“700工程”前后
——中國大功率遠(yuǎn)程有線廣播系統(tǒng)的研制

褚宏祥 丁兆君

(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系，合肥 230026；2.淄博師范高等?？茖W(xué)校科研處，淄博 255100)

1949年，隨著中華人民共和國的建立和國民黨當(dāng)局退踞臺(tái)灣，兩岸形成了政治、軍事對(duì)峙的局面。與廈門一水之隔的金門被國民黨軍隊(duì)占據(jù)，使之從一個(gè)內(nèi)海邊陲島嶼變?yōu)檫吔绲貛?。為了在隔空劃海的情況下開展對(duì)臺(tái)“攻心戰(zhàn)”，解放軍在福建沿海一帶建立了一系列具有海上遠(yuǎn)程傳播功能的宣傳設(shè)施，如遠(yuǎn)程高音喇叭站、無線電臺(tái)和施放傳單畫冊(cè)的高空氣球站等。通過各種方式，向臺(tái)灣方面宣傳大陸的方針政策，以爭取早日實(shí)現(xiàn)兩岸的統(tǒng)一。1960年代初，基于對(duì)臺(tái)宣傳工作的新形勢(shì)，中央決定在福建前線原有廣播站的基礎(chǔ)上，繼續(xù)新建和擴(kuò)建多座廣播站，該項(xiàng)任務(wù)被稱為“700工程”。

作為中國當(dāng)代聲學(xué)史和國防史上的一個(gè)重要事件，“700工程”的實(shí)施及影響具有重要的歷史意義。目前學(xué)界對(duì)此尚乏專門研究，本文根據(jù)有關(guān)歷史文獻(xiàn)和檔案，并結(jié)合主要參研人員的回憶與訪談，予以考察與分析。

1 “700工程”的背景

1953年3月6日，廈門前線駐軍在角嶼島豎起第一個(gè)對(duì)金門廣播喇叭，10日開始對(duì)大金門官澳、西園一帶的國民黨駐軍廣播。半年后，國民黨金門守軍在馬山設(shè)立有線播音站，進(jìn)行“反攻心戰(zhàn)”。此后，廈門駐軍又相繼組建了白石炮臺(tái)、香山、石胄頭有線廣播組，對(duì)小金門、大擔(dān)、二擔(dān)等島嶼的國民黨軍官兵進(jìn)行廣播宣傳[1]。為了擴(kuò)大宣傳效果，廣播站配發(fā)了解放戰(zhàn)爭時(shí)期所繳獲的美國海軍在港口使用的“九頭鳥”音箱[2]。該音箱是由9只25W喇叭式電動(dòng)揚(yáng)聲器組成的3×3方陣，距離10m處的聲壓級(jí)為115dB[3]。1958年8月，為配合福建前線部隊(duì)炮擊金門，中共福州軍區(qū)委員會(huì)和福建省委決定由福州軍區(qū)政治部負(fù)責(zé)在廈門籌建中國人民解放軍福建前線廣播電臺(tái)對(duì)國民黨軍進(jìn)行“廣播戰(zhàn)”，24 日18時(shí)正式對(duì)金門進(jìn)行無線廣播。同年10月，各有線廣播組進(jìn)行合并重組，在對(duì)高山設(shè)立廣播總站，并于大嶝島、小嶝島、青嶼島建立了3個(gè)廣播分站，對(duì)金門諸島開展有線廣播宣傳和陣前喊話。

1961年春節(jié)期間，解放軍總政治部主任羅榮桓與國防工委主任賀龍等一起視察了福建前線[4]。針對(duì)對(duì)臺(tái)宣傳工作，他們指示：應(yīng)立即改變廣播功率小和宣傳力量弱的狀況，要在對(duì)敵宣傳的各個(gè)方面變守為攻，壓倒敵人[5]。隨后，中共福州軍區(qū)委員會(huì)和福建省委聯(lián)合向中央呈送了《關(guān)于加強(qiáng)福建地區(qū)廣播技術(shù)設(shè)備問題的報(bào)告》。同年5月，福建省廣播事業(yè)局根據(jù)中共中央、國務(wù)院對(duì)報(bào)告的批復(fù)意見，決定在福州、廈門等6個(gè)市、縣新建和擴(kuò)建6座廣播實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該項(xiàng)任務(wù)被定名為“700工程”，建設(shè)內(nèi)容包括無線電廣播和有線廣播兩部分，并被列為國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目[6]。當(dāng)時(shí)解放軍福建前線廣播電臺(tái)每晝夜以2套節(jié)目用普通話、閩南話同時(shí)播出，覆蓋面可達(dá)整個(gè)臺(tái)灣地區(qū)及其附近海域，由于無線廣播經(jīng)常遭到同頻率電波的干擾，因此有線廣播就成為重要的宣傳手段，有線廣播站的建設(shè)便成為“700工程”的核心。

