97色伦亚洲国产全集在线观看_经典欧美日韩国产一区二区_日产av不卡在线_久久综合日韩高清特色无码aⅴ_精品处破在线观看_中文字幕理论片中文字幕_捏胸亲嘴床震娇喘视频在线播放_看越南美女操大逼_日本全黄色小草视频_亚洲ⅴ国产Ⅴ天堂a无码二区

　　衛(wèi)星超神秘，平日所見(jiàn)衛(wèi)星圖片，除了金光閃閃的隔熱層和寬大的太陽(yáng)能帆板，其他部位，比如桿子、鍋、彈簧線圈等等都是“薛定諤的貓”！相關(guān)有趣的科普文章很少。鑒于此，衛(wèi)網(wǎng)君邀請(qǐng)科普博主“超級(jí)loveovergold”開(kāi)辟專(zhuān)欄，介紹衛(wèi)星上的看家寶貝——天線。系列文章將從導(dǎo)航、通信、對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)等衛(wèi)星的天線著手，說(shuō)說(shuō)衛(wèi)星天線的知識(shí)，及背后那些物理學(xué)家、工程師的故事，辨識(shí)各種神秘的衛(wèi)星！

　　雖然無(wú)線電波無(wú)色無(wú)味無(wú)形，講起來(lái)很虛幻，但是它就像空氣、水、Wi-Fi，縈繞在你周?chē)悄闵钪械囊徊糠?，無(wú)法或缺，事實(shí)上，它早就融入你的生活！

　　一、序言

　　交變流動(dòng)的電流，交流電，像天真活潑少女心中的小鹿，步伐輕盈，扭頭就走，只要電極配合變得OPEN些，如下圖展開(kāi)，少女心跳加快，頻率高一些，再高一些，小鹿的腳步再快一些，電流會(huì)“嗖”的一下，越出電極，奔向自由自在，無(wú)拘無(wú)束的天空！這就是無(wú)線電，Radio！

　　圖2. 電生磁、磁生電，交替前行，電磁波以光速傳播！

　　當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可以與波長(zhǎng)想比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，能形成較強(qiáng)的輻射。如果兩個(gè)振子的大概為1/2波長(zhǎng)，輸入阻抗是一個(gè)不大的純電阻，饋電的電流最大，輻射最為強(qiáng)烈，俗稱(chēng)半波振子天線，使用較為廣泛。如果嫌天線太長(zhǎng)、礙手礙腳，也可以在良好的接地情況下，天線一端接地，使用1/4波長(zhǎng)發(fā)射。

　　無(wú)線電波的電場(chǎng)變化的方向，稱(chēng)為極化，像上圖中無(wú)線電波的電場(chǎng)變化的方向垂直于地面，我們稱(chēng)它為垂直極化波，其傳播的方向圖形狀像一個(gè)甜甜圈，四面八方、排山倒海；反之，如果電場(chǎng)變化的方向平行于地面，則為水平極化波。由于大地是電的良導(dǎo)體，地面通信普遍采用了垂直極化波，因此大家可以回想為什么戰(zhàn)爭(zhēng)片里電臺(tái)的天線都是直挺挺的。對(duì)于垂直或水平極化的線極化發(fā)射天線，接收天線需要和發(fā)射天線保持相同的方向產(chǎn)生“共鳴”以獲得最佳信號(hào)。

　　德國(guó)科學(xué)家赫茲在1888年第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋電磁理論；意大利科學(xué)家馬可尼1896年第一次成功用電磁波長(zhǎng)途傳遞訊息；1901年，馬可尼又成功地將訊號(hào)從英格蘭傳送到大西洋彼岸的加拿大。21世紀(jì)無(wú)線電通訊技術(shù)及應(yīng)用更有了異常驚人的發(fā)展，通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的天地通信走進(jìn)尋常百姓家！

　　二、第一顆人造地球衛(wèi)星——鞭狀天線

　　世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，1957年10月4日發(fā)射的Sputnik 1，該衛(wèi)星內(nèi)部有一個(gè)3.5瓦的無(wú)線電發(fā)射單元，由莫斯科電子研究所的（NII-885）研發(fā)，如果衛(wèi)星被流星擊穿出現(xiàn)失壓或者內(nèi)部溫度失控，則改變無(wú)線電信號(hào)脈沖的持續(xù)時(shí)間。無(wú)線電發(fā)射器工作在兩個(gè)頻率，20.005和40.002MHz，分別由2.903米、2.401米兩組全向天線發(fā)射，讓地面測(cè)控站甚至無(wú)線電愛(ài)好者都能接收到信號(hào)。

