盘点那些著名的天线专利

大家好，这里是【射频学堂】。

今天我们一起来学习天线史上那些著名的发明。

富兰克林天线（1924 年发明）

今天在知识星球上一个同学咨询关于富兰克林天线的设计，说来惭愧，我还是第一次听说这种天线。提到富兰克林，大家第一印象就是美国那个雷雨天放风筝玩闪电的美国大科学家，但是这个富兰克林非彼富兰克林，富兰克林天线的发明者是英国的查尔斯・塞缪尔・富兰克林（Charles Samuel Franklin）。

关于 CS Franklin 的简介，我们在网站上还能搜到一些:

“查尔斯・塞缪尔・富兰克林 (Charles Samuel Franklin)，以 CS Franklin 的名义出版，是著名的英国广播先驱。富兰克林出生于伦敦，是 13 个家庭中最小的一个，并在西尔瓦努斯・P・汤普森 (Silvanus P. Thompson) 的指导下在英格兰芬斯伯里的芬斯伯里技术学院接受教育。1899 年毕业后，他加入了马可尼公司，在那里度过了他的整个职业生涯。他首先被派往南非为布尔战争提供装备，然后在俄罗斯待了 2 年。回到英国后，他发明了许多重要的无线电设备，包括可变电容器、联动调谐、可变耦合、同轴电缆和富兰克林振荡器。今天，富兰克林以他的短波天线富兰克林波束天线而闻名。从 1923 年和 1924 年马可尼公司的波尔杜站，他在南大西洋的游艇 Electra 上向 Guglielmo Marconi 发送短波传输。富兰克林还积极参与早期的电视开发。1935 年，受托人将亚历山德拉宫的一部分租给了 BBC，BBC 将其用作新 BBC 电视服务的制作和传输中心。富兰克林设计了它的天线，并于 1936 年从这个网站制作了世界上第一个公开的高清电视广播。”

而今天我们所要介绍的第一个天线专利就是 CS Franklin 在 1924 年申请的专利，专利号：242232，这个专利详细描述了 富兰克林天线的技术组成：为了确保与信号波长相比电长的类型的天线具有显着的定向效应，必须采取措施抑制来自沿天线的驻波形成的每个交替半波长的辐射。例如，图 2 显示了沿天线 A 存在的正常条件，信号波长的一倍半，曲线 B 显示了驻波的形成，而辐射的极坐标图则由六个点曲线 C。通过将天线的中心驻波段自身加倍，最终的极曲线被更改为图 3 所示的形式。或者，折返部分可以由等效的电气代替，例如带或不带并联电容器的电感线圈，基本上调谐到基本波长。以这种方式修改的天线越长或越高，方向效应就越明显。本发明可以应用于规范 226,246 中描述的类型的天线。

齐柏林飞艇天线（1909 年发明）

这款天线是由德国人 Hans Beggerow 在 1909 年提出的，发明专利号：German Patent Number 225204：机载接线图，标有两根长度不等的悬空线，在飞艇附近形成一个 Lecher 系统。

“Hans Beggerow 是德国的科学家和哲学家，他是第 14 步兵团上尉兼连长理查德・贝格罗 (Richard Beggerow) 和他的妻子凯瑟琳娜・妮・埃姆斯曼 (Katharina nee Emsmann) 的儿子。在 Stettin 的 Schillergymnasium 毕业后，他在柏林和弗莱堡的大学学习，在那里他获得了哲学博士。博士。随后，他从事各种实际职业，包括在纽约。从 1901 年到 1919 年，汉斯・贝格罗 (Hans Beggerow) 在德国海军陆战队无线电报科学技术部门工作，并以海军部议员的身份退休。然后他在哥廷根担任私人学者。他专攻认识论和哲学，很早就欢迎国家社会主义。除此之外，他开发了一种称为齐柏林飞艇天线的长线天线，其中使用长度为 λ/4 的带状电缆进行阻抗匹配。带状电缆不仅用作阻抗变换器，还用作配重，因此齐柏林飞艇天线可以像对称天线一样工作，无需接地。该天线于 1920 年代首次在飞艇（如齐柏林飞艇）上使用而得名。汉斯・贝格罗早在 1909 年就已经提交了相应的专利。”

饮料天线 Beverage Antenna（1920 年发明）

饮料天线，是由美国人 Harold H. Beverage 在 1920 年发明的，专利号为：US Patent Number 1381089：在实施我的发明时，我使用了一个水平的，最好是非周期性的天线，天线在平行于要接收的信号的传输方向的方向上延伸。该天线由分布式电容电感和电阻构成，其值使得所需信号在其中产生的电流从最靠近发射站的天线末端逐渐增加，在优选情况下，在距发射站最远的末端达到最大值.

