中国电子产品演进的岁月华章（3）

中国电子产品演进的岁月华章（3）

中华人民共和国成立至今已有75年。在这3/4世纪里，中国电子产业依次经历了以电子管、晶体管、集成电路这3代电子元器件为代表的不同阶段，留下了众多具有代表性的电子产品。值此中华人民共和国成立75周年之际，就让我们以音频产品、影像产品、遥控产品这3类不同的电子品为代表，纵览中国电子产品技术演进的岁月华章。

遥控产品的演进

无线电技术诞生之初，由于其不需要线缆就可以传播的特点，人们顺其自然地想到了采用无线电对飞机、轮船、车辆等交通工具进行远程控制，也就是无线电遥控。1955 年 3 月，刚创刊不久的《无线电》就将无线电遥控器操纵飞机模型的画面展现在读者面前（见图 1），并刊登《看不见的指挥员——无线电操纵》一文，对无线电遥控的基本原理进行了图文并茂的科普介绍。

那时，无线电信号的发射和接收都需要通过以电子管为核心元器件的电路实现。电子管及其周边元器件都需要较大的空间才能安装，电子管工作时的功耗较大，需要配置大体积、大容量的电池，因此相关设备的体积和质量往往非常大。为解决这些问题，人们采取了许多措施，例如采用低电压供电的小功耗微型电子管、选用超再生电路组成遥控模型上的接收机，以尽量减少电子管等元器件的使用数量。新中国成立 10 周年之际，全国范围的无线电遥控航空模型竞赛得到各地参赛人员的热烈响应。在这类竞赛中，由 2 枚2П2П 和 1 枚 1Б2П 低功耗电子管组成的 3 灯超再生式遥控接收机（见图 2）展现出了良好的性能。其遥控信号频 率位于 28~29.7MHz，遥控距离可达 1km。

到 1961 年，用于无线电遥控的设备已经具备了布局更加专业化的操作面板和能够拿在手中、使用更加方便的控制盒（见图 3）。在全国范围内也举行了种类更丰富、更贴近工农业生产实用需求的无线电操纵航空 / 舰船模型竞赛会（见图 4）。此时，无线电遥控设备的功能复杂度也有一定提升，能够分别控制左转、右转、爬升、俯冲、加速、减速等 6 种动作，为遥控人员带来更方便的操作体验。其中，发射机共用 3 枚 2П2П 电子管，1 枚 2П2П 用于音频振荡，2 枚 2П2П 组成推挽式高频振荡发射电路（见图5）。在其音频振荡电路中，有 6 个相同规格的 100kΩ 电位器，将电位器调节到不同的阻值接入振荡电路后，就能够 得到 200~500Hz 不等的音频信号，然后将其以调幅形式调制到高频信号上发射出去。 与之相应的是同样具有 3 枚电子管的 6 通道接收机，其中 1 枚 2П2П 用于超再生检波电路，1 枚 1K2П 用于电压放大电路，1 枚 2П2П 用于功率放大电路（见图 6）。 在接收机内，实现通道选择功能的是谐振继电器，其中具有 6 根长度依次增加、谐振频率从200~500Hz 不等的谐振簧片，能够与接收到的信号检波放大所得的 200~500Hz 音频信号产生谐振，从而控制相应的中间继电器线圈接通，实现遥控操纵。

20 世纪 50 年代末到 20 世纪 60 年代初的电子技术得到了快速发展，这一时期的无线电遥控设备也在持续且迅速地进步。2 路 8 通道模型遥控发射机和接收机在 20 世纪60 年代前期登场时，立即吸引了无线电爱好者和遥控操作人员的注意力，受到了普遍的欢迎和重视。

这种新型遥控设备的优点在于：首先，2 路 8 通道意味着其发射机的 8 个遥控信号通道共分成 2 组，可以从每组中各选 1 个通道的信号同时发出（见图 7），从而实现更复杂的遥控操纵功能，例如让遥控飞机在加速的同时实现爬升，或者在右转的同时进行俯冲。此前，单路遥控发射机的所有动作操纵都只能按先后顺序一个接一个地实现，这样会导致遥控飞机的动作比较刻板僵硬。采用 2 路 8 通道遥控设备以后，遥控模型飞机的飞行就能更加灵活机动。其次，在 2 路 8 通道模型遥控接收机电路中（见图 8），不仅使用性能优异的微型电子管 95108 实现超再生检波，还将晶体管 П6Г 和 П6B 应用在后续的电压放大电路和功率放大电路中。这样不仅充分降低了遥控接收机的耗电功率，而且还将接收机的体积缩小到以前采用普通小型电子管时望尘莫及的程度。从 2 路 8 通道模型遥控接收机的元器件布置中可以看到：微型电子管的体积和晶体管的体积差异并不大，在接收机的全部电路元器件中，占据了较大空间的唯一元器件仅有具备 8 根谐振簧片的谐振继电器（见图 9）。电子技术的进步，不仅提高了遥控操作的灵活度，而且减轻了遥控模型飞机的负重，为模型飞机飞得更高、更远、更灵活提供了有力支持。

