你能在一種曾經很常見的20世紀的技術中看到這樣的對稱性破碎:在電視機出現(xiàn)的早期的幾十年,電視臺使用雙線帶從屋頂的VHF天線上向電視機發(fā)送射頻信號而不會有任何損失。產生RF的電流在兩條導體中以相反的方向流動,相位也是相反的。因為平移對稱性(兩根導體是平行的),這兩根導體之間的輻射相互抵消了,所以不會有凈輻射進入周圍的空間中。但如果你將兩根導體的一端兩邊張開,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換為電磁輻射。
這個英國的研究團隊認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。“到目前為止這一機制還沒有得到很好地理解,”論文的主要作者Dhiraj Sinha說,這一項目也是他的劍橋大學博士后研究課題,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。
電介質天線已經在使用中了,但對于片上使用來說還是太大了一點。所以Sinha及其同事并未選擇現(xiàn)在已經有使用的介電材料,而是選擇了壓電薄膜?!巴?常的電介質天線受到了制造技術的限制,因為我們不能將介電材料做成薄膜。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。
在他們的實驗中,研究人員使用了沉積在壓電薄膜上的兩個相互交叉接觸的壓電濾波器,這種器件相似于現(xiàn)在智能手機中使用的晶振頻率濾波器。當在對稱模式 受到激勵時,它們表現(xiàn)得和普通的LC電路完全一樣,Sinha解釋道。當在非對稱模式下受到激勵時,兩個交叉接觸中的一個受到了激勵,而另一個則懸空激發(fā),壓電濾波器則作為單極天線,事實上,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)的實驗表明,新天線有高達60%的效率(指RF射頻信號的功率轉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備來說是綽綽有余了。
對于他們接下來的實驗,他們會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,這是一個很有趣的頻段,因為如果我們成功了,我們就可以將電視機的天線做得很小很小?!?/span>Sinha說。