從George Brown到今天:轉盤天線的演變如何改變無線通信?

轉盤天線,或稱作交叉偶極天線,是一種由兩個相同的偶極天線以直角相對地安裝並以相位正交的方式供電的無線電天線。這種設計的結果使其能夠以兩種不同模式運作,並廣泛應用於不同的無線通信系統中。

轉盤天線的歷史

轉盤天線的發明歸功於喬治·布朗(George Brown),他於1935年首次提出這一概念。此後不久,在1936年的文獻中,這項技術得到了進一步的描述,隨即便在無線電領域中廣受歡迎。

從那時起,轉盤天線就因其出色的性能和多樣的應用而廣受青睞。

轉盤天線的特徵

轉盤天線能夠以正常模式和軸向模式運作。

正常模式

在正常模式下,天線以其軸線垂直方向輻射出線性偏振的無線電波。這種輻射模式接近全向,但其輻射圖案呈「三葉草狀」,在偶極的兩端會有四個小的輻射峰值。

正常模式轉盤天線在廣播中仍有重要地位,特別是在VHF和UHF頻段的FM與電視廣播中。

軸向模式

在軸向模式下,天線則輻射圓極化的無線電波,其中位於一側的輻射為右手圓極化,而另一側則為左手圓極化。這種設計特別適合於衛星通信,因為圓極化不會受到天線在空間中相對方向的影響。

供電技術

對於轉盤天線運行所需的兩個偶極的驅動信號,必須以相等的幅度和90度相位差進行供電。通過利用合適的供電技術,包括以二路分配器來分配RF信號,來實現這一需求。

這是實現轉盤天線高效能的關鍵因子。

轉盤天線的應用

堆疊陣列

布朗在他的專利中描述了通過垂直堆疊多個轉盤天線以創造一個高增益的全向線性偏振天線的做法,這種技術目前仍然被用於廣播領域。

蝙蝠翼或超轉盤陣列

隨著時間的推移,轉盤天線的形狀被改進,例如改用寬形元件來擴展天線的帶寬,這便產生了蝙蝠翼天線。當今的電視廣播中,這一形狀的天線經常被應用,特別是在VHF或UHF頻段中。

航天器天線

圓極化技術還被廣泛應用於航天器(如衛星和飛彈)通信中,這是因為其不受天線相對方向影響,符合天體運動的需求。

技術進展與未來展望

自喬治·布朗發明轉盤天線以來,這項技術持續演變,並在電信及航天領域中發揮了重要的作用。未來,隨著無線通信技術的持續發展,轉盤天線仍有潛力提供新的解決方案。

在無線通信技術的進步中,轉盤天線的適應能力與創新潛力令人矚目。

在無線通信的未來,我們該如何創新與適應,以滿足日益增長的需求與挑戰?

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