改變頻率這個腦洞不錯,相當理想化。
但是對於一個天線來說,有其工作頻率範圍(Operating Frequency Range),一般是增益大於某個值對應的的頻率範圍,例如對於如下頻率響應曲線的天線:
>10dB的工作範圍大概是855~880MHz,你可以改變頻率,也就是升高輸入波的頻率,但是對於這個天線來說,在大於880MHz的工作頻率意味著輸入巨大的能量,產生的波的能量很小。
不同大小和形狀的天線有不同的頻率響應曲線。這和電磁波產生的原理有關:使用變化電流產生電磁波需要尺寸和波長大致相仿的電流。最簡單的原理是一個一維電流振子模型(如下圖),也是最簡單的天線形狀
金屬導體中的電流方向和大小發生變化產生了電磁波,天線長度等於半波長的時候產生效率最高。
實物看起來是這樣的:
所以,頻率越高,波長越短,產生波所需要的天線尺寸越小。
所以2.4GHz的wifi天線大小大概是這麼大:
而長波通訊(~100kHz)的天線單個單元需要這麼大
頻率低天線大,
可見光的頻率是kTHz級別(10^14~10^15Hz),波長可取500nm。
想要製作一個發出可見光電磁波的天線需要完成兩件事情:
(1)做一個500nm的天線,這個問題不大,10nm的CPU電路都有現成的,那500nm的天線至少目前沒有技術上的難題。
(2)激勵源,需要kTHz級別的交變電流做天線的輸入。這個不得了,目前的電路到不了那麼高的頻率,CPU主頻也就1~5GHz,kTHz比目前技術的CPU時鐘快百萬倍,超頻玩家都饞哭了。所以目前沒有能產生kTHz頻率交變電流的電路。
所以,理論上可行,目前技術不支援
Pjer內容分類整理:
精選 射電 程式設計 科研工具 太陽物理
改變頻率這個腦洞不錯,相當理想化。
但是對於一個天線來說,有其工作頻率範圍(Operating Frequency Range),一般是增益大於某個值對應的的頻率範圍,例如對於如下頻率響應曲線的天線:
>10dB的工作範圍大概是855~880MHz,你可以改變頻率,也就是升高輸入波的頻率,但是對於這個天線來說,在大於880MHz的工作頻率意味著輸入巨大的能量,產生的波的能量很小。
不同大小和形狀的天線有不同的頻率響應曲線。這和電磁波產生的原理有關:使用變化電流產生電磁波需要尺寸和波長大致相仿的電流。最簡單的原理是一個一維電流振子模型(如下圖),也是最簡單的天線形狀
金屬導體中的電流方向和大小發生變化產生了電磁波,天線長度等於半波長的時候產生效率最高。
實物看起來是這樣的:
所以,頻率越高,波長越短,產生波所需要的天線尺寸越小。
所以2.4GHz的wifi天線大小大概是這麼大:
而長波通訊(~100kHz)的天線單個單元需要這麼大
頻率低天線大,
可見光的頻率是kTHz級別(10^14~10^15Hz),波長可取500nm。
想要製作一個發出可見光電磁波的天線需要完成兩件事情:
(1)做一個500nm的天線,這個問題不大,10nm的CPU電路都有現成的,那500nm的天線至少目前沒有技術上的難題。
(2)激勵源,需要kTHz級別的交變電流做天線的輸入。這個不得了,目前的電路到不了那麼高的頻率,CPU主頻也就1~5GHz,kTHz比目前技術的CPU時鐘快百萬倍,超頻玩家都饞哭了。所以目前沒有能產生kTHz頻率交變電流的電路。
所以,理論上可行,目前技術不支援
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