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天线历史的简述
JACK RAMSAY
看看天线开发中的重大事件。
十九世纪的电线天线
1842年，有线电报的发明者，美国新泽西州普林斯顿自然哲学教授约瑟夫·亨利（Joseph Henry）发明了线天线，这并不奇怪。亨利发现，在上层房间的电线中“投掷火花”，发现电流在地下30英尺以下的并联电路中接收到电流，使他们的需求变得更加强大。从他的研究到他家屋顶的垂直电线他发现了7-8英里远的闪电。亨利还引发了一条从他的实验室到他家的电报线，并将线圈中的磁针连接到距离220英尺远的无线电线上。后来的实验可能会将范围扩大到半英里。
由远程放电引起的检测针的磁化不总是在相同的方向上。亨利推断“存在一个方向的主要放电，然后几个反射”的行动是向前和向后的，每一个都比前面的更弱，直到获得平衡。“他后来评论说：”因为这些是电流的结果他们必须在周围空间产生一系列加号和减号运动，类似于与起伏不相同的运动。“1842年，他曾经”推测，在这种情况下，运动的扩散几乎与燧石的火花相当在光照的情况下是钢。“显然，约瑟夫亨利发现了电磁波。甚至提出了光波这种类型的想法。
1875年，爱迪生发现键击已经辐射到一定距离，并于1885年使用
垂直，顶部加载的接地天线获得专利的通信系统（图1）。他还建议使
用俘虏气球支持长丝。类似于爱迪生的天线系统在1882年被A. E. Dolbear使用，当时他成功地并且有些神秘地成功地将代码甚至语音传输到了很大范围，据称是通过地面传导。然而，在一次实验中，他实际上是在飞行第一个风筝天线。大约在同一时间，爱尔兰教授C。 F. Fitzgerald计算出一个回路会辐射并且连接到电阻的电容会以VHF辐射（无疑是由于导线连接导线的辐射）。
1887年，H.赫兹系统地发射，处理并接收无线电波。他用一个平衡或偶极天线连接到一个作为发射器的感应线圈和一个包含作为接收器的火花间隙的单圈回路（矩形）。他通过滑动球对偶极子进行调谐，并通过增加串联电感和并联电容来获得“共鸣共振”，并在环路中检测到更高的模式。他还发明了平行，导线的平面光栅，并建立起来。两极分化的基础。
1897年，英国利物浦物理学教授奥利弗·J·洛奇（Oliver J. Lodge）在天线方面取得了四项重大进展。 1）将偶极子做成双锥形（图2），2）插入中心加载线圈，3）将可调谐LC电路耦合到天线电路，以及4）通过增加一个“平衡”天线水平电容偶极臂。这些贡献产生了匹配，“调整和减少地面损失，并占据历史重要位置。 Lodge甚至在语言中增加了“阻抗”一词。马可尼不得不将洛奇的调谐技术增加到他的垂直接地天线上（无论有无顶电容），以避免干扰问题。
1889年提出了相控阵：1）芝加哥出生的悉尼乔治布朗，2）詹姆斯Erskine-Murray博士，FIRE，苏格兰无线电先驱和M arconi助手。第一个成功的双元素（接收）阵列没有然而，直到1906年才出现。
在下一部分中，将给出十九世纪末期微波天线的一个帐户，并且将显示多少基本准光学（另一个由于Lodge的词）天线和技术被开发出来，并被遗忘了40年。
十九世纪的微波天线
抛物面反射镜，透镜，喇叭天线和波导辐射器在1900年以前用于微波。1888年，赫兹用圆柱抛物面天线展示了66厘米“电波”的光学特性。赫兹发现了棱镜棱镜的折射率，导致洛奇和霍华德在1899年构建了一个101厘米的球面透镜。在九十年代，里吉使用了从2.6到
图1.爱迪生的天线（1885年）。
图2. Lodge用于电波电报的调谐双锥天线（1897年）。
21.4厘米的圆柱形反射器。 1895年，Righi的一名学生Marconi成功地在25厘米的抛物面天线之间发出信号。在印度，Bose制造了一个5毫米至2.5厘米的硫磺透镜用于发射，并使用喇叭天线接收，探测器为半导体具有偏置电压的结器件！
Lodge和Bose都使用开放式波导散热器，7.5和20厘米的Lodge和5毫米到2.5厘米的Bose。 1900年，弗莱明展示了一个矩形波导馈源和一个20厘米的石蜡透镜。
由于对1888-1900年先驱者所取得的进展的认识不足，在此向他们致敬，提供的天线设计数据依然存在。
本系列的第三部分将描述。早期火花无线电报的一些天线，1900-1909。
1900年至1909年的早期火山无线电通信天线
