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        淺談"天線和通信歷史"

        2022-01-06 來源:微波射頻網 作者:94巨蟹座少年 字號:

        學個Antenna是以天線仿真和調試為主,理論原理為輔干貨天線技術專欄,包括天線入門知識以及各類天線的原理簡介、仿真軟件建模、設計、調試過程及思路。如有想看到的內容或技術問題,可以在文尾寫下留言。

        天線是在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件,它可以把傳輸線上的導行波,轉換成在自由空間中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。

        天線和通信歷史表

        年代

        歷史事件

        參與者

        1844年

        電報電子通訊的開始

        莫爾斯

        1864年

        麥克斯韋方程無線電波原理與電磁頻譜

        詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

        1866年

        第一條橫跨大西洋的電報電纜

         

        1876年

        長途電話有線模擬通信

        亞歷山大·貝爾

        1887年

        第一個天線

        赫茲

        1897年

        第一個實用無線(無線電)系統

        馬可尼

        1901年

        第一臺跨大西洋電臺

        馬可尼

        1920年

        第一個廣播電臺,第二次世界大戰雷達的發展,喇叭、反射鏡和陣列天線

         

        20世紀50年代

        廣泛使用的廣播電視

         

        20世紀60年代

        衛星通信和光纖光學

         

        20世紀80年代

        隨著移動電話的廣泛使用,無線技術重新煥然一新

         

        天線在通信領域的應用最為廣泛,但在地球存在的45億年中,現代人類只存在了20萬年,而包括無線通信在內的電子通信僅僅才發展了200。

        在這個歷史進程中,有三位不得不提的先驅者:麥克斯韋,赫茲和馬可尼。

        從左到右依次為:麥克斯韋,赫茲,馬可尼

        電磁波的數學和物理基礎是由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在1864年提出的,現在稱為麥克斯韋方程組,就是下面這個東西:

        可以看出,如果變化的電場產生變化的磁場,變化的磁場再產生變化的電場,電場、磁場都將以波動的形式在空間中傳播,這就是電磁波。麥克斯韋正是從公式中預言了電磁波的存在??上溈怂鬼f英年早逝,1879年,48歲時的他死于胃癌。

        赫茲驗證電磁波存在的實驗是在1887~1888年間完成的。他根據麥克斯韋理論電擾動能輻射電磁波和電容器經由電火花隙會產生振蕩原理,設計了一套電磁波發生器。

        第一個完整的無線電系統,由赫茲于1886年建造和測試。它包括偶極子天線和環形接收天線

        為了探測電磁波的存在,他將一根銅絲彎成環狀,其兩端各連一個金屬小球,然后將裝置靠近電磁波發射器擺放。經過反復地調整環的位置以及小球的間距,終于在兩個小球間閃出電火花。1894年,赫茲因為敗血癥在波恩去世,享年37歲,又是天妒英才!

        跨大西洋無線電連接中,馬可尼在500 kHz頻率下首次使用的扇形單極發射天線

        赫茲去世的同年,馬可尼剛滿20歲。有一天,他偶然讀到了電氣雜志上赫茲的實驗介紹和論文。“電磁波可以用于通信”,這個想法如同發現新大陸般讓他激動不已。于是,他馬上回到家中進行相關實踐操作。短短兩年時間,馬可尼如愿在1896年6月2日申請到了自己的無線電專利,當時名為“發射電脈沖和信號及其設備的改進”。前文三大先驅者合圖中最右邊那張就是馬可尼與自己的發明合影。

        1897年,馬可尼在倫敦成立了自己的無線電報公司,很快,無線電報被應用于遠洋航海業。1909年,馬可尼榮獲了諾貝爾物理學,此后的馬可尼又陸續在短波通信、遠距離定向通信、微波無線通信及雷達領域取得了不少的成就,因此后人給馬可尼冠以“無線電通信之父”這個稱謂。

        漫漫歷史長河之中,一代又一代科學家辛勤地耕耘,嘔心瀝血地推動著人類社會的發展和進步?,F如今,老百姓日常工作生活離不開基站,終端電子產品;科學家實施探月工程,宇宙觀測探索,也都離不開天線君的默默奉獻。

        當莘莘學子在課堂觀看具象的電磁波動圖時,能否想到赫茲為了驗證它的存在而做出的卓絕而又富有創新性的工作?當我們用著各種仿真軟件建模、掃參時,能否體會到眾多理論學家為了在當時那個計算機并不發達的年代設計出各種性能良好的天線,通過雙手構建起了天線原理的基石和大廈?

        以上便是要給大家分享的內容,希望對大家有所幫助~~

        大家持續關注“微波射頻網”,后續精彩不斷~

        本期原創工程師:94巨蟹座少年

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