開展有線廣播初期，工作人員多是采用先把音箱放置在前沿陣地并加以偽裝，再到廣播堡里通過擴(kuò)音器放錄音機(jī)或者直接喊話的方式[2]。盡量延長有線廣播的線路和增強(qiáng)揚(yáng)聲器的輸出功率是提高宣傳效率的兩種基本途徑。但在雙方敵對(duì)的前沿區(qū)域，延長有線廣播的線路會(huì)受到安全因素的限制，因而增強(qiáng)揚(yáng)聲器的輸出功率是提高有線廣播宣傳效率的主要方式。一般條件下，欲使揚(yáng)聲器的聲音傳播3—4km的距離，要求喇叭總輸出聲功率不小于60W(1000Hz/h)。要達(dá)到這樣的效果，不僅需要將單個(gè)25W揚(yáng)聲器的效率提高30%，同時(shí)還要將10個(gè)這樣的揚(yáng)聲器組合在一起使用。1950年代初期，天津大學(xué)陳通和南京大學(xué)吳文虬等人就曾先后為福建海防前線遠(yuǎn)程大功率揚(yáng)聲器和廣播用揚(yáng)聲器號(hào)筒進(jìn)行過設(shè)計(jì)和模型試制，南京大學(xué)聲學(xué)教研室也為福建前線設(shè)計(jì)過號(hào)筒[7]。1961年，哈爾濱廣播器材廠接受“700工程”中廣播放大器的設(shè)備研制工作，1963年3月研制出兩部7.5kW有線廣播放大器[8]。使用這些設(shè)備后，福建前線對(duì)金門諸島有線廣播的有效距離可以擴(kuò)大到六七千米。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)大金門西半島及馬祖島嶼遠(yuǎn)程(12—15km)廣播的有效覆蓋，需要進(jìn)一步定位聲音傳播區(qū)域和擴(kuò)大有線廣播的覆蓋范圍，而當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚未在海峽區(qū)域內(nèi)開展過聲傳播指向性和語言清晰度的研究，在國際上也尚無能滿足這種要求的廣播設(shè)備。因此，科學(xué)設(shè)計(jì)新建有線廣播站及制造高效率的遠(yuǎn)程播音設(shè)備成為當(dāng)時(shí)亟待解決的問題。

2 新建有線廣播站設(shè)計(jì)方案的制定

有線廣播系統(tǒng)是由節(jié)目源設(shè)備、信號(hào)放大和處理設(shè)備、傳輸線路和揚(yáng)聲器等多部分組成的電聲系統(tǒng)，是有線廣播站的核心組成部分。為了在新建廣播站中合理布設(shè)有線廣播系統(tǒng)，1963年國防科委協(xié)調(diào)有關(guān)部門研究人員對(duì)建站方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)研討。

為了謀求對(duì)金門諸島廣播效率的根本提高，解放軍總政治部于1964年委托中國科學(xué)院電子學(xué)研究所副所長兼聲學(xué)研究室主任馬大猷負(fù)責(zé)新建廣播站中有線廣播系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。馬大猷協(xié)調(diào)有關(guān)單位組成聯(lián)合工作組，經(jīng)過多次實(shí)地測(cè)試，提出了有線廣播站建設(shè)總體設(shè)計(jì)方案。

2.1 新建有線廣播站初步設(shè)計(jì)方案的提出

1963年10月28—30日，國防科委組織中科院電子所、機(jī)械工業(yè)部上海電纜研究所和中國電影科學(xué)技術(shù)研究所召開會(huì)議，研討福建前線新建廣播站的初步設(shè)計(jì)方案[9]。研究人員綜合考量器材供應(yīng)、廣播稿件傳送和工程施工安全可靠性等因素，參考蘇聯(lián)聲學(xué)專家有關(guān)聲音傳播數(shù)據(jù)處理方法[10]，從言語信號(hào)削峰處理、單元喇叭輻射特性、海上大氣對(duì)聲音傳播的影響、電纜低頻大功率傳輸性能等方面，對(duì)有線廣播系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析。結(jié)合戰(zhàn)術(shù)使用、確保機(jī)器及人員安全，并考慮斗爭的長期性等方面要求，會(huì)議提出在小嶝島、大嶝島分別放置廣播設(shè)備，將播音室設(shè)在南安縣溪東地區(qū)，喇叭及擴(kuò)音系統(tǒng)用海底電纜連接的設(shè)計(jì)方案。圖1為有線廣播站的初步設(shè)計(jì)圖紙，據(jù)此設(shè)計(jì)進(jìn)行理論計(jì)算，若利用哈爾濱廣播器材廠研制的兩部7.5kW擴(kuò)音機(jī)，可以使10km處接收點(diǎn)的訊號(hào)聲壓級(jí)保持在44dB的可聽狀態(tài)。

圖1 有線廣播站初步設(shè)計(jì)方框圖

該建站方案通過對(duì)胡里山廣播站中已有的儀器設(shè)備參數(shù)進(jìn)行理論分析計(jì)算提出，未進(jìn)行實(shí)地?cái)?shù)據(jù)測(cè)量和試驗(yàn)，是建站開工前期階段的預(yù)設(shè)計(jì)方案。由于前線廣播站錄音室、播音室、機(jī)房、喇叭堡等具體設(shè)計(jì)要求和施工要求尚未形成細(xì)化指標(biāo)，因此該初步設(shè)計(jì)方案未進(jìn)入實(shí)施階段，但其設(shè)計(jì)思路為隨后的建站總體設(shè)計(jì)提供了參考。

2.2 有線廣播站建站總體設(shè)計(jì)方案的確定

根據(jù)當(dāng)時(shí)宣傳形勢(shì)的需要，福州軍區(qū)政治部對(duì)新建有線廣播站的最初指標(biāo)要求是播音有效傳播距離為10km，最好達(dá)到15km。由于聲波向外傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生單位面積上聲能(聲強(qiáng))的球面衰減，同時(shí)也受到由于大氣運(yùn)動(dòng)、溫度變化等造成的聲線變化，以及由于聲波引起空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)造成能量損失而導(dǎo)致的超額衰減。這些衰減累加起來，會(huì)使聲音(1000Hz)每傳播1km就要衰減5dB以上[11]。聲音的能量向各個(gè)方向擴(kuò)散，傳播的越遠(yuǎn)就相當(dāng)于氣球吹得越大，同時(shí)氣球的皮也會(huì)越薄。當(dāng)時(shí)廣播站雖已使用了總功率為15kW的有線廣播系統(tǒng)，并采用將多個(gè)揚(yáng)聲器集中組成“喇叭堡”的方法來增加聲強(qiáng)，但仍存在有效傳播距離短、效率低等問題。

