❶ 天线的发展经历了哪些阶段
天线是收音机、电视机、雷达以及其他无线电设备中发射和接收无线电波的装置。凡是利用无线电波传递信息的系统,都少不了天线。
最早在实际中应用的天线,是19世纪90年代波波夫与马可尼为了实现无线电远距离通信而设计的各种天线。马可尼为了实现远洋通信,曾制造出一种发射天线,它由30根下垂的铜线组成,顶部用水平横线把这些铜线连在一起,横线悬挂在两个支持塔上。从无线电开始应用于通信时起,天线的发展大致经历了五个阶段。
第一阶段,是线状天线阶段。在20世纪初,电子管振荡器尚未发明,工作频率还限于波长为1000米以上的长波。在长波波段,水平天线是不适用的,因此,在这时应用的是各种不对称天线,如倒,型、T型、伞形天线等。随着中波、短波波段的相继开辟,推出了各种型式的天线。除了有抗衰减的塔式广播天线外,还有各种水平天线,如环形天线、八木天线等,也研制出了由多个单元组成阵列的大功率天线。
第二阶段,为20年代末开始的面状天线阶段。抛物柱面天线,虽然早在1888年赫兹就已首先使用了,但由于没有相应的振荡源,面状天线未能得到推广。到20年代末,随着微波电子管的出现,各种面状天线陆续研制出来。1930年,在新泽西州的两个电台之间开始用直径为3米的抛物面天线进行微波通信。除了抛物面天线,30年代还涌现出喇叭天线、透镜天线等,这些天线利用波的反射、折射、聚焦等原理制成,可获得窄波束和高增益。为了传输厘米波段和毫米波段的无线电波,30年代中后期,空心金属波导管开始广泛使用。40年代雷达的问世,大大促进了微波技术的发展,为了快速捕获目标,科学家又研制出波束扫描等天线。
第三阶段,为从第二次世界大战结束到50年代末期。在这段时间里,随着微波接力通信、射电天文学和电视广播事业的发展,天线设备又有了进一步的发展,许多大型抛物反射面天线建设起来。1949年,在美国雷伯的主持下,制造出直径为9米的射电望远镜,研究射电的强度分布。后来又研制出可跟踪人造地球卫星的抛物面射电望远镜,它的抛物面反射镜,能将来自远方辐射源的平行光聚焦。
第四阶段,为从50年代末到70年代初。人造地球卫星与洲际导弹的成功发射,对天线的要求日益提高,如要求高增益、高分辨率、宽频带、快速扫描和精确跟踪。在这一段时间,天线技术的进展神速。一方面,一些卫星通信大型地球站天线被建立并得到改进,还出现了卡塞格伦天线等新型天线;另一方面,问世于40年代上半叶的相控阵天线,也由于电子计算机等技术的支持,为适应多目标同时搜索与跟踪等方面的需要,70年代初再次受到重视,并得到进一步的发展与应用。
第五阶段,为从70年代初至今。随着卫星通信的发展和无线电频道日益拥挤,无线电技术朝越来越短的毫米波、亚毫米波(波长为0.1~1毫米的无线电波)甚至光波方向发展,出现了新型毫米波天线及新型阵列天线。此外,天线的结构和制造工艺也取得长足的进步,制造出直径为100米、可全向转动的高精度射电望远镜天线,单元数接近2万的大型相控阵天线,高度超过500米的天线塔也研制成功。
❷ 天线是什么时候发明的
随后,他和他团队还制造出了~~天线~~,建造了手机基站。 到今天,马丁·库珀博士所发明的产品为世界市场创造的总效益已经达到500亿美元。而马丁·库伯先生发明的移动电话所带给人类社会和生活方式的深远影响,更是无法计算。 额... 只能找到这个...