20世纪1901年12月12日，马可尼在大西洋上发出信号，吉祥如意。他使用了15千瓦，波长为366米（820千赫兹）。图1显示了英国的发射风扇单极天线.48米高的天线相距60米。在纽芬兰，紧急风筝天线收到了第一批信号。到1904年，英国天线已成为带有伞形导线的金字塔形单极（图2），频率为70 kHz。 1905年，加拿大天线为图3的电容结构，频率为82 kHz。有200个径向，每个1000英尺长，180英尺的高度。请注意，在几年内，频率下降了十倍。
自从他1895年的厘米波传播以来，马可尼一直相信指挥沟通的优越性，他的大部分时间都致力于追求这一目标。 1906年，他利用他的“弯曲天线”在地面上获得了长波方向性的测量值（图4）。所示的地波天线方向图可能是有史以来发布的第一个测量的极坐标图。弯曲的天线后来演变成Alexanderson多调谐天线，饮料天线，Vee天线和布鲁斯或菱形天线，更不用说现代表面波天线了。马可尼在正确的时间做出正确的创造性贡献的本能总是有天才的印记。
在意大利，其他人对指向性也很感兴趣，J. Stone Stone和美国的DeForest也是如此。1906年，SG Brown在1899年提出建议之后，Artom在意大利发布了一个成功的用于接收的相控天线对的描述（图5） 。在接下来的一年里，贝利尼和托西表明，通过使用两个正交配对的集总电路“测角仪”，无需天线旋转就可以进行测向。后来，在1912年，美国的Prince制定了B-T天线的闭环版本（图6）。当时使用的长波阻止了阵列所需的半波间距的使用，这种间隔在大约20年后消失了。
在十年结束时开始出现地面系统。这些通常由径向线扇形成一圈埋入的螺栓板形成一个圆柱体。实际测量证明，这些接地系统降低了天线的接地损耗电阻。泽内克在1907年发表的一篇经典论文介绍了沿着地面 - 空气界面传播电磁波的理论。
本系列的第四部分将介绍高功率长波无线电报天线的持续发展，以及第一次世界大战期间发起的短波反射器的重大回报。
图1.风扇单极（Marconi，1901）。
图2. 70 kHl金字塔形短截线天线上
的伞形导线（Marconi，1904年）。
图3.#39;82 kHz的电容天线（Marconi，1905年）。
图4.首次测量的极坐标图：
马可尼弯曲天线的模式（1905年）。
图5.相控天线（Artom，1906年）。
图6。 正交环流天线通过测角
方向（Beilinl和Tosi，1907; Prince，1912）。
1910-1919年和平与战争天线
1910 - 1919年期间，建造了许多大型低频高功率天线。 1911年，阿灵顿的“弗吉尼亚无线电”开始建设。一个600英尺高的桅杆和450英尺的桅杆（降低了资金的高度！）支持一个355英尺长的两段和一段240英尺的“平顶”天线，其中心是导向线。固有频率为137 kHz。该电站于1913年投入使用，配有一个100 kW火花发射器和一个35 kW电弧发射器。在这一天，可靠的全球通信是不可能的。这很有趣。第一次世界大战对这种情况的影响。
1919年7月19日，哈拉登·普拉特和乔治·克拉克在北卡罗来纳州门罗选择了一个“世界上最强大的台站”（由于结局永远不会完成）：海军天线将得到支持。由20个砖瓦烟囱，500英尺高，合同被放置在南部的许多砖厂。重复的电弧发射机，每个2兆瓦（平均功率，相信与否）将被安装。
然而，在1917年，在新泽西州新不伦瑞克的马可尼车站以22kHz的频率运行“平顶”天线。 H.饮料公司已经描述了5000英尺times;600英尺的平顶由13根400英尺高的桅杆支撑，并且沿着长度的六个点“多次调整”，以提高效率。 E.F.W.Alexanderson的G.E.（图1）引入了“多次调谐”。
英国威尔士的加拿云山上还有一个方向平台，它长3600英尺，宽500英尺。将400英尺高的10根钢管桅杆排列成四排相距900英尺的3根，2根，2根和3根桅杆。每套桅杆使用四套7根3英寸钢丝绳。每个桅杆的下半部分直径为3英尺6，上半部分的直径为2英尺2，建成15英尺的区域。每个停留区块是一个12英尺的混凝土立方体，重达97.tons。
FFG.1.多重调谐天线（Alexanderson，1917）。
图2.聚焦天线的抛物面反射器（Marconi，1916-1921）。
美国和当时的大英帝国都打算在第二个十年的开始阶段建立全球覆盖范围的全球范围的交流发电机或雷达VLF以及上述类型的巨大天线。这两个项目都是在实现之前注定的，I）世界战争，2）马可尼和富兰克林的短波实验。