1964年6月8—28日，馬大猷組織項(xiàng)目組研究人員赴福建前線開展實(shí)地調(diào)研和揚(yáng)聲器組合試驗(yàn)。后因馬大猷赴匈牙利參加第三屆聲學(xué)會(huì)議，試驗(yàn)工作交由其電聲學(xué)專業(yè)副博士研究生張家騄負(fù)責(zé)[12]。

研究人員在胡里山廣播站以及青嶼和雞嶼等地進(jìn)行了海上大氣衰減測(cè)量及語言信號(hào)處理的主觀評(píng)價(jià)。試驗(yàn)測(cè)量的語言信號(hào)殘余衰減數(shù)據(jù)繪制的曲線表明，在1000Hz附近衰減量最大，這與理論估計(jì)的衰減量有明顯不同。關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，當(dāng)時(shí)沒有可資借鑒的理論進(jìn)行解釋，需要進(jìn)一步通過試驗(yàn)去分析。

1964年7月1日，中國科學(xué)院在電子學(xué)研究所水聲、電聲、超聲三個(gè)聲學(xué)專業(yè)研究室的基礎(chǔ)上成立聲學(xué)研究所，汪德昭和馬大猷分別任正、副所長。同年9月18—20日，馬大猷再次組織研究人員在距廈門胡里山廣播站4—9km的海面上收聽了對(duì)敵廣播，在大、小嶝島現(xiàn)場(chǎng)觀察敵方廣播點(diǎn)與揚(yáng)聲器的播陣組合情況，還在廈門召集了部隊(duì)和胡里山廣播站有關(guān)人員參加的座談會(huì)，對(duì)于舊有廣播站與建立新站的技術(shù)問題進(jìn)行了討論[13]。22日，馬大猷根據(jù)試驗(yàn)考察情況，經(jīng)與有關(guān)單位共同討論后，提出了新建廣播站的近期和遠(yuǎn)期總體設(shè)計(jì)意見[14]。此后福州軍區(qū)政治部同意該設(shè)計(jì)意見，決定建站方案分近期、遠(yuǎn)期兩步走[15]。

近期目標(biāo)(1964—1965)：為新建廣播站提供技術(shù)設(shè)計(jì)，包括建站設(shè)計(jì)要求、揚(yáng)聲器組陣、喇叭筒定型、成裝后的新建系統(tǒng)播音質(zhì)量評(píng)價(jià)，目的是使大金門島東半部大武山以北地區(qū)基本能夠聽得清楚，西半部湖南鄉(xiāng)北側(cè)前沿地區(qū)在天氣條件良好的情況下也能夠聽到；遠(yuǎn)期目標(biāo)(1965—1967)：研究遠(yuǎn)距離大氣傳聲的規(guī)律、探討語言清晰度受遠(yuǎn)距離傳播的影響情況和控制技術(shù)、研制大功率(2000W左右)揚(yáng)聲系統(tǒng)等，使大金門西半島及馬祖島嶼等遠(yuǎn)程(12—15km)地區(qū)能清晰地聽到廣播。由于當(dāng)時(shí)有關(guān)大氣中聲音傳播的試驗(yàn)研究在國內(nèi)還是空白，因此在遠(yuǎn)期規(guī)劃中擬建立一個(gè)大氣聲學(xué)試驗(yàn)站。計(jì)劃依托該試驗(yàn)站進(jìn)行常規(guī)的聲波傳播(頻段在250—2500Hz)測(cè)量，每年選擇在不同氣象條件下進(jìn)行1—2次大規(guī)模試驗(yàn)，探討聲音在大氣中傳播和衰減的機(jī)理，提出提高遠(yuǎn)距離大功率語言擴(kuò)聲系統(tǒng)的清晰度方法和技術(shù)控制手段。

總體設(shè)計(jì)方案是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和考察結(jié)果進(jìn)行分析后提出的，與僅通過理論計(jì)算而提出的初期方案有諸多不同之處。該方案從廣播站的選址、揚(yáng)聲器的布陣設(shè)計(jì)、建立大氣聲學(xué)試驗(yàn)站及研制大功率揚(yáng)聲器等方面提出了明晰的近、遠(yuǎn)期目標(biāo)，遵循了科學(xué)研究程序，同時(shí)也符合當(dāng)時(shí)海防前線的客觀實(shí)際。該方案經(jīng)國防科委批準(zhǔn)后，于1964年10月6日以任務(wù)書——《擴(kuò)建遠(yuǎn)程有線播音廣播站》的形式下達(dá)福州軍區(qū)政治部聯(lián)絡(luò)部，后者又以科研課題的形式委托給聲學(xué)所[16]。