❸ 天线是由什么什么仿生来的
仿生一说,多是后来的文人,和科普读物的作者编造的,
你看那一项科技发明,是那位科研者仿生来的,不说绝对没有,
但多数是科研者在实践中发现某种理论或现象,再进一步应用于现实。
关于无线电的发明,详见:
http://ke..com/view/19599.html?wtp=tt
❹ 科学家为什么不能发明天线
已发明。
天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。
此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。
❺ 天线的工作原理是什么
天线实际上是一种特殊的结构形式,这种结构可以响应空间中特定某种波长的电磁波,并形成感应电流,传递给接收机。
❻ 天线的发明历程
天线是由俄国科学家波波夫发明的。
1888年,29岁的波波夫得知德国著名物理学家赫兹发现电磁波的消息后,这位曾经立志推广电灯的年轻科学家对朋友们说:“我用毕生的精力去安装电灯,对于广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小的一角:假如我能指挥磁波,那就可以飞越整个世界!”
于是,他埋头研究,向新的目标发起了冲击。
1894年,波波夫制成了一台无线电接收机。这台接收机的核心部分用的是改进了的金属屑检波器,波波夫采用电铃作终端显示,电铃的小锤可以把检波器里的金属屑震松。电铃用一个电磁继电器带动,当金属屑检波器检测到电磁波时,继电器接通电源,电铃就响起来。
有一次,波波夫在实验中发现,接收机检测电波的距离突然比往常增大了许多。
“这是怎么回事呢?”波波夫查来查去,一直找不出原因。
一天,波波夫无意之中发现一根导线搭在金属屑检波器上。他把导线拿开,电铃便不响了;他把实验距离缩小到原来那么近,电铃又响了起来。
波波夫喜出望外,连忙把导线接到金属屑检波器的一头,并把检波器的另一头接上。经过再次试验,结果表明使用天线后,信号传递距离剧增。
无线电天线由此而问世。
❼ 天线是在哪种生物的启示下发明的
天线有很多种,包括雷达。
其中雷达是在蝙蝠的启示下发明的。
❽ 无线电天线是由谁发明的
波波夫在实验中发现,接收机检查电波的距离突然比往常增大了许多。内“这是怎么回容事呢?”他仔细检查后发现,原来是一根导线搭在金属屑检波器上。他把导线拿开,接收机的电铃就不响了;把实验的距离缩小到原来那么近,电铃又响了起来。波波夫由此受到启发,研制出无线电天线,经过实验证明,使用天线可使传递距离剧增。
❾ 天线的原理与制作
作为电磁换能元件,天线在整个无线电通信系统中位置十分重要,质量好坏直接影响着收发信距离的远近和通联效果,可以说没有了天线也就没有了无线电通信。作为一款经典的定向天线,八木天线在HF、VHF以及UHF波段应用十分广泛,它全称为“八木/宇田天线”,英文名YAGI,是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次,在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线,八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远,并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。通常八木天线由一个激励振子(也称主振子)、一个反射振子(又称反射器)和若干个引向振子(又称引向器)组成,相比之下反射器最长,位于紧邻主振子的一侧,引向器都较短,并悉数位于主振子的另一侧,全部振子加起来的数目即为天线的单元数,譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器,结构如图1所示。主振子直接与馈电系统相连,属于有源振子,反射器和引向器都属无源振子,所有振子均处于同一个平面内,并按照一定间距平行固定在一根横贯各振子中心的金属横梁上。
