天线发展简史
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据美国防务新闻网的报道,今年5月美国将发射新的GPS IIF卫星,将有效缓解GPS 卫星不足的问题。
与此同时新一代GPS III卫星研制也获得巨大进展,该卫星彻底实现了军码和民码的分离,为屏蔽民码大开方便之门,这意味着那些利用GPS民码制导的武器将可直接被掐断定位信号。
美国早期的卫星定位耗时太长,只能是给核潜艇定位用用。
长期以来,判别敌我位置就是各国军队迫切渴求的能力。
在古代即使是绘制粗糙的地图也是将领们的无价之宝,到了近代出现了绘制等高线经纬度的高精度地图,随着1957年苏联Sputnik-1人造卫星发射成功,人类的眼光又投向了天际。
1958年,美国海军开始研制子午仪卫星定位系统,1960年开始发射卫星并于1964年正式投入使用。
尽管这个为核潜艇开发的定位系统具有诸多弊端,如无法确定高度信息,定位时间长,无法连续导航,无法提供高度信息,难于修正电离层延迟误差等,但对比传统定位方式已经是一场革命了。
美国海军对此不足提出了Timation计划,试验了星载原子钟,Timation计划为海军舰艇尤其是核潜艇提供低动态的2维定位服务;同期美国空军提出了621B计划,使用伪随机码为基础的测距原理,621B计划为空军提供高动态3维服务。
1973年美国国防部将海空军的方案合二为一,建立国防导航卫星系统(DNSS),这是现有GPS正式的源头。
此后不久,DNSS改名为Navstar,即授时和测距导航卫星或者说是全球定位系统(Navigation Signal Timing and Ranging/Global Positioning System),后来简称GPS。
但是授时功能始终是GPS的核心功能之一,这也是从CDMA通信到电力系统都大量采用GPS的重要原因。
由中国生产的民用GPS接收机,这些都受到SA技术的限制。
GPS的测试阶段最初的GPS计划将24颗卫星分置于夹角120°的三个轨道面上,每个轨道面上8颗卫星,这样的轨道设置保证地球上任一点能观测到6~9颗卫星,从而实现足够的定位精度。
世界航天发展简史世界航天发展简史探索浩瀚的宇宙,是人类千百年来的美好梦想。
我国在远古时就有嫦娥奔月的神话。
公元前1700年,我国有"顺风飞车,日行万里"之说,还绘制了飞车腾云驾雾的想像图。
外国也有许多有关月亮的美好传说。
自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来,到1990年12月底,前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭,修建了10多个大型航天发射场,建立了完善的地球测控网,世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。
其中包括3875个各类卫星,141个载人航天器,111个空间探测器,几十个应用卫星系统投入运行。
目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天,有12名航天员踏上月球。
空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。
到上世纪末,已有5000多个航天器上天。
有一百多个国家和地区开展航天活动,利用航天技术成果,或制定了本国航天活动计划。
航天活动成为国民经济和军事部门的重要组成部分。
航天技术是现代科学技术的结晶,它以基础科学和技术科学为基础,汇集了20世纪许多工程技术的新成就。
力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。
这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透,产生了一些新学科,使航天科学技术形成了完整的体系。
航天技术不断提出的新要求,又促进了科学技术的进步。
一、火箭技术箭,用泵来强制输送推进剂,以及用仪器自动控制火箭等,都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。
戈达德博士在1010年开始进行近代火箭的研究工作。