3 揚(yáng)聲器組合特性及遠(yuǎn)距離聲傳播試驗(yàn)的開展

1964年5月，電子所組織有關(guān)單位和人員測(cè)量了前線廣播用180W揚(yáng)聲器的設(shè)備特性；6月份又在廈門對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行了組合試驗(yàn)，完成了建站方案中提出的關(guān)于揚(yáng)聲器組陣特性計(jì)算與試驗(yàn)的近期任務(wù)，同時(shí)也進(jìn)行了小規(guī)模的海上大氣衰減測(cè)量及語言信號(hào)處理的主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)。按照建站方案的遠(yuǎn)期工作計(jì)劃，為了進(jìn)一步研究喇叭式揚(yáng)聲器在不同組合方式下的輸出及指向特性，比較聲音傳播衰減規(guī)律[17]，1964年12月21日至1965年1月10日期間，聲學(xué)所、福州軍區(qū)6596部隊(duì)聯(lián)絡(luò)處、胡里山廣播站共同組成試驗(yàn)組，在廈門進(jìn)行了揚(yáng)聲器組合特性及遠(yuǎn)距離聲傳播試驗(yàn)[18]。聲學(xué)所張家騄、楊訓(xùn)仁、李健山、呂士楠、田時(shí)秀、張擴(kuò)基、康錫泉、魏文、楊九昇等人都參加了這項(xiàng)工作[10]。由于馬大猷需要參加“四清”運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)工作后來由張家騄主持[19]。圖2是參加試驗(yàn)工作人員的合影。

圖2 揚(yáng)聲器組合特性及遠(yuǎn)距離聲傳播試驗(yàn)測(cè)試人員合影(第二排左6為張家騄，左側(cè)為“3×3”號(hào)筒揚(yáng)聲器組陣)

聲音在大氣中傳播，受到聲源、傳播介質(zhì)及接收距離等各種因素的影響。研究人員將胡里山廣播站多個(gè)180W喇叭式揚(yáng)聲器(“700工程”擴(kuò)建時(shí)使用)作為聲源，以5種組合方式(1×1、1×3、1×5、2×5、3×3)和4種布置方式(有障板、無障板、喇叭置于地面上開口向上或與地面垂直)進(jìn)行相互組合，采用半無限空間的測(cè)試方法，對(duì)其輸出特性及指向特性進(jìn)行測(cè)試。通過對(duì)多種不同組合方式的測(cè)試，取得了約4000個(gè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)增加揚(yáng)聲器單元的數(shù)量，可以加大出口聲壓；但隨著單元數(shù)目的增加，揚(yáng)聲器發(fā)出聲波的疊加會(huì)導(dǎo)致聲音傳播指向性變差；相較而言，4×6組陣是播音效果最佳的組合方式。遠(yuǎn)距離聲傳播試驗(yàn)是將聲源設(shè)在胡里山廣播站，信號(hào)接收點(diǎn)的布置采取動(dòng)點(diǎn)與定點(diǎn)相結(jié)合的方式，測(cè)量時(shí)所用信號(hào)為純音和窄帶的白噪音(具有相同能量密度的隨機(jī)噪聲)，利用直接測(cè)量接收點(diǎn)聲壓、自動(dòng)記錄接收點(diǎn)聲壓、錄音機(jī)錄取接收點(diǎn)的信號(hào)、等響法測(cè)量等4種方法，對(duì)聲在大氣中傳播衰減的情況進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)使用了Dawe聲級(jí)計(jì)、電容傳聲器、傳聲器放大器、聲譜儀等當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的聲學(xué)儀器。在對(duì)遠(yuǎn)距離播音的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試時(shí)，播送內(nèi)容采用的是預(yù)先錄制的中國科學(xué)院清晰試驗(yàn)音節(jié)表(K×S)和對(duì)敵廣播的連續(xù)言語，聽音人在遠(yuǎn)距離邊聽邊做記錄，根據(jù)其聽到的音節(jié)清晰度進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。

在對(duì)國民黨軍大金門馬山廣播站的探察中，福州軍區(qū)聯(lián)絡(luò)部聯(lián)絡(luò)員周炳炎與張家騄到達(dá)與馬山廣播站僅約3km的角嶼島觀察對(duì)方廣播站的喇叭堡，并進(jìn)行了錄音。他們觀察到其揚(yáng)聲器排列方式均為橫排的兩組1×6喇叭組陣，喇叭開口直徑與一個(gè)汽油桶直徑相仿，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)國民黨軍大金門馬山廣播站的廣播錄音進(jìn)行分析，初步推斷對(duì)方廣播系統(tǒng)的聲功率約為1000W。

因氣象條件的變化以及不同尺度的隨機(jī)湍流會(huì)對(duì)聲傳播產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，試驗(yàn)中還專門進(jìn)行了氣象測(cè)量。研究人員用探空氣球測(cè)量了距地面不同高度(0m、50m、100m、200m、400m)的溫度、風(fēng)向、風(fēng)速和濕度，也嘗試將儀器固定在一定高度并自動(dòng)將觀測(cè)結(jié)果傳遞或記錄下來，以便與聲學(xué)測(cè)量結(jié)果相對(duì)照，但因試驗(yàn)過程中儀器失靈，未能完成風(fēng)速梯度的測(cè)量。

該試驗(yàn)創(chuàng)造性地采用了半無限空間的測(cè)試方法，并取得了大量的一手測(cè)量數(shù)據(jù)，修正了之前的理論計(jì)算結(jié)果。試驗(yàn)中的幾種揚(yáng)聲器組合方法，在不同氣象條件下各有短長。試驗(yàn)組對(duì)各種方法的適用性也做了一些理論分析，優(yōu)化了揚(yáng)聲器組陣設(shè)計(jì)方案。由于受前線環(huán)境限制，開展一定規(guī)模的實(shí)地測(cè)量還存在困難。遠(yuǎn)距離聲傳播規(guī)律試驗(yàn)共取得了約11000個(gè)數(shù)據(jù)、300組(每組5套)聲級(jí)曲線以及約300m長的錄音材料。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的歸整與分析，從中可以發(fā)現(xiàn)聲波在大氣中傳播的初步規(guī)律，為研究如何提高遠(yuǎn)距離語言擴(kuò)音系統(tǒng)清晰度的方法提供了依據(jù)，也為進(jìn)一步開展在畸變和干擾條件下的語言清晰度和聽覺特性試驗(yàn)研究提供了參考。

