你能在一種曾經(jīng)很常見的20世紀(jì)的技術(shù)中看到這樣的對稱性破碎:在電視機(jī)出現(xiàn)的早期的幾十年,電視臺(tái)使用雙線帶從屋頂?shù)?/span>VHF天線上向電視機(jī)發(fā)送射頻信號而不會(huì)有任何損失。產(chǎn)生RF的電流在兩條導(dǎo)體中以相反的方向流動(dòng),相位也是相反的。因?yàn)槠揭茖ΨQ性(兩根導(dǎo)體是平行的),這兩根導(dǎo)體之間的輻射相互抵消了,所以不會(huì)有凈輻射進(jìn)入周圍的空間中。但如果你將兩根導(dǎo)體的一端兩邊張開,那么它們就不再相互平行了,從而打破了其中的對稱性,使得射頻信號可以轉(zhuǎn)換為電磁輻射。
這個(gè)英國的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為對稱性破裂的概念解釋了介電材料可以傳輸電磁波的原因。“到目前為止這一機(jī)制還沒有得到很好地理解,”論文的主要作者Dhiraj Sinha說,這一項(xiàng)目也是他的劍橋大學(xué)博士后研究課題,而且他現(xiàn)在還是一件天線創(chuàng)業(yè)公司Oscion的CEO,該公司位于印度的大諾伊達(dá)。
電介質(zhì)天線已經(jīng)在使用中了,但對于片上使用來說還是太大了一點(diǎn)。所以Sinha及其同事并未選擇現(xiàn)在已經(jīng)有使用的介電材料,而是選擇了壓電薄膜?!巴?常的電介質(zhì)天線受到了制造技術(shù)的限制,因?yàn)槲覀儾荒軐⒔殡姴牧献龀杀∧?。壓電材料則可以做成薄膜的形式,而這些薄膜的厚度可以做到100到20微米之 間?!?/span>Sinha說。
在他們的實(shí)驗(yàn)中,研究人員使用了沉積在壓電薄膜上的兩個(gè)相互交叉接觸的壓電濾波器,這種器件相似于現(xiàn)在智能手機(jī)中使用的晶振頻率濾波器。當(dāng)在對稱模式 受到激勵(lì)時(shí),它們表現(xiàn)得和普通的LC電路完全一樣,Sinha解釋道。當(dāng)在非對稱模式下受到激勵(lì)時(shí),兩個(gè)交叉接觸中的一個(gè)受到了激勵(lì),而另一個(gè)則懸空激發(fā),壓電濾波器則作為單極天線,事實(shí)上,這在某種程度上就是馬可尼在1900年所描述過的天線。
在GPS頻率(1575.42 MHz)的實(shí)驗(yàn)表明,新天線有高達(dá)60%的效率(指RF射頻信號的功率轉(zhuǎn)換成電磁輻射信號功率的百分比)。Sinha提到他們的天線能夠輻射1瓦特的功率,這對于大部分的便攜式設(shè)備來說是綽綽有余了。
對于他們接下來的實(shí)驗(yàn),他們會(huì)嘗試制造用于更長波長的絕緣天線。“我們在考慮200-600MHz的頻段,這是一個(gè)很有趣的頻段,因?yàn)槿绻覀兂晒α?,我們就可以將電視機(jī)的天線做得很小很小?!?/span>Sinha說。