❶ 天線的發展經歷了哪些階段
天線是收音機、電視機、雷達以及其他無線電設備中發射和接收無線電波的裝置。凡是利用無線電波傳遞信息的系統,都少不了天線。
最早在實際中應用的天線,是19世紀90年代波波夫與馬可尼為了實現無線電遠距離通信而設計的各種天線。馬可尼為了實現遠洋通信,曾製造出一種發射天線,它由30根下垂的銅線組成,頂部用水平橫線把這些銅線連在一起,橫線懸掛在兩個支持塔上。從無線電開始應用於通信時起,天線的發展大致經歷了五個階段。
第一階段,是線狀天線階段。在20世紀初,電子管振盪器尚未發明,工作頻率還限於波長為1000米以上的長波。在長波波段,水平天線是不適用的,因此,在這時應用的是各種不對稱天線,如倒,型、T型、傘形天線等。隨著中波、短波波段的相繼開辟,推出了各種型式的天線。除了有抗衰減的塔式廣播天線外,還有各種水平天線,如環形天線、八木天線等,也研製出了由多個單元組成陣列的大功率天線。
第二階段,為20年代末開始的面狀天線階段。拋物柱面天線,雖然早在1888年赫茲就已首先使用了,但由於沒有相應的振盪源,面狀天線未能得到推廣。到20年代末,隨著微波電子管的出現,各種面狀天線陸續研製出來。1930年,在新澤西州的兩個電台之間開始用直徑為3米的拋物面天線進行微波通信。除了拋物面天線,30年代還涌現出喇叭天線、透鏡天線等,這些天線利用波的反射、折射、聚焦等原理製成,可獲得窄波束和高增益。為了傳輸厘米波段和毫米波段的無線電波,30年代中後期,空心金屬波導管開始廣泛使用。40年代雷達的問世,大大促進了微波技術的發展,為了快速捕獲目標,科學家又研製出波束掃描等天線。
第三階段,為從第二次世界大戰結束到50年代末期。在這段時間里,隨著微波接力通信、射電天文學和電視廣播事業的發展,天線設備又有了進一步的發展,許多大型拋物反射面天線建設起來。1949年,在美國雷伯的主持下,製造出直徑為9米的射電望遠鏡,研究射電的強度分布。後來又研製出可跟蹤人造地球衛星的拋物面射電望遠鏡,它的拋物面反射鏡,能將來自遠方輻射源的平行光聚焦。
第四階段,為從50年代末到70年代初。人造地球衛星與洲際導彈的成功發射,對天線的要求日益提高,如要求高增益、高解析度、寬頻帶、快速掃描和精確跟蹤。在這一段時間,天線技術的進展神速。一方面,一些衛星通信大型地球站天線被建立並得到改進,還出現了卡塞格倫天線等新型天線;另一方面,問世於40年代上半葉的相控陣天線,也由於電子計算機等技術的支持,為適應多目標同時搜索與跟蹤等方面的需要,70年代初再次受到重視,並得到進一步的發展與應用。
第五階段,為從70年代初至今。隨著衛星通信的發展和無線電頻道日益擁擠,無線電技術朝越來越短的毫米波、亞毫米波(波長為0.1~1毫米的無線電波)甚至光波方向發展,出現了新型毫米波天線及新型陣列天線。此外,天線的結構和製造工藝也取得長足的進步,製造出直徑為100米、可全向轉動的高精度射電望遠鏡天線,單元數接近2萬的大型相控陣天線,高度超過500米的天線塔也研製成功。
❷ 天線是什麼時候發明的
隨後,他和他團隊還製造出了~~天線~~,建造了手機基站。 到今天,馬丁·庫珀博士所發明的產品為世界市場創造的總效益已經達到500億美元。而馬丁·庫伯先生發明的行動電話所帶給人類社會和生活方式的深遠影響,更是無法計算。 額... 只能找到這個...