由于對(duì)中短程聲傳播有決定意義的100m以下近地層氣象變化對(duì)聲傳播有較大的影響，試驗(yàn)組與廈門海洋水文氣象臺(tái)商談，擬聯(lián)合規(guī)劃建立大氣聲學(xué)試驗(yàn)站來進(jìn)行聲學(xué)和氣象觀測(cè)。后由于“文革”爆發(fā)，試驗(yàn)站未能正式建立，只留存了部分聲學(xué)測(cè)量儀器設(shè)備。

福建前線根據(jù)這次試驗(yàn)提出的揚(yáng)聲器組合優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了新建有線廣播站的施工，1966年初完工，3月7日開始試播。4月，前線政治部聯(lián)絡(luò)部部長吳繼堯致函馬大猷，信中提到自試播以來，通過金門地下黨和投誠的國民黨官兵反饋得知，“敵人反映較強(qiáng)，據(jù)說對(duì)其甚有危害”，“在大金門西部下堡村(距離播音點(diǎn)約12km)可以聽到”[20]。由此說明，課題組設(shè)計(jì)方案的初步實(shí)施達(dá)到了預(yù)期的效果。

4 大功率揚(yáng)聲器的研制

雖然新擴(kuò)建廣播站滿足了近期任務(wù)的要求，但僅依靠小功率揚(yáng)聲器組合不能根本解決遠(yuǎn)程擴(kuò)聲問題。為切實(shí)保證對(duì)大金門西部與馬祖等島嶼早日實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程廣播任務(wù)，1965年3月，“700工程”組啟動(dòng)了大功率揚(yáng)聲器的研制工作[21]。工作組采取了雙管齊下、同時(shí)上馬的辦法，由沈和李健山負(fù)責(zé)電動(dòng)揚(yáng)聲器的研制，張家騄和張擴(kuò)基負(fù)責(zé)氣動(dòng)揚(yáng)聲器(也稱“調(diào)制氣流揚(yáng)聲器”)的研制。

4.1 大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器的研制

早在1964年4月，全國無線電元件專業(yè)會(huì)議便提出了“試制大功率遠(yuǎn)距離軍用揚(yáng)聲器”的計(jì)劃，后被第四機(jī)械工業(yè)部列入國防現(xiàn)代化服務(wù)的電聲器件規(guī)劃，也被列入國家科委無線電專業(yè)組電聲學(xué)及壓電石英分組的國家重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：專28-007-39-1)。天津電聲器材廠、上海無線電十一廠和上海無線電研究所都開展了初步的試制工作[22]。聲學(xué)所“700工程”工作組先后與中國電影科學(xué)技術(shù)研究所、天津電聲器材廠、上海無線電十一廠簽訂了合作協(xié)議，試制播音和錄音調(diào)音控制臺(tái)、研制大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器和試制2000W氣流揚(yáng)聲器。1965年5月，工作組做出2000W電動(dòng)揚(yáng)聲器的初步設(shè)計(jì)。6月底，上海無線電十一廠解決了制作電動(dòng)揚(yáng)聲器元件的關(guān)鍵材料，并安排了金加工。1966年7月，張家騄被強(qiáng)制勞動(dòng)，馬大猷作為“反動(dòng)學(xué)術(shù)權(quán)威”也被關(guān)進(jìn)了“牛棚”?！案锩笈小边\(yùn)動(dòng)的開展，使大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器的研制工作難以正常進(jìn)行。當(dāng)時(shí)群眾中流傳有“700號(hào)，一人一桿號(hào)，各吹各的調(diào)”的說法。至此，“700工程”雖未停止，但有組織的協(xié)同研究被打亂了，而研究人員仍在堅(jiān)持進(jìn)行有關(guān)工作。

1966年下半年，國防科委下達(dá)了大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器的研制任務(wù)，由聲學(xué)所李健山、李子殷、田時(shí)秀聯(lián)合上海無線電十一廠陳炳祥、鐘鴻運(yùn)、費(fèi)興楠共同負(fù)責(zé)該任務(wù)[23]。第一臺(tái)樣品于1968年4月在廈門前線進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。

表1 第一臺(tái)大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器樣品基本性能一覽表

電動(dòng)揚(yáng)聲器利用通電金屬線圈(電磁體)與永磁體組件產(chǎn)生作用力，從而驅(qū)動(dòng)振膜發(fā)聲。大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器制作需要高強(qiáng)度永磁鐵，而當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚無此制造技術(shù)，因此試制出的揚(yáng)聲器采用的是勵(lì)磁系統(tǒng)(1)褚宏祥訪談張家騄，2018年 10月 29日。。在總磁通量要求很大時(shí)，用較小的體積和重量獲得較高的勵(lì)磁密度，從成本和效率上都比永磁體經(jīng)濟(jì)高效。在氣候條件較好的情況下對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行測(cè)試，主觀試聽距離可達(dá)7km。但新制揚(yáng)聲器也存在質(zhì)量較大(500kg)及體積較大的問題。設(shè)計(jì)人員計(jì)劃通過進(jìn)一步測(cè)試語言清晰度的最近頻段來確定揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)，從而降低非線性失真，積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為探索試制大功率直接輻射式揚(yáng)聲器和高低頻組合(高頻保留，低頻增強(qiáng))揚(yáng)聲器提供方案[24]。已研制成功的軟鐵勵(lì)磁系統(tǒng)和大尺寸的球形酚醛樹脂膜片樣品隨后被運(yùn)回聲學(xué)所，但紅衛(wèi)兵運(yùn)動(dòng)及工宣隊(duì)的進(jìn)駐嚴(yán)重?cái)_亂了當(dāng)時(shí)的研究秩序，聲學(xué)所與上海無線電十一廠聯(lián)合研制大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器的協(xié)作研究工作也被迫終止，大功率電動(dòng)揚(yáng)聲器的進(jìn)一步研制和應(yīng)用方面的工作未能繼續(xù)深入下去。

