有线电报和电话依赖于固定线路,造价高、机动性差。在无法铺设线路的原始森林、沙漠、沼泽、海上,在活动的车船上,有线通信都无法起作用。无线通信的设想被顺理成章地提了出来。
1865年,英国物理学家麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在。1886年,德国物理学家赫兹在实验室里证实了电磁波的存在。由于赫兹英年早逝,没能在电磁波的应用技术方面大展其才。
敏感的发明家们已经意识到电磁波可以用于无线电通信。英国物理学家洛奇研制了一种电磁波接收器,能够接收到800米以外的电波信号。意大利工程师马可尼也参与到无线电通信的研究中。1894年,他制成了金属粉屑检波器,并且在发射机和接收机上安装了天线和地线,使接收和发射的效率大大提高。1895年,他已经能够实现1英里远的无线电通信。1896年,距离又增加到了9英里,之后进展顺利,1897年12英里,1898年18英里。这时候,他开始将自己的发明付诸商业化。1900年,马可尼获得了英国政府的第7777号专利。1901年,他用无线电将英国与加拿大沟通起来。1909年,马可尼获诺贝尔物理学奖。
几乎与马可尼同时,俄国物理学家波波夫也独立地发明了无线电通信。1895年5月7日,波波夫在圣彼得堡物理化学学会上演示了他制作的一架无线接收机——雷电指示器,次年3月又在圣彼得堡做了距离约为250米的无线电报表演。波波夫发明的无线电报后来被用于俄国军舰。实际上,波波夫从事无线电发明工作比马可尼还早一点,但马可尼比较幸运地得到了英国政府(他的母国意大利也不太支持他的发明,所以他去了英国)的大力支持,比较早地获得专利和公众的认可,而波波夫在经济落后的俄国没有受到相应的重视,因而影响较小。
马可尼等人早期采用的发射和接收装置无非是火花感应线圈、天线和金属粉末检波器,这套装置频带太宽,相邻两个频率之间会有严重干扰。英国的奥利弗·洛奇除了在1894年发明了粉末检波器外,还提出了调谐原理。原理指出,如果让发射和接收电路对相同频率进行共振,那么接收器对这个频率的接收比对其他频率要敏感。当时增加通信距离的主要方式,是采用大功率的发射机和巨大的天线。一时间,从巴黎的埃菲尔铁塔到海上的船只都装上了巨大的天线。第一次世界大战时期,许多交战国家为了与自己的殖民地保持联系,不惜工本建造大功率无线电台。
无线电一开始主要用于无线电报,马可尼和波波夫的无线电通信都是无线电报通信。但随着无线电报技术的成熟,无线电话也被发明出来。1901年,波波夫与他的助手雷波金一起研制出了无线电话接收机,并取得发明专利权。1902年,美国物理学家费森登利用麦克风对交流电机发生的连续电磁波直接进行调制,发明了无线电话。但由于送话器的输送功率和载波功率都比较小,通信距离不大。
无线电技术的大发展是20世纪的事情,我们将在第四十三章继续讲述。