
一個神色緊張的年輕人走出他在加州理工學院的工程實驗室,查看到底發生了什么事情。在這所大學附近的高壓實驗室里,大團大團的電光從古怪的設備中騰躍而出。這是1931年,好萊塢的一個劇組正在拍攝波利斯?卡洛夫的電影《科學怪人》的第一部,那些電光就是現場的火花特效。這名嚴肅的年輕工程師喜歡電影,但當他走回凱洛格輻射實驗室的長凳邊坐下時,他可能還不知道,他正在研究的一種新型真空管有一天會徹底顛覆電影業,使電視臺能夠將《科學怪人》和無數其他電影通過衛星發送到千家萬戶。

這個年輕人就是安德瑞?哈耶夫(Andrei Haeff),也就是“安迪(Andy)”(本文作者之一Andre Haeff的父親),而他正在研究的設備就是后來被稱為行波管的設備的雛形。這種頗為奇特的真空管是早期電信、雷達以及電視廣播系統的關鍵組成部分。例如,1952年,英國廣播公司(BBC)利用該技術在英格蘭的曼徹斯特和一個廣播站(位于格拉斯哥和愛丁堡之間)間開拓了一系列微波連接,使該公司無須鋪設冗長的電纜就可以將電視節目發送到蘇格蘭。但是,在通信衛星出現以后,這種輕型、低功耗的行波管才真正閃耀出光彩。現在,由于衛星行波管的出現,人們最喜愛的所有信號——寬帶、電話和電視信號——幾乎都可以到達地球上的任何地方。
盡管行波管如此重要,但它的起源還是鮮為人知。大多數權威機構將它的發明歸功于一個名為魯道夫?康夫納(Rudolf Kompfner)的奧地利建筑師,據說是他于第二次世界大戰期間在英國發明了行波管。事實上,有關這個課題的教材往往也趨于承認康夫納是唯一的發明者。
不過事實上,行波管可以追溯到更早以前。它的首創者并不是康夫納,而是生性靦腆、認真的安迪?哈耶夫。因此,我們有必要重新審視哈耶夫對這一重要技術所作的貢獻,并探討他究竟是怎么被這段技術史忽略的。
故事開始于1931年的美國加州。當時哈耶夫來到美國只有短短幾年的時間,這之前,在他的祖國俄國發生布爾什維克革命不久后,他曾于1920年隨父母和兄弟姐妹移居中國。
那時,哈耶夫剛剛在加州理工學院獲得了碩士學位,并且正在進行研究工作,希望很快可以獲得博士學位。他的論文課題是微波電子學,在那個時代,這代表著高技術的前沿。沒有人知道如何有效地放大微波信號,標準真空管還無法處理這么高的頻率。
這位年輕的工程師開始研究一種真空管,高頻無線電波螺旋式環繞其中,連接著一個螺旋銅電極,而電子在平行于螺旋軸線的方向投射出一個電子束。在螺旋周圍的移動降低了波沿著真空管軸線移動的速度,使其與慢速電子的速度相匹配,產生強大的相互作用,從電子束中吸收能量并將波放大。哈耶夫的原型中使用兩個平行的螺旋形電極,一個電子束在其間穿梭。他在1933年10月為這個新型管申請他的第一個ZL時,用了“行波”這個詞來指代螺旋運動的高頻波。他的發明成為后來的螺旋行波管的第一個實例。