他在1919年的论文中提出了火箭飞行的数学原理,指出火箭必须具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。
他认识到液体推进剂火箭具有极大的潜力,1926年3月他成功在研制和发射了世界上第一枚液体推进剂火箭,飞行速度103km/h,上升高度12.5米,飞行距离56米。
绪论一、电磁学发展史简述1概述早期,由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。
这两个实验现象,加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设,奠定了电磁学的整个理论体系,发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现,使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来,洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应,统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上并没有原则的区别。
一般说来,电磁学偏重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律;经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,研究电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题,也可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学。
2电学发展简史“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的,在中国则是从雷闪现象中引出来的。
自从18世纪中叶以来,对电的研究逐渐蓬勃开展。
它的每项重大发现都引起广泛的实用研究,从而促进科学技术的飞速发展.现今,无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。
随着科学技术的发展,某些带有专门知识的研究内容逐渐独立,形成专门的学科,如电子学、电工学等.电学又可称为电磁学,是物理学中颇具重要意义的基础学科。
WEIBO TONGXIN JISHU微波通信技术(microwave communication techniques) 微波通信是指利用波长为1米~0.1毫米(频率为0.3~3000吉赫)的无线电波进行的通信。
包括微波视距接力通信、卫星通信、散射通信、一点多址通信、毫米波通信及波导通信等。
微波通信特点是:频率范围宽,通信容量大,传播相对较稳定,通信质量高,采用高增益天线时可实现强方向性通信,抗干扰能力强,可实施点对点、一点对多点或广播等形式的通信联络。
它是现代通信网的主要传输方式之一,也是空间通信的主要方式。
微波通信在军事战略通信和战术中占有显著的地位。
微波按照波长可分为分米波、厘米波、毫米波和丝米波,其中部分波段用一些常用代号来表示(见表)。
L以下频段适用于移动通信。
S至Ku波段适用于以地球表面为基地的通信,其中,C波段的应用最为普遍。
60GHz的电波在大气中衰减较大,适用于近距离的保密通信。
94GHz的电波在大气中衰减很小,适合地球站与空间站之间的远距离通信。
系统组成及工作原理微波通信系统由发信机、收信机、多路复用设备、用户设备和天馈线等组成(见图1)。
其中发信机由调制器、上变频器、高功率放大器组成;收信机由低噪声放大器、下变频器、解调器组成;天馈线设备由馈线、双工器及天线组成。
图1微波通信系统组成其工作原理是:用户设备把各种要传输的信息变换成基带信号或把基带信号变换成原信息。
多路复用设备可使多个用户的信号共用一个传输信道。
调制器把基带信号调制到中频(频率一般为数十至数百兆赫)上,也可直接调制到射频上。
解调器的功能与调制器相反。
上、下变频器实现中频信号与微波信号之间的频率变换。
高功率放大器把发射信号提高到足够的电平,以满足在信道中传输的需要。
百瓦以下的设备中,功率放大器采用固态微波功放;当射频输出电平在百瓦以上直至数十千瓦时,通常采用行波管或速调管放大器。