20 世纪 60 年代中期的无线电遥控技术更上一层楼，到 1964 年，发射机、接收机均采用晶体管实现的无线电遥控设备已经出现在人们的视野中（见图 10）。在全晶体管遥控设备中，28~29.7MHz 的高频信号的发射和接收，是用 ZK317、ZK308 这些当时国内还相当少见的高频晶体管实现的，如发射机中采用 1 枚 ZK317 构成共基极自感式振荡电路，接收机中采用 ZK308 实现超再生检波。发射机的全部元器件及其电源可以安装到一个大小为120mm×80mm×60mm 的小盒内，总质量约 0.6kg，与上一代采用电子管的发射机相比，在使用便捷度方面有明显改善。接收机的大小和质量更小、更轻，在 4.5V 供电电源外置的情况下，其机盒大小仅有 44mm×32mm×18mm，质量约 0.03kg。初出茅庐不久的晶体管技术在质量、体积、耗电量等指标上，很快就取得了电子管技术无可比拟的优势。不过，当时采用分立元器件实现遥控的模型尚不具备自动稳定调节航向、航速的功能，遥控人员需要具备相当快的反应速度和敏捷的协调动作能力。因此，遥控航空、航海模型作为一种对专业技能有很高要求的运动，被采纳为全国运动会的参赛项目（见图 11）。

从 20 世纪 60 年代中期到 20 世纪 70 年代中后期的十多年，是电子技术突飞猛进的时期。在这段时间里，中国的晶体管技术已经发展到产量充足、质量稳定的状态，技术人员构建出了原理更复杂、功能更强大的电路。在 20 世纪70 年代末，一种全新的，能够对遥控模型实现更精确操纵的遥控方案，已经开始出现在人们的视野中，这就是比例控制。采用比例控制方案后，遥控模型上被调节的参数，如舵机的角度、油门的开度等，能够跟随遥控操作人员的旋钮或拨杆动作幅度实现连续可调的变化，从而充分降低了遥控操作模型的技能难度。当然，实现比例控制的前提是遥控设备的内部电路方案变得更加复杂。在单通道遥控设备的发射机（见图 12）中，需要增加可变音频振荡电路；在接收机中，则需要采用分频放大形式，将检波放大后得到的音频信号拆分成高频部分和低频部分，随后以其中较强的一方作为控制舵机向相应方向运动的指挥信号。在多通道比例无线电遥控设备中，信号的产生和接收更加复杂（见图 13），在发射机中需要用多谐振荡电路和多个延时脉冲发生电路组成编码模块，再用开关电路将同步脉冲信号和 4 个通道的遥控脉冲信号一起调制到射频信号，对外发射；在接收机中，经过各级模拟电路放大和检波后，再分理出各通道的遥控脉冲信号和同步脉冲信号，在译码电路中分理处各通道的遥控指令，发送到各舵机的控制电路。

20 世纪 80 年代初，中国的电子爱好者已经能够遵循科普文章的指导，使用分立晶体管元器件自制比例控制模式的遥控发射机（见图 14）。这套遥控设备能够在 1km 的遥控范围内实现比例控制。为了方便使用者确认信号发送状态，在遥控发射机上还配置了用于显示发射信号强度的指示表。受限于当时的元器件配套状态，这款遥控发射机的比例控制操作尚未使用后来为人们所熟知的拨杆，而是采用旋钮转动电位器的模式。尽管这种操作模式没有拨杆方便，但与过去几十年里只能采用通断控制模式遥控的状态相比，已有明显进步。安装在遥控航空模型上的比例遥控接收机将简单的超再生式电路、音频电压放大器、选频放大器和电子开关电路结合在一起，所有晶体管、电阻、电容和电感都安装在同一块印制电路板上（见图 15），晶体管技术集约化、轻量化的特点一目了然。