八木宇田天线

（1926 年发明，专利号：69115，发明人：Hidetsugu Yagi 和 Shintaro Uda）

八木宇田天线是过去几十年来最常用的电视接收天线类型。它是最受欢迎和易于使用的天线类型，性能更好，以高增益和方向性著称。这个最常被用于电视接收的天线，我记得小时候电视机信号不好的时候，就去摇晃一下这个天线。

八木天线是由电场和磁场耦合的偶极子阵列。它在第二次世界大战中被盟国有效地用作雷达天线，然后在全世界广泛用作电视接收天线。这种非凡的结构允许将元件组合成一个高增益的单向阵列，而无需互连馈线。每个元件都是一块连续的金属片，中间没有绝缘体，具有高强度和简单的结构。与增益相比，天线的重量和风载荷也非常低。

布鲁斯天线

（1927 年发明，专利号：1813143，发明人：Edmond Bruce）

由于天线的物理尺寸，由本地辐射源提供的能量或从入射到天线上的波导出的能量在有源元件中产生彼此同相的电流。

斯特巴天线

（Ernest J. Sterba 在 1929 年发明，专利号：1885151）

本发明的一个目的是发射或接收在地球平面上具有比迄今实践更大的方向性的射频波。本发明的另一个目的是以极低的投影角发射或接收射频波。通过本发明，可以联合实现上述两个目的，从而使非常接近点对点通信的理论理想成为可能，其中在相关接收器处利用所有传输能量。本发明的再一个目的是在天线元件和它们相关联的平移装置之间传输能量，其能量损失相对较少，并且以比以前更简单和便宜的方式进行。

菱形天线

（Edmond Bruce 在 1931 年发明，专利号：2285565）

摘录：本发明的一个目的是使定向天线能够在相当大的波长范围内有效工作。另一个目的是确保相对高的接收或发射角度。本发明的另一个目的是使天线具有敏锐的选择性。另一个目的是与具有类似方向特性的先前天线相比，节省支撑结构的成本。本发明的再一个目的是区别不希望的水平投射能量。

闸机天线（George H. Brown 在 1935 年发明，专利号：2086976）

摘录：我知道高度不超过半波长的垂直天线系统可用于水平辐射。这种系统对于长波是令人满意的，但对于短波是有缺陷的。已经提出在交替的半波长部分之间反转相位，从而允许使用多个半波长部分。几个半波段的天线系统在单独隔离这些段的问题上存在实际困难。也有人提议使用具有绝缘杆和相位调整电路的水平天线元件，但这种系统存在严重的结构和电气困难。我提出的新颖布置可用于克服这些困难，同时提高辐射效率。

折叠偶极天线（Philip S. Carter 在 1937 年发明，专利号：US2283914）

摘录：虽然偶极子具有足够宽的调谐特性，可以在诸如电视中使用的频带上提供令人满意的传输和接收，但已经发现，当这种类型的半波天线与任何传输线相匹配时在已知的普通方式中（如通过使用并联阻抗元件，或传输线的扇形和分接，或通过使用线的四分之一波段），偶极子的调谐特性变得非常窄并且不足用于现在通常用于电视目的的频段。作为对半波偶极子进行的测试的结果，

同轴天线（Arnold B. Bailey 在 1937 年发明。专利号：US2184729）

摘录：本发明的一个目的是产生最大强度的未失真无线电场。本发明的另一个目的是消除来自传输线和与天线系统相关的其他辅助设备的辐射。本发明的再一个目的是在实践中确保与相应理论特性相同的天线方向特性。本发明的另一个目的是在同轴线系统中防止在护套的外表面上建立电流。

蝴蝶偶极天线

 美国专利号：2175253 年份：1938 发明人：Philip S. Carter

摘录：本发明涉及一种短波天线系统，其目的之一是提供一种简单形式的短波天线，其阻抗对频率特性比简单偶极子类型的天线宽得多。

缝隙天线

 英国专利号：515684 年份：1938 发明人：Alan Dower Blumlein

摘要：高频传输线也用作辐射器，由一根铜金属导电管 1 组成，如图 1 所示，带有一个纵向槽 2。该管形成“磁通量传输通道”，相当于一条有电感串联，并联有电感元件和电容元件的线路。高频信号电流可以通过线圈 4 或通过连接在槽上的引线 4a 馈送到线路，并由线圈 5 引出。槽上的磁通泄漏可以通过板 6 进行调节，图 2 或者可以调整槽的大小，将线路调到工作频率，如图。3 和 5. 该管可用作发射天线，在与其长度成直角处产生最大辐射，而轴向辐射相对较小。它相当于一个单圈环路或帧，长度为一个波长。进料可以在中央或在一端。如图 6 所示，管 7 由空心桅杆 8 支撑在电压节点 9 处，并在距离为半波长的点 10、11 处被馈送信号能量，从桅杆向上引出的引线作为如图 7 所示。直径为 6 到 12 英寸的管适用于传输 5 米的波长，尽管具有多个插槽的更大直径的管可用于覆盖较宽的频率范围.

角反射天线

美国专利号：2270314

年份：1940

发明人：John D. Kraus

本文来自微信公众号：射频学堂 （ID：RF_Center），作者：RF 小木匠

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