美物理学家研制出电离天线 打破百年技术瓶颈

据科学网2007年11月22日报道：物理学家报告说，他们研制出一种新型天线。这种天线能够抗干扰，并且只消耗很少的电量，同时能够以很小的体积在各种频率下工作。为了实现上述目标，这种装置用一种充满电离气体的管子代替传统金属——例如钢和铬——实现无线电波的吸收和播送功能。研究人员表示，这种新型天线非常适合军事用途，并且在移动电话网络中也将大显身手。
当电流在金属内部激荡时，一根金属天线便会发射无线电波。对于军事和其他用途而言，这一具有百年历史的“老”技术存在3个缺点：第一，在低频状态工作时，金属天线必须要做得很大，因此也很容易暴露；第二，高频天线的体积大为缩小，并且很难被识别，但是其所发射的信号却在无形中暴露了它们的位置；第三，金属天线很容易受到干扰或抑制。

然而等离子体天线巧妙地克服了这些问题，这是美国诺克斯维尔市田纳西大学的物理学家Igor Alexeff，在日前于佛罗里达州奥兰多市召开的美国物理学会等离子体物理分会的年会上报告的。Alexeff的合作者、田纳西大学的物理学家 Theodore Anderson（为了提升潜艇的水下通讯能力，他在上世纪90年代中期提出了这一概念）解释说，这种天线与金属天线的工作原理一致，唯一区别在于电流是在电离气体中移动。由于这种天线——它们看起来就像荧光灯管——能够控制无线电波，因此其功能类似于定相金属阵列，但体积却小得多。

Anderson指出，这种装置只会对等于或低于工作频率的信号作出响应，因此通常用来实施干扰的所谓高频信号很难对其产生影响。这种天线同时还能够被内置于其他天线中，进而在多种无线电频率下工作而不会互相干扰。Anderson说，这种天线在脉冲电流下运行并不会降低信号强度，而所需能量只为普通金属天线的1/1000。Anderson正在马萨诸塞州布鲁克菲尔德市的Haleakala R&D公司尝试将这种技术商业化。

在关闭等离子体天线后，它们并不会反射雷达信号，从而保证其在军事应用中不被暴露。Anderson表示，新型天线的工作频率越低，它们被雷达发现的可能性就越小，然而低频金属天线却很难做到这一点。

哥伦布市俄亥俄州立大学的电子工程师Ronald Marhefka认为，这是一项很有希望的技术，“并且正在走向成熟”。但他说，这种新天线目前还需要与传统天线进行平衡，但它们一定会找到属于自己的重要位置。