大家一定都很熟悉，天線的英文名一般叫做Antenna。其實，它的另一個名稱叫Aerials。所謂Aerials，就是一條用來發(fā)射或接收無線電訊號的長導(dǎo)線。從這個名稱可以看出來，實驗家們在還沒有把天線發(fā)揚(yáng)光大之前，天線原來是什么樣子。

下面試著以「以古鑒今」的方式來了解天線，最主要的是希望從中可以看到天線的有趣實驗與動腦筋的精神，最后要簡略地介紹天線的發(fā)展歷史……

有趣的天線發(fā)明史

「威爾」發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線的妙處

我們一路回到最早期的無線電時代。在電力未發(fā)明以前，所有的機(jī)器都以煤油供應(yīng)，例如以煤油為動力的冰箱就是很好的證明。

早期有位實驗家，名叫「威爾」 (Whitfield Whire)，他發(fā)明的無線電發(fā)射機(jī)可以發(fā)出很大的火花，但訊號卻無法發(fā)射出去。實際上，他發(fā)明的發(fā)射機(jī)是以火花放電原理產(chǎn)生的無線電。但讓他最吶悶的是，試用了無數(shù)的方法，就是無法接收到這發(fā)射機(jī)所發(fā)射的訊號。后來是收到了，但訊號很弱。

為了更進(jìn)一步驗證電波是否可以穿過桌面，他把發(fā)射機(jī)擺在桌子底下；為了取得訊號，接收機(jī)被吊在桌子上方的天花板上。令他感到意外的是，吊著接收機(jī)的這一條導(dǎo)線，竟然使接收機(jī)的效率好了許多。因此，他就把吊著的導(dǎo)線留在那里。從此，他就稱這臺接收機(jī)為「無線電接收機(jī)」 (WIRELESS SET)，并且把這一份結(jié)果整理成一份報告，發(fā)表在美國的 QST 雜志上 (世界上最早的一份業(yè)余無線電雜志 )。

圖：赫茲的天線系統(tǒng)

天線的發(fā)展歷史

圖：單錐天線

隨著20世紀(jì)初電子管的發(fā)明和發(fā)展，這一時期開頭利用長波進(jìn)行通信。隨后發(fā)展到中波通信，并因電離層的發(fā)現(xiàn)。1924年前后，開始了短波通信和遠(yuǎn)程廣播。這一時期也建立了線天線的基本理論。

2、面天線時期（20世紀(jì)30年代初至50年代末）

二戰(zhàn)前夕，微波速調(diào)管和磁控管的發(fā)明，導(dǎo)致了微波雷達(dá)的出現(xiàn)，厘米波得以普及，無線電頻譜才得到更為充分的利用。這一時期廣泛采用了拋物面天線或其他形式的反射面天線，這些天線都是面天線或稱口徑天線。

此外，還出現(xiàn)了波導(dǎo)縫隙天線、介質(zhì)棒天線、螺旋天線等。戰(zhàn)后微波中繼通信、廣播和射電天文等應(yīng)用使面天線和線天線技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展、提高。這時期建立了口徑天線和基本理論，如幾何光學(xué)、口徑場法等，發(fā)明了天線測試技術(shù)，開發(fā)了天線陣的綜合技術(shù)。

3、大發(fā)展時期（20世紀(jì)50年代至今）

1957年，人造地球衛(wèi)星上天標(biāo)志著人類進(jìn)入了開發(fā)宇宙的新時代，也對天線提出了多方面的高要求，如高增益、精密跟蹤、快速掃面、寬頻帶、低旁瓣等。同時，電子計算機(jī)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代材料的進(jìn)展又為天線理論與技術(shù)的發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)。

1957年，美國制成了用于精密跟蹤雷達(dá)AN／FPS-16的單脈沖天線，達(dá)0.1密位；1963年出現(xiàn)了高效率的雙模喇叭饋源；1966年發(fā)明了波紋喇叭；1968年制成了高功率相控陣?yán)走_(dá)AN／FPS-85；1972年制成了第一批實用微帶天線，并作為火箭和導(dǎo)彈的共形天線開始了應(yīng)用。

近年來，還出現(xiàn)了分形天線等小型化天線形式，另一重要進(jìn)展時發(fā)展了天線的信號處理能力，理論上的進(jìn)展是：創(chuàng)立了矩量法（MOM），時域有限差分法（FDTD）和幾何繞射理論（GTD）等分析方法，并已形成商用軟件。在天線測量技術(shù)方面，發(fā)展了微波暗室和近場測量技術(shù)，研制了緊縮天線測試場和利用射電源的測試技術(shù)，并建立了自動化測試系統(tǒng)。

未來展望

來源：電子萬花筒

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