4.2 氣動(dòng)揚(yáng)聲器的研制

氣動(dòng)揚(yáng)聲器的工作原理與人的發(fā)音機(jī)理類似。它利用壓縮空氣作能源，采用一個(gè)受外加聲頻信號(hào)控制的振動(dòng)系統(tǒng)來調(diào)制氣流并通過喇叭輻射聲波，可以調(diào)節(jié)聲輸出頻譜，產(chǎn)生較大的聲功率。氣動(dòng)式揚(yáng)聲器的研制工作是與天津電聲廠合作進(jìn)行的。工作組當(dāng)時(shí)沒有查到氣動(dòng)式揚(yáng)聲器的有關(guān)資料，對(duì)于其能否用于語音廣播沒有把握。研究人員在天津電聲廠對(duì)一個(gè)進(jìn)口的小型氣動(dòng)揚(yáng)聲器樣品進(jìn)行了分析，重新改造設(shè)計(jì)了一種動(dòng)定圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，用電信號(hào)驅(qū)動(dòng)可以產(chǎn)生近百聲瓦的揚(yáng)聲器。參照這臺(tái)揚(yáng)聲器，張家騄、張擴(kuò)基等人利用上海無線電十一廠制造的軟鐵勵(lì)磁路系統(tǒng)和大尺寸的球形酚醛樹脂膜片，于1966年底研制出了聲功率為1000W(約為人正常講話時(shí)所發(fā)出功率的2.5萬倍)的氣動(dòng)揚(yáng)聲器。人能聽到的聲音頻率范圍大致為20—20000Hz，其中1000—3000Hz的頻段是人耳感受最敏感聲音頻率范圍。有國外學(xué)者于1965年介紹了一個(gè)2000W氣流揚(yáng)聲器的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，但其發(fā)聲頻帶太窄，僅能在20—350Hz范圍內(nèi)調(diào)制。1967年，國外又報(bào)導(dǎo)了另一種采用感應(yīng)式原理寬頻帶氣流揚(yáng)聲器，其輸出聲功率可達(dá)10000W，但僅能應(yīng)用于噪聲環(huán)境試驗(yàn)和火箭導(dǎo)彈的儀器、結(jié)構(gòu)可靠性的噪聲環(huán)境例行試驗(yàn)中[25]。張家騄等人研制的氣動(dòng)揚(yáng)聲器組陣經(jīng)多次室外遠(yuǎn)距離廣播實(shí)驗(yàn)，證明了在無風(fēng)、晴朗天氣時(shí)，在12公里范圍內(nèi)可以達(dá)到能聽懂廣播內(nèi)容的效果。該揚(yáng)聲器對(duì)于邊防沿線對(duì)敵廣播、對(duì)近海漁船發(fā)布霧和大風(fēng)的警報(bào)以及在林場(chǎng)和礦區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)指揮等具有一定的實(shí)用價(jià)值。這也是當(dāng)時(shí)世界上可用于音頻廣播的聲功率最大的氣動(dòng)揚(yáng)聲器。

1970年代初，張家騄等人又研制出輸出聲功率為2000W和10000W(在混響室內(nèi)可以產(chǎn)生近160dB的聲場(chǎng))的氣流揚(yáng)聲器。其聲輻射最大功率區(qū)在10—1250Hz頻段范圍內(nèi)，能用于播放音樂、語言訊號(hào)。其典型結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 2kw/10kw氣流揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)圖

該揚(yáng)聲器采用的是圓柱形動(dòng)定環(huán)調(diào)制結(jié)構(gòu)，與美國Ling 公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似。聲源由動(dòng)環(huán)、定環(huán)、音圈、喇叭喉等組成，動(dòng)環(huán)和定環(huán)上開有用于調(diào)制氣流的排縫結(jié)構(gòu)，縫之間的間距相等，工作時(shí)高壓氣體進(jìn)入氣室，排縫在電信號(hào)的控制下發(fā)生面積變化，把斷續(xù)氣流壓入喇叭喉，再由出口排出。調(diào)制面積越大，流量越大，其聲功率也就越大，但這種調(diào)制方式也存在容易被氣流中塵埃等雜質(zhì)卡住或阻斷以及需要較大電功率驅(qū)動(dòng)等不足[26]。

4.3 氣動(dòng)揚(yáng)聲器的理論分析及應(yīng)用

1974年，馬大猷對(duì)已研制成功的氣動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行了理論分析，寫出論文《調(diào)制氣流聲源的原理》。他從氣體動(dòng)力學(xué)的基本原理出發(fā)，用類比電路分析了氣動(dòng)揚(yáng)聲器的特性，用圖解法給出了求解給定氣室壓力和氣流噴口面積比條件下聲輻射特性的方法，提出了設(shè)計(jì)氣動(dòng)揚(yáng)聲器氣聲參數(shù)和振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)[28]。與此同時(shí)，沈?qū)φ{(diào)制氣流聲源的振動(dòng)系統(tǒng)也進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出氣流揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，解決了如何選擇氣聲參數(shù)和振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)以保證獲得所需特性的問題[29]。隨后，張擴(kuò)基等人對(duì)大功率電動(dòng)調(diào)制氣流聲源的設(shè)計(jì)方法和聲學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試[30]，并對(duì)廣播用氣動(dòng)揚(yáng)聲器聲功率頻率響應(yīng)和語言清晰度主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[31]。孫洪生等人對(duì)調(diào)制氣流聲源用于遠(yuǎn)距離語音廣播及語言清晰度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了很多第一手的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[32]。這些理論研究對(duì)后期多種大功率氣動(dòng)聲源的研制和應(yīng)用具有重要意義。