与此同时，技术成熟后的晶体管易于低成本大批量生产的特点，也推动了无线电遥控设备的进一步普及。采用晶体管制成简单的单通道发射机和接收机，再与合适的机电装置配合，就能制造出一台类似于遥控小车的手工制作机器人模型（见图 16），为那时的青少年打开电子科技新世界的大门。改革开放后，越来越多的人从类似于无线电遥控模型这样的新颖产品中体会到“科学技术是第一生产力”的强大信念，学习掌握电子信息技术相关知识并投身于波澜壮阔的现代化工业浪潮中，用智慧创造出新的财富。在 20 世纪的最后 10 年里，数字电路技术已经充分发展成熟。采用编码器、译码器等数字集成电路（见图 17）组成的数字比例遥控电路展现出比以往模拟电路更强的抗干扰性能、更高的控制调节精度和更多的通道数量。在遥控发射机中，首先采用数字编码器将输入信号翻译成以高低电平表示的编码信号，然后调制到射频信号中发射即可（见图 18）。数字比例遥控接收机的电路复杂一些（见图 19），采用计数器、触发器等辅助逻辑电路与译码器结合，将接收到的信号转化成与控制需求相符的步进电机驱动指令，使舵机等设备按照需求运转。

20 世纪 90 年代中期，改革开放为更多民众带来了更加丰富的物质生活，遥控飞机、船舶、车辆模型作为启发智力的科技玩具，也越来越多地出现在青少年身边。此时的无线电遥控发射机在数字遥控指令生成和模拟射频信号发送的整体技术方案上已经相当成熟可靠（见图 20），同时也采用了方便易用的操纵拨杆，使遥控操作人员能够便捷地控制模型的运动状态。

图 20 20 世纪 90 年代中期的航模遥控发射机电路，体现出数字集成电路与分立式晶体管模拟电路结合后的状态（原载于《无线电》1996 年第 9 期）

对于一般的遥控模型操作人员而言，数字电子技术的进步，不仅提升了以往采用模拟电子技术时的遥控性能指标，而且增加了以前未曾有过的全新体验。在微型处理器和相应传感器、信号处理电路相结合的基础上，遥控模型的运行能够具备自动反馈调节功能：用户只需要将初始的航向、速度等参数调节好，遥控模型就能在后续运行过程中自动保持这样的状态。20 世纪 90年代后期出现的自动循迹遥控车（见图 21），就是遥控模型具备自动遵循运动轨迹的典型实例。这款遥控小车采用 2 对光电管和小灯泡作为控制前进方向的传感器，能够在深色地面上追随白色轨迹线的导向实现循迹行驶。采用当时已充分成熟且成本低廉的数字电路遥控发射机和接收机，就能以更高的指令优先级控制这款小车执行前进后退或左右转弯的动作。在此后的 20 多年里，能够被遥控的自动循迹小车一直都是电子科普制作领域的明星，因为它以最直观的方式展现出负反馈电路对于保持系统运行稳定性的效果。

时光荏苒，在 21 世纪的前 20 年里，中国已经一跃成为世界第一工业大国，并向世界第一工业强国稳步迈进。在电子元器件全产业链的强力支持下，中国科技企业已经能够站在电子消费产品的时代潮流前沿阵地上，以全新的无线电遥控产品让人民的日常生活更丰富精彩。遥控航拍多旋翼飞行器（见图 22）就是这类产品的典型代表。采用基于微处理器的飞行控制系统，只需进行简单操作，就能自动实现起飞和降落、固定高度和方位悬停、以特定轨迹和航速飞行、主动探测避障等飞行动作或功能。在自动飞行控制系统出现以前，这些操作往往都需要操作人员投入大量精力进行学习和训练，像主动探测避障这样的功能更无从实现。以现代电子信息技术为基础，在一块集成电路上集成了亿万个晶体管后，依靠高度智能化的微型芯片和传感器让普通人也能得心应手地实现遥控飞行航拍——超越以往想象的新一代科技产品，将更加壮阔绚丽的时代风景一览无余地展现在人民大众眼前。

在中国共产党高瞻远瞩的领导下，中国电子产业的技术设计人员和生产人员开拓进取、勤劳奋斗，在电子管、晶体管、集成电路这 3 段技术时期，在音频产品、影像产品、遥控产品等领域都先后取得了卓越的成就，为全国各族人民提供了追求幸福美好生活的丰富物质基础。在这 3/4 世纪的岁月里，诞生过许许多多让一代又一代人念念不忘的著名品牌，出现过各式各样令一代又一代人历历在目的电子产品。很多出生在 20 世纪 50 年代至 20 世纪 70 年代的老一辈都对家里第一台收音机或电视机带来的欣喜记忆犹新，很多出生在世纪之交前后 10 年的新一代，也都感受过遥控航拍飞行器给日常出游和远程旅行带来的自由体验。

中国电子产业在这 75 年以来的发展，只是中华民族走向伟大复兴这一波澜壮阔的历史进程的部分缩影。在未来的岁月里，以中国人民的智慧和勤劳为基础，中华民族伟大复兴的宏伟目标，必将最终实现；以中国人民开拓进取的奋斗精神为依托，更幸福、更美好、更丰富多彩的科技生活，必将成为现实。