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類(lèi)型分類(lèi)：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類(lèi)：: 電阻加熱器

這個(gè)100年前發(fā)明的天線(xiàn)，竟然還有上5G？？？

發(fā)布日期：2022-10-18 點(diǎn)擊率：53

我們先來(lái)看一下富蘭克林天線(xiàn)典型結(jié)構(gòu)如下圖所示：

這款發(fā)明于1924年的天線(xiàn)，發(fā)明家是英國(guó)工程師查爾斯·塞繆爾·富蘭克林 (Charles Samuel Franklin)，專(zhuān)利號(hào)是UK242342.

提到富蘭克林，大家第一印象就是美國(guó)那個(gè)雷雨天放風(fēng)箏玩閃電的美國(guó)大科學(xué)家，但是這個(gè)富蘭克林非彼富蘭克林，富蘭克林天線(xiàn)的發(fā)明者是英國(guó)的查爾斯·塞繆爾·富蘭克林（Charles Samuel Franklin）。是著名的英國(guó)廣播先驅(qū)。富蘭克林出生于倫敦，是 13 個(gè)家庭中最小的一個(gè)，并在西爾瓦努斯·P·湯普森 (Silvanus P. Thompson) 的指導(dǎo)下在英格蘭芬斯伯里的芬斯伯里技術(shù)學(xué)院接受教育。1899 年畢業(yè)后，他加入了馬可尼公司，在那里度過(guò)了他的整個(gè)職業(yè)生涯。他首先被派往南非為布爾戰(zhàn)爭(zhēng)提供裝備，然后在俄羅斯呆了2年。回到英國(guó)后，他發(fā)明了許多重要的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備，包括可變電容器、聯(lián)動(dòng)調(diào)諧、可變耦合、同軸電纜和富蘭克林振蕩器。今天，富蘭克林以他的短波天線(xiàn)富蘭克林波束天線(xiàn)而聞名。從1923年和1924年馬可尼公司的波爾杜站，他在南大西洋的游艇 Electra 上向 Guglielmo Marconi 發(fā)送短波傳輸。富蘭克林還積極參與早期的電視開(kāi)發(fā)。1935 年，受托人將亞歷山德拉宮的一部分租給了 BBC，BBC 將其用作新 BBC 電視服務(wù)的制作和傳輸中心。富蘭克林設(shè)計(jì)了它的天線(xiàn)，并于 1936 年從這個(gè)網(wǎng)站制作了世界上第一個(gè)公開(kāi)的高清電視廣播。”

而今天我們所要介紹的第一個(gè)天線(xiàn)專(zhuān)利就是 CS Franklin 在1924年申請(qǐng)的專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：242232，專(zhuān)利摘要的翻譯如下：為了確保與信號(hào)波長(zhǎng)相比電長(zhǎng)的類(lèi)型的天線(xiàn)具有顯著的定向效應(yīng)，必須采取措施抑制來(lái)自沿天線(xiàn)的駐波形成的每個(gè)交替半波長(zhǎng)的輻射。例如，圖 2 顯示了沿天線(xiàn) A 存在的正常條件，信號(hào)波長(zhǎng)的一倍半，曲線(xiàn) B 顯示了駐波的形成，而輻射的極坐標(biāo)圖則由六個(gè)點(diǎn)曲線(xiàn) C。通過(guò)將天線(xiàn)的中心駐波段自身加倍，最終的極曲線(xiàn)被更改為圖 3 所示的形式。或者，折返部分可以由等效的電氣代替，例如帶或不帶并聯(lián)電容器的電感線(xiàn)圈，基本上調(diào)諧到基本波長(zhǎng)。以這種方式修改的天線(xiàn)越長(zhǎng)或越高，方向效應(yīng)就越明顯。本發(fā)明可以應(yīng)用于規(guī)范226,246中描述的類(lèi)型的天線(xiàn)。

本發(fā)明可以應(yīng)用于規(guī)范226,246中描述的類(lèi)型的天線(xiàn)

我們都知道，專(zhuān)利的描述都不是人來(lái)讀的，中文專(zhuān)利閱讀都吃力，更別說(shuō)英文的了。我們用人話(huà)來(lái)解釋一下這個(gè)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)。

實(shí)際上，富蘭克林天線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)陣子天線(xiàn)的一個(gè)演變，對(duì)稱(chēng)陣子可以看成是一個(gè)雙導(dǎo)線(xiàn)傳輸線(xiàn)末端張開(kāi)構(gòu)成的，如下圖所示：在半波長(zhǎng)對(duì)稱(chēng)陣子上的電流是等幅同相的，疊加起來(lái)，向外輻射電磁波信號(hào)。

當(dāng)我們繼續(xù)把半波陣子的臂長(zhǎng)延長(zhǎng)，其電流分布就會(huì)如下圖所示：我們看到流經(jīng)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)陣子臂的電流存在等幅反向，就會(huì)相互抵消，這樣，天線(xiàn)的輻射就很小。

那怎么辦呢？一百多年前，富蘭克林給出了解決方案：就是將具有反向電流的線(xiàn)段折疊起來(lái)，形成兩端四分之一波長(zhǎng)的電流大小相同，相位相反，讓它自己電流進(jìn)行相互抵消不輻射能量，這樣剩下的具有相同電流的部分就可以疊加，實(shí)現(xiàn)更高增益的天線(xiàn)性能，如下圖所示。這些折疊起來(lái)的部分，又叫做反相器，也可以用集成線(xiàn)圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。