聲學(xué)所研制揚(yáng)聲器的工作引起了清華大學(xué)席葆樹的興趣。在向聲學(xué)所有關(guān)人員咨詢了氣動(dòng)揚(yáng)聲器的制作原理后，他也制作了一臺(tái)氣動(dòng)揚(yáng)聲器，并將之安裝在新水利館房頂上，作為警報(bào)器。1982年3月，總政治部委托席葆樹對(duì)福建前線對(duì)臺(tái)廣播喇叭進(jìn)行改造?；诼晫W(xué)所之前的設(shè)計(jì)方案，他采用圓柱形動(dòng)環(huán)及射流式調(diào)制結(jié)構(gòu)的方案，實(shí)現(xiàn)了將高壓氣流轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)聲波[33]。設(shè)計(jì)方案確定后，經(jīng)過多次試驗(yàn)，他于1984年制造出了長4.74m(最大直徑2.95m、最小直徑0.2m)，重1588kg，頻率響應(yīng)范圍可達(dá)50—3000Hz，最大發(fā)音功率20000W的揚(yáng)聲器。這臺(tái)揚(yáng)聲器克服了聲學(xué)所發(fā)聲裝置的部分缺點(diǎn)，但仍存在調(diào)制部件在高氣壓、大電流工作條件下易損壞等問題[26]。該揚(yáng)聲器被安裝在福州市連江縣黃歧廣播站，經(jīng)過調(diào)試試播，在隔海12km遠(yuǎn)處可以清晰地聽到語言和音樂的播音。經(jīng)海峽之聲電臺(tái)組織技術(shù)驗(yàn)收，曾進(jìn)行過幾十小時(shí)的播音，成為了世界上最大的語言廣播喇叭[34]。

5 “700工程”的歷史意義

1979年元旦，中美正式建交，時(shí)任國防部部長徐向前發(fā)表聲明，宣布停止對(duì)金門等島嶼的炮擊。相應(yīng)地，有線廣播站的名稱中也去掉了“對(duì)敵”二字，改成了“廈門對(duì)金門廣播站”。隨著兩岸關(guān)系的緩和，1991年4月24日，福建前線廣播站停止了長達(dá)38年的對(duì)臺(tái)廣播喊話。隨后，臺(tái)方的馬山播音站也逐步停止了對(duì)大陸的廣播喊話[35]。至此，福建前線有線廣播系統(tǒng)也完成了歷史使命，相關(guān)設(shè)備成為頗具特色的軍事教育基地。

作為中國當(dāng)代國防史和聲學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要事件，“700工程”具有重要的政治意義和科學(xué)技術(shù)史價(jià)值：

大功率有線廣播系統(tǒng)的使用為“攻心戰(zhàn)”提供了有力支持，為維護(hù)國家統(tǒng)一發(fā)揮了重要作用。中華人民共和國成立后，廈門作為海防前線，駐地人民解放軍重視輿論宣傳及攻心戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)用。“炮擊金門”事件發(fā)生后的較長時(shí)期內(nèi)，“廣播戰(zhàn)”與“炮戰(zhàn)”相得益彰。廣播內(nèi)容被稱為“政治炮彈”，廣播員被稱為“第二炮兵”，甚至被稱為炮戰(zhàn)的一支“方面軍”[36]。由于廈門海防前線長期穩(wěn)定對(duì)峙且陣地間隔不遠(yuǎn)，尤其是在無線廣播受干擾的情況下，駐地廣播站通過使用大功率有線廣播系統(tǒng)，能夠把大陸的方針政策、建設(shè)成就和同胞親情傳播到對(duì)岸，對(duì)打擊對(duì)方軍心、士氣發(fā)揮了重要作用。同時(shí)雙方隔空開展的有線廣播“攻心戰(zhàn)”也是一種特殊交流方式，在特定歷史條件下成為維護(hù)國家統(tǒng)一的特殊對(duì)話渠道。