在1916年的意大利，马可尼“利用非常短的波浪结合反射器进行某些战争目的”（安全通信），返回了由压缩空气中的火花产生的2米和3米的波长。他描述了天线。 “所使用的反射器是由许多调谐到所用波形的条带或导线制成的，这些反射器安排在圆柱形抛物线上，天线在焦线上（图2）。发射反射器的布置使得它可以旋转，并且在接收器上远处研究效果。“使用了高达3％波长的孔径，并且测得的图案与计算的图案一致。
1917年，使用3米波长和2米times;1.5米的光圈，马可尼和富兰克林获得了超过20英里的距离;接收器是非定向的。 1919年，富兰克林开始使用真空管发生器，以适应15米波的选择。在英格兰和爱尔兰之间的一艘邮船上接到演讲，飞行距离为78英里。从伦敦到伯明翰的一个链接接下来取得了97英里范围内的成功双语演讲。马可尼观察到“重要的事实。 。 。信号强度没有迅速下降“，超出了实验的范围。这些结果和他的常见见解导致了重大进展：1）在20年代抛弃了用于HF波束通信的长波计划，2）在1932年发现了对流层散射通信。
这里有太多的空间用来描述马可尼如何通过1916年到1920年的短波的关键性实验来摧毁自己的长波无线电报，在这第二个十年里，其他有趣角色的天线发展必须延续到这个故事在下一节中介绍。
1910-1919年和平与战争时期的天线（续）
除了上节所述的长波发展和短波研究之外，1910-1919年期间，无线电技术在新领域的蓬勃发展。航空无线电，包括语音通信和导航定位，从一个合适的开始（图1）成立。到1919年，美国的海军NC-4型飞机和英国的R34型飞机已经成功地进行了无线电辅助跨大西洋飞行。图2向长岛民表示，R34在苏格兰的Mineola登陆。
船舶和潜艇（图3）采用英国海军推出的笼型天线。 1918年美国。海军发现潜艇淹没在2英尺1英尺处可以长距离接收高功率长波传输。
无线电遥控船舶，鱼雷，飞机和无人机源于这十年。 Hammond和MD eissner早在1912年就发布了海洋应用（图4），而Cooper-Hewitt和Sperry在1915年推出了导弹的陀螺稳定装置。在测向方面，180度模糊性被使用感应天线。在第一次世界大战期间，双方广泛使用DF进行拦截。定位和跟踪船只，飞机，飞船和部队的动作。
随着真空管的问世，这款久经考验的无线电话已经达到了实用性。 1910年，Caruso的声音由DeForest播出，他也在1916年播出选举公告。同一年，音乐在纽约新罗谢尔每天播出（星期日除外）。 1919年，威尔逊总统从和平会议返回的海域播出。在欧洲，De Donisthorpe上尉在191 7进行了广播，而Marconi公司在1919年进行了测试。所有这些预备都将导致广泛的天线工程在1920年代（下一节）进行广播传输和接收。
进行长波接收天线实验以改善SIN比并减少干扰。长的导线天线被放置在地面上，或被埋藏或浸没在淡水中。在地面上，Weagant的细线圈和Alexanderson的直线（图5）包含频率，相位和幅度控制电路，这些电路可能会产生零点和方向性。据称地下天线可以减少静电。 1917年，Hoyt Taylor中尉表示，淡水天线比地下一个天线好十倍。在战争中，使用电力蜂鸣器的地下信号提供通信，从前方通信到后方1000-3000码。
图1.飞机发射器和天线（1910年）。
图2。 跨大西洋无线电日志的飞船R34（1919年）。
图3.潜艇上的笼式天线（1915年）。
图4.用于船屋控制的遥控天线（1912年）
图5.（a）定向环形天线（Weaaant，World Wair）（b）方向偶极子阵列（Alexanderson，第一次世界大战）。
图1. 1920年代初期（FICA）的MF广播和LF通信天线。
图2.70 MHzparabolas或河口信标（富兰克林，1920）。
图3.使用富兰克林阵列的灯塔信标（1921年）。
图4. HF富兰克林阵列（1924年）。
下一部分将介绍20世纪20年代的战后天线工程，当时马可尼 - 富兰克林HF波束天线捕获了长距离通信领域，并在整个文明世界的屋顶和后院广播天线。
1920年 - 1929年的辐射时代
可以看出1920-1929年间系统工程的到来。 天线开始采用适合其应用的专用fo#39;rms。 因此，发展可能按照应用领域进行分类，尽管总是发生交叉施肥。lt;
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