低噪声放大器用于提高接收机的灵敏度,主要采用微波低噪声场效应管放大器。
基站简史本文来源:网优雇佣军自上个世纪70年代末移动通信网络诞生以来,移动基站已经陪伴人类40年了,为人类社会带来了空前的变革,但你知道它的故事吗?1G:基站的由来移动通信网络部署始于上个世纪70年代末,我们称之为1G时代,当时基站的英文全称叫Base Station,简称BS,直译过来就是“基站”,这一叫法一直延续到今天。
1G时代多种标准林立,但主要有两大主流制式AMPS和TACS。
TACS基站(爱立信1G模拟基站RBS883)1987年,我国在河北秦皇岛和广东建立了第一代模拟移动通信系统,拉开了中国移动通信行业的序幕。
从图片对比看,当时的1G基站采用的就是爱立信的TACS系统。
AMPS基站和天线1G是模拟系统,不但容量低、通话质量差,而且保密性极差,本人当年在维护基站时就曾不小心清楚地听到用户间的对话,今天的你可能简直无法相信。
2G:一体化的BTS2G时代的基站并不叫“Base Station“,而是叫BTS,全称为Base Transceiver Station,即基站收发信机。
GSM网络构架相较于1G基站叫Base Station,BTS在Base Station的中间加了一个“Transceiver”,这一命名更加精准。
因为,Transceiver即收发单元,是BTS的重要组成部分。
我们来看看2G基站的组成…爱立信RBS2206BTS主要包括公共单元、收发单元、合分路单元,其中,公共单元包括供电单元、传输接口单元、时钟分配单元等。
收发单元,全称Transmission Receiver Unit,简称TRX或TRU,指收信器和发信器的合称,我们通信人通常叫它“载频”。
曾经的Motorola和北电2G基站,如今已随风消逝2G基站体积很大,且笨重,扩容和运维很麻烦。
每个收发单元只能处理一个载波信号,一个载频最多能同时容量8个用户,每次遇到基站拥塞扩容都要增加载频和合路器等,运维工程师不得不提着笨重的载频,每天上下穿梭于楼顶的基站。
无线电发明简史一、电子管发明简史1883年,美国发明家爱迪生(T.Edison),为寻找电灯泡最佳灯丝材料,曾做过一项小小的实验。
他在真空电灯泡内部碳丝附近安装一小截铜丝,希望铜丝能阻止碳丝蒸发。
实验结果使爱迪生大失所望,但在无意中他发现,没有连接在电路里的铜丝,却因接收到碳丝发射的热电子而产生了微弱的电流。
缺乏系统知识的爱迪生并没有深入研究产生这个现象的原因,但发明家的敏感性促使他预料到了这个现象日后的重大应用,于是他立即申报了专利,称之为“爱迪生效应”。
被爱迪生本人忽略的“爱迪生效应”惊动了大洋彼岸的一位青年。
1885年,30岁的英国电气工程师弗莱明(J.Fleming)坚持认为,一定可以为爱迪生效应找到实际用途。
经过反复试验,他终于发现,如果在真空灯泡里装上碳丝和铜板,分别充当阴极和屏极,则灯泡里的电子就能实现单向流动。
经过多次实验,1904年,弗莱明研制出一种能够充当交流电整流和无线电检波的特殊灯泡——“热离子阀”,从而催生了世界上第一只电子管,也就是人们所说的真空二极管。
二极管首先用于无线电通讯接收机,作为理想的检波元件,使接收灵敏度大幅提高。
但是由于人们错误的认为电子管工作的必要条件是其中存在稀薄气体,早期的二极管性能很不稳定。
直到高真空电子管发明后,二极管才获得普遍应用。
一个早期的电子二极管。
由于管内存在稀薄的空气,工作时发出蓝色辉光。
在二极管的基础上,很快催生了真空三极管,使得人类进入电子世界。
三极管的发明者是美国工程师德•福雷斯特(D.Forest)。
德•福雷斯特那年也不到30岁,孩提时期并不出众,被老师认为是个平庸的孩子,唯一的爱好是拆装各种机械小玩艺。
1899年秋,德福雷斯特正在撰写博士论文《平行导线两端赫兹波的反射作用》。
在此期间,一年一度的国际快艇比赛就要在纽约揭开序幕,恰逢意大利无线电发明家马可尼来访。
那天清晨,马可尼登上了停泊在港口的一艘军舰,及时地把比赛的消息用无线电报拍发回来。
天线发展简史
天线是无线电通信、无线电广
播、无线电导航、雷达、遥测遥控等各种无线 电系统中不可缺少的设备。 从天线发
明至今经历了 100多年的时间。 纵观天线的 发展,其大致可分为三个历史阶段。