八木天线定向工作的原理,可依据电磁学理论进行详尽地数学推导,但是比较繁琐复杂,普通读者也不易理解,这里只做定性的简单分析:我们知道,与天线电气指标密切相关的是波长λ,长度略长于λ/4整数倍的导线呈电感性,长度略短于λ/4整数倍的导线呈电容性。由于主振子L采用长约λ/2的半波对称振子或半波折合振子,在中心频点工作时处于谐振状态,阻抗呈现为纯电阻,而反射器A比主振子略长,呈现感性,假设两者间距a为λ/4,以接收状态为例,从天线前方某点过来的电磁波将先到达主振子,并产生感应电动势ε1和感应电流I1,再经λ/4的距离后电磁波方到达反射器,产生感应电动势ε2和感应电流I2,因空间上相差λ/4的路程,故ε2比ε1滞后90°,又因反射器呈感性I2比ε2滞后90°,所以I2比ε1滞后180°,反射器感应电流I2产生辐射到达主振子形成的磁场H2又比I2滞后90°,根据电磁感应定律H2在主振子上产生的感应电动势ε1'比H2滞后90°,也就是ε1'比ε1滞后360°,即反射器在主振子产生的感应电动势ε1'与电磁信号源直接产生的感应电动势ε1是同相的,天线输出电压为两者之和。同理可推导出,对天线后方某点来的信号,反射器在主振子产生的感应电动势与信号直接产生的感应电动势是反相的,起到了抵消输出的作用。而引向器B、C、D等都比主振子略短,阻抗呈容性,假定振子间距b、c、d也等于λ/4,按上述方法也可推出引向器对前方过来的信号起着增强天线输出的作用。综上所述,反射器能够有效消除天线方向图后瓣,并和引向器共同增强天线对前方信号的灵敏度,使天线具有了强方向性,提高了天线增益。对于发射状态,推导过程亦然。实际制作过程中,通过缜密设计和适当调整各振子的长度及其间距,就能获得工作在不同中心频点、具有一定带宽、一定阻抗值和较好端射方向图的八木天线。
对于设计调整一副天线,我们总希望它能够有较高的效率和增益,足够的带宽,以及较强的信号选择和抗干扰能力,同时与馈线阻抗尽量匹配,竭力降低驻波比和减小信号损耗。然而天线的各项几何参数对其电气性能都有影响,并且往往彼此矛盾、相互牵制,设计调整时不能顾此失彼,要结合实际的用途综合考虑,分清主次,必要时还得牺牲一些次要的性能指标。由于八木天线的增益与轴向长度(从反射器到最末引向器的距离)、单元数目、振子长度及间距密切相关,轴向越长,单元数实际也就是引向器越多,方向越尖锐,增益越高,作用距离越远,但超过四个引向器后,改善效果就不太明显了,而体积、重量、制作成本则大幅增加,对材料强度要求也更严格,同时导致工作频带更窄。一般情况下采用 6 ~ 12 单元就足够了,天线增益可达 10~15 dB,对于高增益的要求,可采用天线阵的办法加以解决。引向器的长度通常为(0.41~0.46)λ,单元数愈多,引向器的最佳长度也就愈短,如果要求工作频段较宽,引向器的长度也应取得短些。引向器的间距一般取(0.15~0.4)λ,大于0.4λ后天线增益将迅速下降,但第一引向器B和主振子的间距应略小于其它间距,例如取b≈0.1λ时,增益将会有所提高。
一般来说,反射器A的长度及与主振子的间距对天线增益影响不大,而对前后辐射比和输入阻抗却有较大的影响,反射器长度通常为(0.5~0.55)λ,与主振子的间距为(0.15~0.23)λ。反射器较长或间距较小可有效地抑制后向辐射,但输入阻抗较低,难于和馈线良好匹配,因而要采取折衷措施。对某些前后辐射比要求较高的使用场合,可以在与天线平面垂直方向上上下安装两个反射器,或者干脆采用反射网的形式。有时为了着重改善天线带宽的低频端特性,还会在主振子的后面不同距离处排列两个长度不等的反射器,其中较短的要离主振子近些。若想改善天线的高频端特性,可适当调短引向器的长度。多元八木天线中引向器的长度和间距可以相等也可不等,从而分成均匀结构和不均匀结构两种形式,不均匀结构的引向器,离主振子越远长度越短,间隔越大,使得工作频带向高频端方向拓展,调整起来相对灵活机动。