❸ 天線是由什麼什麼仿生來的
仿生一說,多是後來的文人,和科普讀物的作者編造的,
你看那一項科技發明,是那位科研者仿生來的,不說絕對沒有,
但多數是科研者在實踐中發現某種理論或現象,再進一步應用於現實。
關於無線電的發明,詳見:
http://ke..com/view/19599.html?wtp=tt
❹ 科學家為什麼不能發明天線
已發明。
天線是一種變換器,它把傳輸線上傳播的導行波,變換成在無界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。
在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統,凡是利用電磁波來傳遞信息的,都依靠天線來進行工作。
此外,在用電磁波傳送能量方面,非信號的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性,即同一副天線既可用作發射天線,也可用作接收天線。同一天線作為發射或接收的基本特性參數是相同的。這就是天線的互易定理。
❺ 天線的工作原理是什麼
天線實際上是一種特殊的結構形式,這種結構可以響應空間中特定某種波長的電磁波,並形成感應電流,傳遞給接收機。
❻ 天線的發明歷程
天線是由俄國科學家波波夫發明的。
1888年,29歲的波波夫得知德國著名物理學家赫茲發現電磁波的消息後,這位曾經立志推廣電燈的年輕科學家對朋友們說:「我用畢生的精力去安裝電燈,對於廣闊的俄羅斯來說,只不過照亮了很小的一角:假如我能指揮磁波,那就可以飛越整個世界!」
於是,他埋頭研究,向新的目標發起了沖擊。
1894年,波波夫製成了一台無線電接收機。這台接收機的核心部分用的是改進了的金屬屑檢波器,波波夫採用電鈴作終端顯示,電鈴的小錘可以把檢波器里的金屬屑震松。電鈴用一個電磁繼電器帶動,當金屬屑檢波器檢測到電磁波時,繼電器接通電源,電鈴就響起來。
有一次,波波夫在實驗中發現,接收機檢測電波的距離突然比往常增大了許多。
「這是怎麼回事呢?」波波夫查來查去,一直找不出原因。
一天,波波夫無意之中發現一根導線搭在金屬屑檢波器上。他把導線拿開,電鈴便不響了;他把實驗距離縮小到原來那麼近,電鈴又響了起來。
波波夫喜出望外,連忙把導線接到金屬屑檢波器的一頭,並把檢波器的另一頭接上。經過再次試驗,結果表明使用天線後,信號傳遞距離劇增。
無線電天線由此而問世。
❼ 天線是在哪種生物的啟示下發明的
天線有很多種,包括雷達。
其中雷達是在蝙蝠的啟示下發明的。
❽ 無線電天線是由誰發明的
波波夫在實驗中發現,接收機檢查電波的距離突然比往常增大了許多。內「這是怎麼回容事呢?」他仔細檢查後發現,原來是一根導線搭在金屬屑檢波器上。他把導線拿開,接收機的電鈴就不響了;把實驗的距離縮小到原來那麼近,電鈴又響了起來。波波夫由此受到啟發,研製出無線電天線,經過實驗證明,使用天線可使傳遞距離劇增。
❾ 天線的原理與製作
作為電磁換能元件,天線在整個無線電通信系統中位置十分重要,質量好壞直接影響著收發信距離的遠近和通聯效果,可以說沒有了天線也就沒有了無線電通信。作為一款經典的定向天線,八木天線在HF、VHF以及UHF波段應用十分廣泛,它全稱為「八木/宇田天線」,英文名YAGI,是由上世紀二十年代日本東北帝國大學的電機工程學教授八木秀次,在與他的學生宇田新太郎研究短波束時發明的。相對於基本的半波對稱振子或者摺合振子天線,八木天線增益高、方向性強、抗干擾、作用距離遠,並且構造簡單、材料易得、價格低廉、擋風面小、輕巧牢固、架設方便。通常八木天線由一個激勵振子(也稱主振子)、一個反射振子(又稱反射器)和若干個引向振子(又稱引向器)組成,相比之下反射器最長,位於緊鄰主振子的一側,引向器都較短,並悉數位於主振子的另一側,全部振子加起來的數目即為天線的單元數,譬如一副五單元的八木天線就包括一個主振子、一個反射器和三個引向器,結構如圖1所示。主振子直接與饋電系統相連,屬於有源振子,反射器和引向器都屬無源振子,所有振子均處於同一個平面內,並按照一定間距平行固定在一根橫貫各振子中心的金屬橫樑上。