　　蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星是一種宣告，廣播式，象征著人類(lèi)正式進(jìn)入了衛(wèi)星時(shí)代！美國(guó)在1958年1月31日發(fā)射了其第一顆衛(wèi)星——探險(xiǎn)者1號(hào)，宇宙射線探測(cè)器的科學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)無(wú)線電發(fā)射器送到地面。其中一臺(tái)10mW、工作在108MHz的發(fā)射器采用了4根可折疊的鞭狀天線發(fā)射短波信號(hào)，這四根22英寸（55.9厘米）長(zhǎng)的天線依靠衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)甩出展開(kāi)。不過(guò)，和蘇聯(lián)的天線工作原理不一樣。

　　這種相互呈90度的四根天線稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線（turnstile antenna），采用兩對(duì)半波振子，其中一路為另一路正交分量在保持幅度相等情況下，進(jìn)行90 度移相后形成圓極化波，按照不同的旋轉(zhuǎn)方向，可以分為左旋和右旋圓極化。

　　這種電波，在衛(wèi)星通信中有極其重要的地位。由于衛(wèi)星和導(dǎo)彈的天線相對(duì)于地面天線可能是任何方向的，而圓極化電波對(duì)接收天線的相對(duì)方向不敏感，不像上文介紹的垂直或者水平極化，這些線極化電波的發(fā)射和接收天線必須直對(duì)直，橫對(duì)橫，同時(shí)也能避免穿越電離層導(dǎo)致的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀虼藞A極化天線技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中有重要作用，特別在航天器中，能滿(mǎn)足復(fù)雜條件下的通訊和測(cè)控。探險(xiǎn)者1號(hào)上另外一臺(tái)發(fā)射器為60mW、工作在108.03MHz，采用了兩個(gè)玻璃纖維縫隙天線。

　　而我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅1號(hào)，重173kg，軌道為439km×2384km, 傾角68.5，周期114分鐘，也采用了簡(jiǎn)單的4根2米多長(zhǎng)鞭狀天線，在太空展開(kāi)，在20 MHz頻率播放《東方紅》歌曲。

　　三、恍若隔世，衛(wèi)星天線技術(shù)日新月異

　　距離第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射一晃50年過(guò)去了，衛(wèi)星天線技術(shù)發(fā)生了日新月異的巨大進(jìn)步，并在空間任務(wù)中發(fā)揮重要作用。其技術(shù)進(jìn)展主要可歸納為以下5個(gè)空間應(yīng)用方向。

　　由于發(fā)射成本高昂，天線在設(shè)計(jì)制造時(shí)需要做多維度的考慮，比如天線增益、天線尺寸、射頻功放功率、耗電量、重量等多個(gè)因素。此外，衛(wèi)星天線的發(fā)射和空間工作環(huán)境非常苛刻：在發(fā)射時(shí)，天線需要承受幾個(gè)G的加速度和劇烈震動(dòng)，大型天線通常還需要折疊才能放入火箭整流罩內(nèi)，并在空間展開(kāi)，該過(guò)程存在很大的變數(shù)；此外，衛(wèi)星天線直接暴露在真空中，沒(méi)有熱對(duì)流，而朝陽(yáng)面和背陽(yáng)面的溫差極大，達(dá)-180～120°C，天線面對(duì)極高的溫度梯度變化，產(chǎn)生部件的高應(yīng)力和變形；另外在空間，還需要考慮太陽(yáng)風(fēng)等高能粒子轟擊、磁場(chǎng)、空間碎片撞擊等一系列意想不到的惡劣工況……這都需要在設(shè)計(jì)研制時(shí)，對(duì)電子設(shè)備做必要的各種保護(hù)。

　　天線技術(shù)在衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展歷程中是重中之重，一代又一代科學(xué)家和工程師，從實(shí)驗(yàn)室到廠房，攻堅(jiān)克難，上演了一幕幕挑戰(zhàn)人類(lèi)工程極限的大戲。