天线增益越高,带宽也会越窄,有时为展宽频带,还可采用两个激励振子,称为双激,或者直接选用复合式引向天线。考虑到八木天线的各项电气指标在频带低端比较稳定,而高端变化较快,所以最初设计时频率通常要稍高于中心频率。另外振子所用金属管材越粗,其特性阻抗越低,天线带宽也就越大,振子直径通常为(1/100~1/150)λ,当然实际选择时还要考虑天线的整体机械特性。振子的粗细还会影响振子的实用最佳长度,这是因为电波在金属中行进的速度与真空中不尽相同,实际制作长度都要在理论值上减去一个缩短系数,而导线越粗缩短系数越大,振子长度越小,对阻抗特性也造成一定影响。
输入阻抗是天线的一个重要特性指标,它主要由有源振子固有的自阻抗及与其邻近的几个无源振子间的互阻抗来决定的。远处的引向器,由于和主振子耦合较弱,互阻抗可忽略不计。通常主振子有半波对称振子和半波折合振子两种形式,单独谐振状态下,输入阻抗都为纯电阻,半波对称振子的Zin = 73.1 欧,标称 75 欧,半波折合振子的Zin = 292.4 欧,标称300欧,是半波对称振子的四倍。而加了引向器、反射器无源振子后,由于相互之间的电磁耦合,阻抗关系变得比较复杂,输入阻抗显著降低,并且八木天线各单元间距越小阻抗也越低。为了增大输入阻抗,提高天线效率,故主振子多选用半波折合振子的形式,这样也能同时增加天线的带宽。只要适当选择折合振子的长度,两导体的直径比及其间距,并结合调整反射器及附近几个引向振子的尺寸,就可以使输入阻抗变换到等于或接近馈线特性阻抗的数值。尤其值得一提的是,虽然无线电通信机天线端口及采用的同轴电缆特性阻抗都设计成50Ω,而广播电视接收和传输同轴电缆特性阻抗为75Ω,但是对于任一天线,人们总可以通过阻抗调试,在要求频率范围内,使天馈线良好匹配,获得满意的驻波比,所以实用中并不十分注意八木天线输入阻抗的具体数值,而主要以馈线上的驻波比为依据进行尺寸选择或试验调整。如果选用同轴电缆馈电,为保证天线的对称性及与馈线的阻抗匹配,就必须在馈线和天线接口处加入“平衡—不平衡”转换器,例如半波U型环式匹配器、变压器式匹配器等,否则高频信号在传输中衰减严重。因半波U型环式匹配器只需一段λ/2的同轴电缆,结构简单,应用广泛,具体接线方法如图2所示。
由于引向器阵列对增益、后向辐射、输入阻抗等都有影响,故实验调整是八木天线投入使用前必不可少的一个步骤。调试时注意一定要把天线架起来,离开地面高度两、三米以上,以免影响天线的阻抗和仰角。架设八木天线时,振子所在的天线平面既可以和大地平行又可以垂直,只要收、发双方的天线保持相同姿势就行,平行则辐射水平极化波,垂直则辐射垂直极化波,因有足够的隔离度,还可共杆架设两副相互垂直的引向天线,使用起来十分方便。为避免相位关系更加复杂化,降低调整难度,通常折合振子平面要与横梁垂直。因为各振子长度都约为半个波长,振子中点恰好位于电波感应信号电压的零点,所以振子的中点能用金属螺栓和铝质横梁直接固定,不必绝缘,这样还能方便地泄放感应静电。若主振子采用半波对称振子,与馈线相接的地方必须和横梁保持良好绝缘,若采用半波折合振子,中点仍与横梁相通。金属横梁与端射方向上的电场极化方向垂直,因此对天线辐射场不会产生显著的影响。另外需要注意的是,由于天线一般架设在楼顶、阳台等室外环境,受风吹日晒雨淋后接口容易氧化生锈,影响信号的传输和天线的匹配,使收发效果变差,需用防水胶带提前处理,同时还应注意防雷。
虽然说八木天线结构并不复杂,但是若想做好做精也不是一件轻而易举的事,如果自行设计没有足够的把握,可以完全仿照工程理论书籍给出的尺寸,或者借助于一些现成的设计软件,如国外的yagi(下载地址 http://www.ve3sqb.com/)等,只需直接输入频率、单元数和振子直径,就能得到各个单元的最佳尺寸和位置,如图3所示,确保你也能制造出一副优秀的YAGI。理论归理论,只有实践才能出真知,怎么样,还不抓紧动手试一试!
