業(yè)界都知道,雙極或單極金屬天線的長度至少要達(dá)到所對應(yīng)的信號波長的八分之一,這樣才能發(fā)送出足夠的能量。對于千兆赫(GHz)級的信號 傳輸(主要是移動通信信號)來說,信號的波長通常處于15厘米到30厘米之間,從而限制了發(fā)射接受天線的小型化,而與此同時(shí),硅芯片卻越來越小,所以有必要讓天線也越來越小。
現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)找到了一種能夠減小GHz天線尺寸的方法,而且只需要修改一種已經(jīng)存在的技術(shù)就可以了,這項(xiàng)技術(shù)中使用的天線是用電介質(zhì)材料或絕緣 材料制成的,而不是通常使用的導(dǎo)體。在一個(gè)概念試驗(yàn)中,英國劍橋大學(xué)和特丁頓國家物理實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以在減小GHz天線尺寸的同時(shí)而不會給信 號傳輸帶來明顯的損失,而這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中他們所使用的天線材料是電介質(zhì)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在本月的《物理評論快報(bào)》雜志上。
但到現(xiàn)在為止,沒人能完全理解為什么在介電材料的一端施加信號時(shí),介電材料會發(fā)射電磁波。麥克斯韋方程解釋了導(dǎo)體中的高頻電子流動能夠產(chǎn)生電磁波,但為什么沒有電子流動的絕緣材料也會發(fā)出電磁波?卻并不能從中得到答案。
Marconi 1900年的專利給了21世紀(jì)的工程師靈感
這個(gè)研究小組的負(fù)責(zé)人是劍橋大學(xué)的工程師Gehan Amaratunga,他是在技術(shù)歷史之中尋找到現(xiàn)在的靈感的。他們特別指出了Guglielmo Marconi(伽利爾摩·馬可尼(1874-1937),意大利無線電工程師,企業(yè)家,實(shí)用無線電報(bào)通信的創(chuàng)始人)1900年在英國申請的著名專利 (7777號專利:調(diào)諧式無線電報(bào))中的一個(gè)有趣但鮮有人關(guān)注的細(xì)節(jié)。其中描述了一個(gè)連接到一根天線的發(fā)射器,而該天線又連接到了一個(gè)線圈上。該線圈一段懸空,而射頻信號則被提供到線圈的中間。盡管違反直覺,火花發(fā)生器和天線之間的這種非對稱的耦合允許所述RF電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶泡椛?。研究人員意識到正是這 種非對稱性(或稱“破碎的對稱性”,借用于量子理論)能為馬可尼發(fā)射器的生成的電磁波提供解釋。