一文看懂天线历史的亮点
纵观整个无线电电子学发展史,我认为天线的重要性高于电子管,可以同晶体管相提并论。我这样讲的理由是:(1)天线使无线成为可能,没有电子管照样可以有无线电,没有晶体管也照样可以有无线电。(2)天线人1909年获诺贝尔物理学奖,晶体管发.明.者1956年才获诺贝尔物理学奖。
众所周知,天线是德国物理学家赫兹发明的。但是,很少人知道赫兹从来没用过天线这个词称呼天线,赫兹用导体或电路来称呼天线。赫兹不认为天线有什么实用价值。赫兹关注的是物理学中波的辐射、振荡、反射、折射、极化等。
英国人*早用单词Aerial/Aerials来称呼天线。Aerial/Aerials的原意是平行于地面的线。Antenna/Antennae来自于意大利语,原意是指立于地面支撑帐篷的杆子。无线电之父意大利人马克尼发明的单极子天线就是立在地上。因为马克尼的权威地位,他用Antenna/Antennae来称呼天线,大家也就跟着他用Antenna/Antennae了。
美国人认为复数Antennae是指昆虫的触角,建议复数用Antennas。所以,今天你会发现有人用Antennas,也有人用Antennae。当今,马克尼的影响力已不复存在,一些保守的、有学问的英国人又开始使用Aerial/Aerials,一个典型的例子就是1979年Peter Gibson发表的 The Vivaldi Aerial.
我们中国人将Aerial/Aerials或Antenna/Antennae称为天线实在是高、妙、信、达、雅。但是,时至今日,我们也无从得知是哪一位先贤首先使用天线这个名词,这难免会让像我这样的中国天线人有些许遗憾。
天线进入中国已近120年。有人讲天线*早由英国人引入到广州,用于与香港联系。也有人讲天线*早由英国人引入到上海。更有人讲天线由袁世凯*早引入到天津用于军.事用途。不过有一点可以确定的是,前交通大学张廷金校长早在1917年前就在交通大学立起了天线,建起了无线电实验室,为中国无线电/天线事业的发展开辟鸿蒙。如今,华为“鸿蒙”又让交通大学美名扬。
天线的创世纪阶段(1887-1900年),我们将重点介绍大英帝国洛奇爵士(Sir Oliver Lodge)与鲍斯爵士(Sir Jagadish Bose) 发明的透镜天线(借鉴光学)与喇叭天线(借鉴声学)。当然,我也会提到赫兹发明的偶极子与环天线及马可尼(借鉴电力学,引入地的概念)发明的单极子天线。
天线大跃进阶段(1901-1969年),除了提及广为人知的两款新发明的电天线(1926年八木-宇田及1946年螺旋天线),我们将重点介绍英国天才工程师布卢姆林 (Alan Blumlein) 烈士1938年所发明的缝隙天线。我门会给予缝隙天线与偶极子天线在天线历史上同等的地位。缝隙天线不仅仅增加了天线作为“器“的类型,也极大地丰富了天线“道”的内容。缝隙天线直接孕育了后来提出的天线设计三大原理(电磁巴比涅原理、自互补性原理、自相似性原理)。布卢姆林涉及的领域非常广泛,包括天线、电路、电声、电视、雷达等。尤其因1931年发明的立体声而闻名天下。罹难74年后(2015年)获IEEE了里程碑,罹难76年后(2017年)还获得技术格莱美奖(由儿子代领)。青年时获伦敦帝国理工学院录取,学习两年就获一等荣誉学位毕业。学生期间写了两篇论文,有一篇获IEE*佳论文奖。同事评价他拥有超一.流的脑袋。此外,我门也会为谢昆诺夫与朱兰成先生在这一阶段完成天线“道”的工作大唱赞歌。
天线添新丁阶段(1970-1986年),微带天线毫无疑问是唯.一的主角,配角有介质谐振器天线与平面倒F型天线等。
*后,我们会首.次推出天线封神榜、早期天线研发圣地、经典天线等的看法。重要的是,我们会得出一个别人从未提及的宏大结论(The Grand Conclusion as the Finishing Touch!),那就是:天线强则国家强,国家强则天线强!请记住这一宏大结论。
天线人物封神榜
赫兹
马可尼、布劳恩、洛奇、鲍斯
宇田、布卢姆林、谢昆诺夫、克劳斯、朱兰成、拉姆齐、金、芒森
注:宇田在他生命的尽头,想在他的坟墓里建造一个八木-宇田天线。但在坟墓里建造天线也太奇怪了,于是宇田家人在他身后所修建墓碑上雕刻有八木-宇田天线的图案。
早期天线研发圣地
英国伦敦大学(UCL、ICL、KCL)、利物浦大学
德国卡尔斯鲁厄大学
日本东北大学
美国MIT、Harvard、Ohio、 UIUC
注:伦敦大学学院(UCL)的老师与学生向世界贡献了有线电(贝尔)、无线电(洛奇、弗莱明、鲍斯、八木,前二位是马克尼科技顾问)、光纤通信(高锟)。伦敦大学帝国学院(ICL)的学生布卢姆林发明了缝隙天线,诺贝尔奖获得者加博发明了全息技术。伦敦大学国王学院(KCL)是麦克斯韦完成他电磁学研究的地方。
经典天线
电磁学:偶极子、单极子、环、缝隙、八木-宇田、螺旋、非频变、微带
借鉴光学:反射面、透镜
借鉴声学:喇叭、波导、Vivaldi