八木天线分配器(双排定向天线制作)
许多人在成功的制作完定向天线後, 其野心也越来越大, 因为既然一个阵列的定向天线已经成功, 何不做做双排的定向天线呢? 没错! 我们就是要本著一颗庞大的野心, 朝著想要达到的目标前进, 这样我们的技术才会提升, 这也是业馀无线电玩家的精神.
只要你完成了前一个单元的实验144MHZ 九节八木天线, 那你要制作一个双排定向天线, 绝不是一件难事. 只要你有了分配器, 想要做几排定向天线都没问题.
两排定向天线合并, 中间一定要有一个分配器, 而两排定向天线的距离大约是天线本身主杆的80%~90%长, 而且分配器两端75欧姆的同轴电缆线要等长.
注意事项:
分配器两端的长度最好是奇数个电子上的四分之一波长, 当你算出物理上的四分之一波长天线长度(也就是第一单元所讲的四分之一波长的算法), 还要用此长度算出电子上的四分之一波长的长度, 来运用在75欧姆同轴电缆线的长度.
例如:天线频率144MHZ, 它的四分之一波长为 0.5 公尺(物理上的), 而我使用的75欧姆同轴电缆线规格为 RG-59, 而RG-59的速率因素为 0.66 (75欧姆同轴电缆线规格有很多种,其速率因素也不同, 请参考出厂规格说明), 所以我还要将刚刚算出的 0.5 公尺再乘上 0.66 , 所以求出在电子上的四分之一波长的长度为0.33公尺. 假设我所需要的电缆线从天线的供电点到T型接头的长度为1.98公尺, 这个长度刚好是6个电子的四分之一波长, 是个偶数, 而我们不要偶数倍, 我们要奇数倍, 所以我们把长度加到2.3公尺(这个长度是7个电子的四分之一波长), 让它成为奇数倍, 这样的效率才是最好的.
❿ 天线是谁发明的
1,波波夫(1859.3-1906.1.16),俄国人,发明家,无线电发明者,收音机即无线电接收机的发明者,他与马可尼各自独立发明了无线电。1877年,18岁的波波夫考入彼得堡大学数学物理系,后又转学到森林学院。在那里,他研究出了用电线遥控炸药爆炸。研究成功以后,同学们都叫他“炸药专家”。波波夫29岁那年,赫兹发现电磁波的消息传到俄国,他被强烈地吸引住了。他兴奋地说:“用我一生的精力去装设电灯,对广阔的俄罗斯来说,只不过照亮了很小的一角;要是我能指挥电磁波,就可以飞越整个世界!”第二年,波波夫就成功地重复了赫兹的实验。
2,在一次公开的讲演中,他提出了可以用电磁波进行无线电通信的设想。1894年,波波夫制成了一台无线电接收机,他第一次在接收机上使用了天线。这也是世界上的第一根天线。1895年5月7日,在彼得堡俄国物理化学会的物理分会上,波波夫宣读了论文《金属屑同电振荡的关系》,并且表演了他发明的无线电接收机。表演结束后,波波夫充满信心地说:“最后,我敢于表示这样一个希望,我的仪器在进一步改良以后,就能够凭借迅速的电振荡进行长距离通信”。几十年以后,这一天被定为“无线电发明日”。波波夫的论文和表演被有关刊物发表以后,立刻引起了全球学术界的关注。