光器以及大規模並行運算陣列等。