第一阶段:线天线时期( 19世纪末至 20世纪 30年代初)
第一个天线是德国物理学家在 1887 年为验证英国数学家及物理学家麦克斯 韦
预言的电磁波而设计的。 其发射天线是两根 30cm 长的金属杆, 杆的终端连接 两
块 40cm 见方的金属板,采用火花放电激励电磁波, 接收天线是环天线。 此外,
1888 年赫兹还用锌片制作了一个抛物柱面反射器天线,它由沿着焦线放置的振 子馈
电,工作在 455MHz。
1901 年,意大利发明家马可尼( 1874-1937)采用一种大型天线实现了远洋
通信,其发射天线为 50根下垂铜线组成的扇形结构, 顶部用水平横线连在一起,
横线挂在两个高 150 英尺,相距 200 英尺的塔上, 电火花放电式发射机接在天线
和地之间。这可认为是付诸实用的第一副单极天线。
早期无线电的主要应用是长波远洋通信, 因此天线的发展也主要集中在长波 波
段上。自 1925 年以后,中、短波无线电广播和通信开始实际应用,各种中、 短波
天线得到迅速发展。
第二阶段:面天线时期( 20世纪 30 年代初至 50年代末)
二战前夕, 微波速调管和磁控管的发明, 导致了微波雷达的出现, 厘米波得
以普及,无线电频谱才得到更为充分的利用。 这一时期广泛采用了抛物面天线或 其
他形式的反射面天线, 这些天线都是面天线或称口径天线。 此外, 还出现了波 导
缝隙天线、介质棒天线、螺旋天线等。 1940 年后有关长、中、短波线状天线 的理
论基本成熟, 主要的天线形式沿用至今。 第二次世界大战中, 雷达的应用促 进了
微波天线特别是反射面天线的发展, 微波中继通信、 散射通信、 电视广播的 迅速
发展, 使面天线和线天线技术进一步得到发展、 提高。 这时期建立了口径天 线和
基本理论,如几何光学、口径场法等,发明了天线测试技术,开发了天线阵 的综合
技术。
第三阶段:大发展时期(20世纪50年代至今)
1957年人造地球卫星上天标志着人类进入了开发宇宙的新时代,也对天线 提出
了许多新的要求,出现了许多新型天线。这些新的高要求如:高增益、精密 跟踪、
快速扫描、宽频带、低旁瓣等。同时,电子计算机、微电子技术和现代材 料的进展
又为天线理论与技术的发展提供了必要的基础。 1957年,美国制成了
用于精密跟踪雷达AN/FPS-16勺单脉冲天线。1963年出现了高效率的双模喇叭 馈
源,1966年发明了波纹喇叭,1968年制成了高功率相控阵雷达 AN/FPS-85 1972
年制成了第一批实用微带天线,并作为火箭和导弹的共形天线开始了应用。 近年来
还出现了分形天线等小型化天线形式。
随着天线应用的发展,天线理论也在不断发展。早期对天线的计算方法是先 根
据传输线理论假设天线上的电流分布, 然后由矢量位求其辐射场,由玻印廷矢 量在
空间积分求其辐射功率,从而求出辐射电阻。自 20世纪30年代中期开始,
为了较精确地求出天线上的电流分布及输入阻抗, 很多人从边值问题的角度来研
究典型的对称振子天线,提出用积分方程法来求解天线上的电流分布。 20世纪
30年代以后,随着喇叭和抛物面天线的应用,发展了分析口径天线的各种方法, 如
等效原理、电磁场矢量积分方法等。由于天线问题是具有复杂边界条件的电磁 场边
值问题,难以得到严格解。20世纪70年代以后,随着电子计算机的普及, 各种电
磁场数值计算方法应运而生,如矩量法(MOM)、时域有限差分法(FDTD)) 有
限元方法(FEM)和几何绕射理论(GTD)等分析方法,这些方法成为分析各 种复
杂天线问题的有力工具,并已形成商用软件。
在天线测量技术方面,发展了微波暗室和近场测量技术,研制了紧缩天线测 试
场和利用射电源的测试技术,并建立了自动化测试系统
当今,天线技术已具有成熟科学的许多特征, 仍然是一个富有活力的技术领
域。主要的发展方向是:多功能化(以一代多)、智能化(提供信息处理能力),
小型化、集成化及高性能化(宽频带、高增益、低旁瓣、低交叉极化等) 。
天线种类繁多,一些典型的、常用的天线如下各图所。
图1:八木天线
图2:对数周期天线
图3:螺旋天线
图4:反射面天线
图5:波导缝隙天线阵
图6:波纹喇叭天线
图7:透镜天线
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图8:相控阵天线
图9:微带天线