八木天線定向工作的原理,可依據電磁學理論進行詳盡地數學推導,但是比較繁瑣復雜,普通讀者也不易理解,這里只做定性的簡單分析:我們知道,與天線電氣指標密切相關的是波長λ,長度略長於λ/4整數倍的導線呈電感性,長度略短於λ/4整數倍的導線呈電容性。由於主振子L採用長約λ/2的半波對稱振子或半波摺合振子,在中心頻點工作時處於諧振狀態,阻抗呈現為純電阻,而反射器A比主振子略長,呈現感性,假設兩者間距a為λ/4,以接收狀態為例,從天線前方某點過來的電磁波將先到達主振子,並產生感應電動勢ε1和感應電流I1,再經λ/4的距離後電磁波方到達反射器,產生感應電動勢ε2和感應電流I2,因空間上相差λ/4的路程,故ε2比ε1滯後90°,又因反射器呈感性I2比ε2滯後90°,所以I2比ε1滯後180°,反射器感應電流I2產生輻射到達主振子形成的磁場H2又比I2滯後90°,根據電磁感應定律H2在主振子上產生的感應電動勢ε1'比H2滯後90°,也就是ε1'比ε1滯後360°,即反射器在主振子產生的感應電動勢ε1'與電磁信號源直接產生的感應電動勢ε1是同相的,天線輸出電壓為兩者之和。同理可推導出,對天線後方某點來的信號,反射器在主振子產生的感應電動勢與信號直接產生的感應電動勢是反相的,起到了抵消輸出的作用。而引向器B、C、D等都比主振子略短,阻抗呈容性,假定振子間距b、c、d也等於λ/4,按上述方法也可推出引向器對前方過來的信號起著增強天線輸出的作用。綜上所述,反射器能夠有效消除天線方向圖後瓣,並和引向器共同增強天線對前方信號的靈敏度,使天線具有了強方向性,提高了天線增益。對於發射狀態,推導過程亦然。實際製作過程中,通過縝密設計和適當調整各振子的長度及其間距,就能獲得工作在不同中心頻點、具有一定帶寬、一定阻抗值和較好端射方向圖的八木天線。
對於設計調整一副天線,我們總希望它能夠有較高的效率和增益,足夠的帶寬,以及較強的信號選擇和抗干擾能力,同時與饋線阻抗盡量匹配,竭力降低駐波比和減小信號損耗。然而天線的各項幾何參數對其電氣性能都有影響,並且往往彼此矛盾、相互牽制,設計調整時不能顧此失彼,要結合實際的用途綜合考慮,分清主次,必要時還得犧牲一些次要的性能指標。由於八木天線的增益與軸向長度(從反射器到最末引向器的距離)、單元數目、振子長度及間距密切相關,軸向越長,單元數實際也就是引向器越多,方向越尖銳,增益越高,作用距離越遠,但超過四個引向器後,改善效果就不太明顯了,而體積、重量、製作成本則大幅增加,對材料強度要求也更嚴格,同時導致工作頻帶更窄。一般情況下採用 6 ~ 12 單元就足夠了,天線增益可達 10~15 dB,對於高增益的要求,可採用天線陣的辦法加以解決。引向器的長度通常為(0.41~0.46)λ,單元數愈多,引向器的最佳長度也就愈短,如果要求工作頻段較寬,引向器的長度也應取得短些。引向器的間距一般取(0.15~0.4)λ,大於0.4λ後天線增益將迅速下降,但第一引向器B和主振子的間距應略小於其它間距,例如取b≈0.1λ時,增益將會有所提高。
一般來說,反射器A的長度及與主振子的間距對天線增益影響不大,而對前後輻射比和輸入阻抗卻有較大的影響,反射器長度通常為(0.5~0.55)λ,與主振子的間距為(0.15~0.23)λ。反射器較長或間距較小可有效地抑制後向輻射,但輸入阻抗較低,難於和饋線良好匹配,因而要採取折衷措施。對某些前後輻射比要求較高的使用場合,可以在與天線平面垂直方向上上下安裝兩個反射器,或者乾脆採用反射網的形式。有時為了著重改善天線帶寬的低頻端特性,還會在主振子的後面不同距離處排列兩個長度不等的反射器,其中較短的要離主振子近些。若想改善天線的高頻端特性,可適當調短引向器的長度。多元八木天線中引向器的長度和間距可以相等也可不等,從而分成均勻結構和不均勻結構兩種形式,不均勻結構的引向器,離主振子越遠長度越短,間隔越大,使得工作頻帶向高頻端方向拓展,調整起來相對靈活機動。