亚洲卫视 > 入门手册
针刺式天线的设想
日期:2016-4-8 8:13:29 阅读:   来源:孙庆利

针刺式天线的设想是基于尖端放电的原理,大家知道电有尖端放电的效应,所谓尖端放电就是:导体尖端的电荷特别密集,尖端附近的电场特别强,就会发生尖端放电。这种在电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电。具体来讲就是在电场作用下,物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端),等电位面密,电场强度剧增。也就是说在尖点处的面积趋向于零,电场强度趋向于无穷大。当电荷密度达到一定的量值后,电荷产生的电场会很大,以至于可以把空气击穿(电离),而产生气体放电。

尖端放电的特点有:在导体的带电量及其周围环境相同情况下,导体尖端越尖,尖端效应越明显。这是因为尖端越尖,曲率越大,面电荷密度越高,其附近场强也就越强。在同一导体上,与曲率小的部位相比,曲率大的部位就是尖端。因此,设备的边、棱、角相对于平滑表面,管道的喷嘴相对于管线,细导线相对于粗导线,入的手指相对于背部等等,前者都可认为是尖端,都容易产生尖端效应。

笔者设想在发射天线棒上布满针刺可以利用尖端放电原理使得天线上的各个尖端的电荷密度增强,电场极大地增强,随即发生尖端放电效应,从而提高发射效率。根据天线的互易原理(所谓天线的互易原理是说:天线在发射与接收状态下所测得的参数是相同的。即同一副天线用作发射和接收时,其基本特性保持不变。因此在天线的讨论中不特别注明是发射天线或是接收天线,统一采用发射天线的分析方法处理。以八木天线发射为例,当天线振子、引向器和反射器上布满针刺后,由于尖端放电的效应就使得在各个尖部的电荷密度极度增强。电荷产生的电场也极大并发生尖端放电,从而完成强发射。这在日常生活中我们可以看到碎玻璃渣在太阳的照耀下有尖端的渣子会发出耀眼的光,这一现象说明了光也存在类似尖端放电的效应。其实光波也是属于无线电波的一种,所以从原理上讲其他电磁波也会有这样的效果。并因此推广到其他电磁波的发射效果上,应该是可行的。

另外,当针刺都朝一个方向时,天线的方向性应该是有所增强的。天线的方向性越强其抗干扰性也就越强。再者,当天线棒上布满针刺后,天线的表面积也会增大,因此等效于天线棒增粗,从而天线的工作频带宽带也相应的加宽。再者,由于天线的波长缩短效应与制造振子天线两臂导体的粗细有关,导体越粗,振子天线两端的分布电容也就越大(这种现象称作末端效应),波长缩短效应就越明显。所以,随着天线导体的增粗,天线的横向尺寸(即振子、引向器和反射器的长度尺寸)也可以相应地缩短。这样就使得天线的总尺寸减小。

由于笔者的条件有限,不能实验此天线的效果,所以还要有关的天线专家和天线爱好者做实际验证。在这里笔者只是提出一个设想,以抛砖引玉。