大功率有線廣播系統(tǒng)的研制促進(jìn)了相關(guān)聲學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展，加速了專業(yè)人才培養(yǎng)的進(jìn)程。中華人民共和國建立初期，主要采取“以任務(wù)帶學(xué)科”的政策來組織科研工作?！?00工程”是應(yīng)政治宣傳戰(zhàn)之需而上馬的國防任務(wù)?？蒲腥藛T提出了有線廣播站建站總體設(shè)計(jì)方案，并在此基礎(chǔ)上協(xié)同相關(guān)部門開展了揚(yáng)聲器組合特性及遠(yuǎn)距離聲傳播試驗(yàn)，完成了大功率電動(dòng)和氣動(dòng)揚(yáng)聲器的研制，成功解決了有線廣播的遠(yuǎn)程傳播這一特殊聲學(xué)應(yīng)用問題。在完成這一任務(wù)的同時(shí)，也對(duì)一些聲學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了一定的推動(dòng)作用。1960年代初，我國聲學(xué)研究力量相當(dāng)薄弱，一些分支學(xué)科幾乎處于空白狀態(tài)，馬大猷依托新成立的聲學(xué)研究所組織科研力量，完成了福建前線大功率遠(yuǎn)程有線廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和大功率揚(yáng)聲器的研制。研究人員基于試驗(yàn)中獲得的大量數(shù)據(jù)，做了理論分析，解決了大功率揚(yáng)聲器的關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功可用于音頻廣播的當(dāng)時(shí)世界上最大的氣動(dòng)揚(yáng)聲器，后經(jīng)技術(shù)改進(jìn)，制造出了世界上最大的語言廣播喇叭。以“700工程”為契機(jī)，研究人員在解決技術(shù)問題的過程中發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象和規(guī)律，研究內(nèi)容涉及電聲學(xué)、語言聲學(xué)、大氣聲學(xué)、物理聲學(xué)等多個(gè)聲學(xué)分支學(xué)科的基本科學(xué)問題，有力地促進(jìn)了這些新建分支學(xué)科的早期發(fā)展，推動(dòng)了相關(guān)研究工作取得新的進(jìn)展，有關(guān)大功率聲源遠(yuǎn)距離語音廣播和語言清晰度等的相關(guān)研究即是該任務(wù)的延續(xù)。為了完成“700工程”有關(guān)的“語言傳遞”方面的研究項(xiàng)目，聲學(xué)所第九研究室依托在“大躍進(jìn)”期間成立的語言聲學(xué)組(代號(hào)920)與電聲學(xué)組(代號(hào)930)，聯(lián)合研制了多個(gè)測(cè)試設(shè)備，并于1965年建成了一個(gè)測(cè)聽實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室隔聲性能良好，混響狀況適當(dāng)，能滿足語言清晰度測(cè)試和生理聲學(xué)實(shí)驗(yàn)需要，后期被專門用于聽力測(cè)試和心理物理試驗(yàn)[37]。由于“700工程”為國防任務(wù)，相關(guān)研究工作在“文革”期間雖受較大干擾但未完全停止，部分科研人員仍按照任務(wù)要求開展研究。其間培養(yǎng)和鍛煉了一批年輕的專業(yè)人才，參與完成任務(wù)的張家騄、楊訓(xùn)仁、沈、李健山、張擴(kuò)基等后來在語言聲學(xué)、大氣聲學(xué)、電聲學(xué)等方面都做出了卓有成效的工作。另外，“以任務(wù)帶學(xué)科”導(dǎo)致科研力量長期跟著任務(wù)走，在技術(shù)應(yīng)用研究過程中不可避免地出現(xiàn)忽視基礎(chǔ)理論研究的狀況。因而在“700工程”任務(wù)實(shí)施過程中獲得的相關(guān)研究成果多呈現(xiàn)出實(shí)用性的特征，當(dāng)時(shí)也在一定程度上制約了中國現(xiàn)代聲學(xué)整體學(xué)科的深入發(fā)展。

大功率有線廣播系統(tǒng)的研制工作深化了各相關(guān)單位的協(xié)同合作，進(jìn)一步推動(dòng)了技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。隨著現(xiàn)代聲學(xué)與無線電、電子信息科學(xué)技術(shù)的不斷融合以及研究手段的不斷進(jìn)步，當(dāng)時(shí)聲學(xué)各分支學(xué)科與鄰接學(xué)科相互交叉、滲透和融合形成了新興學(xué)科的生長點(diǎn)。研究機(jī)構(gòu)及工業(yè)部門之間的協(xié)同研究催生出許多新技術(shù)、新產(chǎn)品和新理論，使現(xiàn)代聲學(xué)內(nèi)涵不斷深化、外延不斷擴(kuò)大。聲學(xué)所“700工程”工作組與電聲器材制造工廠的協(xié)同攻關(guān)，強(qiáng)化了跨部門與跨學(xué)科的合作與交流，推動(dòng)了聲學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科和電聲技術(shù)的進(jìn)一步融合，促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1960年代，聲學(xué)所研究人員基于“700工程”中取得的電聲學(xué)研究成果，在電容傳聲器制造方面進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。研究人員采用脫胎鍍膜法研制的電容傳聲器由北京797廠批量生產(chǎn)后，其穩(wěn)定性和溫度系數(shù)方面均可滿足當(dāng)時(shí)國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，后經(jīng)技術(shù)改進(jìn)發(fā)展成駐極體傳聲器。該產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，由于質(zhì)量好、成本低，在國際市場(chǎng)上具有一定的競爭力，為當(dāng)時(shí)中國電聲工業(yè)水平的提高做出了貢獻(xiàn)。1970年代后期，大功率氣動(dòng)揚(yáng)聲器研制成果獲得國防科工委科技成果三等獎(jiǎng)，“福建前線大功率遠(yuǎn)程有線廣播系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)”也獲得了中國科學(xué)院重大科技成果獎(jiǎng)。在“700工程”大功率揚(yáng)聲器研究工作基礎(chǔ)上開發(fā)的低頻氣動(dòng)聲源，后來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐除灰等方面。相關(guān)技術(shù)還被用于設(shè)計(jì)城市救災(zāi)、消霧、驅(qū)散機(jī)場(chǎng)飛鳥等大功率氣流揚(yáng)聲器產(chǎn)品，服務(wù)于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

致 謝本文在文獻(xiàn)資料調(diào)研中得到了中國科學(xué)院聲學(xué)研究所的支持，“700工程”的主要研究人員張家騄先生接受了訪談并提供了珍貴資料，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡化凱教授對(duì)論文初稿提出了寶貴的修改意見，在此謹(jǐn)致謝忱!