天線增益越高,帶寬也會越窄,有時為展寬頻帶,還可採用兩個激勵振子,稱為雙激,或者直接選用復合式引向天線。考慮到八木天線的各項電氣指標在頻帶低端比較穩定,而高端變化較快,所以最初設計時頻率通常要稍高於中心頻率。另外振子所用金屬管材越粗,其特性阻抗越低,天線帶寬也就越大,振子直徑通常為(1/100~1/150)λ,當然實際選擇時還要考慮天線的整體機械特性。振子的粗細還會影響振子的實用最佳長度,這是因為電波在金屬中行進的速度與真空中不盡相同,實際製作長度都要在理論值上減去一個縮短系數,而導線越粗縮短系數越大,振子長度越小,對阻抗特性也造成一定影響。
輸入阻抗是天線的一個重要特性指標,它主要由有源振子固有的自阻抗及與其鄰近的幾個無源振子間的互阻抗來決定的。遠處的引向器,由於和主振子耦合較弱,互阻抗可忽略不計。通常主振子有半波對稱振子和半波摺合振子兩種形式,單獨諧振狀態下,輸入阻抗都為純電阻,半波對稱振子的Zin = 73.1 歐,標稱 75 歐,半波摺合振子的Zin = 292.4 歐,標稱300歐,是半波對稱振子的四倍。而加了引向器、反射器無源振子後,由於相互之間的電磁耦合,阻抗關系變得比較復雜,輸入阻抗顯著降低,並且八木天線各單元間距越小阻抗也越低。為了增大輸入阻抗,提高天線效率,故主振子多選用半波摺合振子的形式,這樣也能同時增加天線的帶寬。只要適當選擇摺合振子的長度,兩導體的直徑比及其間距,並結合調整反射器及附近幾個引向振子的尺寸,就可以使輸入阻抗變換到等於或接近饋線特性阻抗的數值。尤其值得一提的是,雖然無線電通信機天線埠及採用的同軸電纜特性阻抗都設計成50Ω,而廣播電視接收和傳輸同軸電纜特性阻抗為75Ω,但是對於任一天線,人們總可以通過阻抗調試,在要求頻率范圍內,使天饋線良好匹配,獲得滿意的駐波比,所以實用中並不十分注意八木天線輸入阻抗的具體數值,而主要以饋線上的駐波比為依據進行尺寸選擇或試驗調整。如果選用同軸電纜饋電,為保證天線的對稱性及與饋線的阻抗匹配,就必須在饋線和天線介面處加入「平衡—不平衡」轉換器,例如半波U型環式匹配器、變壓器式匹配器等,否則高頻信號在傳輸中衰減嚴重。因半波U型環式匹配器只需一段λ/2的同軸電纜,結構簡單,應用廣泛,具體接線方法如圖2所示。
由於引向器陣列對增益、後向輻射、輸入阻抗等都有影響,故實驗調整是八木天線投入使用前必不可少的一個步驟。調試時注意一定要把天線架起來,離開地面高度兩、三米以上,以免影響天線的阻抗和仰角。架設八木天線時,振子所在的天線平面既可以和大地平行又可以垂直,只要收、發雙方的天線保持相同姿勢就行,平行則輻射水平極化波,垂直則輻射垂直極化波,因有足夠的隔離度,還可共桿架設兩副相互垂直的引向天線,使用起來十分方便。為避免相位關系更加復雜化,降低調整難度,通常摺合振子平面要與橫梁垂直。因為各振子長度都約為半個波長,振子中點恰好位於電波感應信號電壓的零點,所以振子的中點能用金屬螺栓和鋁質橫梁直接固定,不必絕緣,這樣還能方便地泄放感應靜電。若主振子採用半波對稱振子,與饋線相接的地方必須和橫梁保持良好絕緣,若採用半波摺合振子,中點仍與橫梁相通。金屬橫梁與端射方向上的電場極化方向垂直,因此對天線輻射場不會產生顯著的影響。另外需要注意的是,由於天線一般架設在樓頂、陽台等室外環境,受風吹日曬雨淋後介面容易氧化生銹,影響信號的傳輸和天線的匹配,使收發效果變差,需用防水膠帶提前處理,同時還應注意防雷。
雖然說八木天線結構並不復雜,但是若想做好做精也不是一件輕而易舉的事,如果自行設計沒有足夠的把握,可以完全仿照工程理論書籍給出的尺寸,或者藉助於一些現成的設計軟體,如國外的yagi(下載地址 http://www.ve3sqb.com/)等,只需直接輸入頻率、單元數和振子直徑,就能得到各個單元的最佳尺寸和位置,如圖3所示,確保你也能製造出一副優秀的YAGI。理論歸理論,只有實踐才能出真知,怎麼樣,還不抓緊動手試一試!
八木天線分配器(雙排定向天線製作)
許多人在成功的製作完定向天線後, 其野心也越來越大, 因為既然一個陣列的定向天線已經成功, 何不做做雙排的定向天線呢? 沒錯! 我們就是要本著一顆龐大的野心, 朝著想要達到的目標前進, 這樣我們的技術才會提升, 這也是業餘無線電玩家的精神.
只要你完成了前一個單元的實驗144MHZ 九節八木天線, 那你要製作一個雙排定向天線, 絕不是一件難事. 只要你有了分配器, 想要做幾排定向天線都沒問題.
兩排定向天線合並, 中間一定要有一個分配器, 而兩排定向天線的距離大約是天線本身主桿的80%~90%長, 而且分配器兩端75歐姆的同軸電纜線要等長.
注意事項:
分配器兩端的長度最好是奇數個電子上的四分之一波長, 當你算出物理上的四分之一波長天線長度(也就是第一單元所講的四分之一波長的演算法), 還要用此長度算出電子上的四分之一波長的長度, 來運用在75歐姆同軸電纜線的長度.
例如:天線頻率144MHZ, 它的四分之一波長為 0.5 公尺(物理上的), 而我使用的75歐姆同軸電纜線規格為 RG-59, 而RG-59的速率因素為 0.66 (75歐姆同軸電纜線規格有很多種,其速率因素也不同, 請參考出廠規格說明), 所以我還要將剛剛算出的 0.5 公尺再乘上 0.66 , 所以求出在電子上的四分之一波長的長度為0.33公尺. 假設我所需要的電纜線從天線的供電點到T型接頭的長度為1.98公尺, 這個長度剛好是6個電子的四分之一波長, 是個偶數, 而我們不要偶數倍, 我們要奇數倍, 所以我們把長度加到2.3公尺(這個長度是7個電子的四分之一波長), 讓它成為奇數倍, 這樣的效率才是最好的.
❿ 天線是誰發明的
1,波波夫(1859.3-1906.1.16),俄國人,發明家,無線電發明者,收音機即無線電接收機的發明者,他與馬可尼各自獨立發明了無線電。1877年,18歲的波波夫考入彼得堡大學數學物理系,後又轉學到森林學院。在那裡,他研究出了用電線遙控炸葯爆炸。研究成功以後,同學們都叫他「炸葯專家」。波波夫29歲那年,赫茲發現電磁波的消息傳到俄國,他被強烈地吸引住了。他興奮地說:「用我一生的精力去裝設電燈,對廣闊的俄羅斯來說,只不過照亮了很小的一角;要是我能指揮電磁波,就可以飛越整個世界!」第二年,波波夫就成功地重復了赫茲的實驗。
2,在一次公開的講演中,他提出了可以用電磁波進行無線電通信的設想。1894年,波波夫製成了一台無線電接收機,他第一次在接收機上使用了天線。這也是世界上的第一根天線。1895年5月7日,在彼得堡俄國物理化學會的物理分會上,波波夫宣讀了論文《金屬屑同電振盪的關系》,並且表演了他發明的無線電接收機。表演結束後,波波夫充滿信心地說:「最後,我敢於表示這樣一個希望,我的儀器在進一步改良以後,就能夠憑借迅速的電振盪進行長距離通信」。幾十年以後,這一天被定為「無線電發明日」。波波夫的論文和表演被有關刊物發表以後,立刻引起了全球學術界的關注。