27.我與“陣列天線” | www.wenxuecity.com

27.我與“陣列天線”

翟孟雲,退休前是位於波士頓的CVC by PAC,電氣工程師。中國出生,美國公民。居住在波士歐
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      六二年十一月,我從昆明來到西安的廿研究所。六三年底被分配從事一種雷達的陣列天線的研製工作。我本應隨某一個課題組去成都工作,但是被留下了。分配搞天線時,總工程師說,你是學物理的,應該有較好的數學基礎,天線需要數學,好好發揮你自己的專長。工作內容及性質的變更,讓我想起了我們在大學時的一次思辯會,思辯會的主題是“專業與成果,對社會的貢獻” 。有人將諾貝爾獎的得主與一些聰明能幹的木匠作了智力、耐力和對自己專業的酷愛程度等方麵的比較。聰明的木匠在這些方麵不比諾獎得主差,但是他們對社會的貢獻遠遠不可比較!這就是專業造成的巨大差異。且得出了專業性質確定了個人出成果大小的重要性的認識。專業的難度大、對社會影響麵大,是對有誌出成果的人的重要選擇。但是,那時我們這些大學畢業生沒有職業專業,和工作單位選擇的自由。工作變更,是一種專業變動的絕佳機會!變得較難了,變得需要用數學了,也變得十分陌生了,也變得更有可能對國家做出有益的明顯貢獻了!我這樣想,對我這種人而言應該是滿心歡喜,求之不得的大好事。要把不懂的東西弄懂,是我多年來的習慣!弄懂了,在我的心裏上,比吃了一頓飽飯還舒服許多。天線是工科大學的內容,而且在電子工程中占有相當重要的位置。這裏,很少人願意進天線組工作,他們覺得這工作太抽象、太枯燥。我們天線組從表麵上看,實力較為雄厚,但工作難度也很大。首先是沒有測試設備和開闊的測試場地,眼看著那不會說話大機器(一個由一百五十五個振子組成的陣列,另一個是一百七十七個振子),不知它的電磁輻射的圖形是什麽樣子。而我們的工作就是要在理論上解決這個問題。要建立符合於這個天線的理論,計算出這個陣列天線的電磁波輻射在遠區的幹涉圖形(工程上稱為:方向圖)。在我看來這是件十分有趣,又有意義的工作!

    天線組的成員:組長和組員五個人皆為名牌工科大學的優秀生,且他們中有兩個是學天線的,以及學電子工程的,加上我這個雲南大學物理係的。為了仿製這部雷達,其各個部分,如發射機、接收機、伺服係統、信號顯示及天線都必須作理論及實驗的研究,都是該雷達方案論證工作的一部分。時間要求雖然不是十分緊迫,但也有一定的限製。並要求六四年的上半年(六月底以前)完成各部分的論證工作。

       天線理論分析的主要負責人(組長),一直不知道如何下手求得該陣列天線的電流分布(陣列口徑場分布函數)及輻射方向圖。於是他就用在課本中雜誌上列出的各種分布函數去導,想導出一個與我們的樣機一樣的什麽東西。當然,也作了不少的計算,總得不到實際天線的方向圖指標,更重要的是天線的實際數據探針深度與他的計算完全沒有關係,甚至不知道陣列口徑分布函數,與陣元探針插入波導內的深度之間內在聯係。也根本不知道,也沒有想到該如何將二者聯係在一起。時間已經是五月中旬,領導我們單位的研究院,派出了一個由天線專家肖篤墀為首的工作組進駐我們所,幫助我們。他組識我們開了個討論會,會上肖先生用反向倒推的分析思路指出:“天線方向圖由口徑分布函數確定,口徑分布函數由天線陣列的每個陣元的電流決定。解決陣元的電流分布是我們工作的關鍵……”我覺得很有道理!在會後的一個禮拜的時間內,翻閱瀏覽了大量的美國出版的天線雜誌IEEE-AP及剛解密的美國的電子工程技術報告(“PB報告”)。閱讀中,有論文用逐節的能量分配的方法求解陣列元的能量分配。我得到啟發,我把由N個陣元組成的天線陣列的第M個陣元的能量分配值表述為:輸入能量為Em,被陣元M吸收且輻射的能量為Emf,第M+1陣元的輸入能量Em+1為:Em+1= Em-Emf  ,同時令輸入第一個陣元的能量為E1=1,最後麵的那個陣元N的剩餘能量EN+1為天線的剩餘能量x%,這個值是設計給定的技術指標,為已知值。當我求得陣元的輸入阻抗,及陣元的吸收能量與陣元探針插入波導內的深度的關係後,就可建立陣列天線的電流方程組。這個電流方程組的解,就是這個天線陣列口徑分布函數的數值解。整個過程我沒有用過他們所學過的天線理論及公式,而是應用物理光學中的惠更斯幹涉原理,求解此天線陣列的幹涉圖形。幹涉原理指出,同一個光源發射出的一係列同相子波源,才可能在遠區形成幹涉圖形。可見,同相子波源就是陣列天線在遠區獲得預期方向圖的關鍵。我用了大約兩個禮拜的時間,求得了陣元(即同相子波源)的輸入阻抗、輸入到陣元的能量與陣元探針深度的關係(一組遞推的公式)。在六月初列出了這個有177個元的電流方程組。且在北京的某計算機研究所求得了該陣列天線的輻射方向圖形,它半功率寬度、第一付瓣電平及付瓣輻射的角度(即付瓣的位置),都與樣機的說明書一致。而且,一年後對該天線的實測與理論計算非常吻合。因為這件事,組裏一片沉默,沒有人理采我,我嗅覺也不靈敏,還是照常看我的書,沉醉在天線的基礎課本中。有人對我說,什麽是天線你懂嗎,學天線的都沒敢說自己懂,你算什麽東西。“雲大”在哪裏?沒聽說過有這麽個爛學校。好出風頭,會吃苦頭。我對這人說,你是中國人嗎?中國有個雲南省,雲南省有個具有幾十年曆史的雲南大學,雲大物理係的我,比你們中的哪個都強。很明顯這是對那個人的反擊。實際上,我隻是做了我想做的事。不久的文化大革命中,我真的吃了這個苦頭。用皮鞭抽打我的過程,我深深的體會到這話的真實。文革時專案組的人對我說,你這種人早就該在地球上消滅掉。為什麽對我這麽恨?多麽地盼我立即消失。真的,階級仇把我勾上了,在他們的眼裏,原來我是混進革命隊伍的敵人。難怪中國小說中有那麽多的世代仇殺的故事。我自反省,我得罪了誰?又冒犯了什麽暗藏的規矩麽?我找不到答案,令人不解。過了好一陣子我才悶出了一個道理,別人都不懂的東西,在這裏,你就不該懂,你把它弄懂了,你就是愚蠢。但是,我就是我,愚蠢吧,也好,不和他們鬥心眼,我過得安然。我做了我想做的事,心裏高興。鬥爭我時,我總是在心裏認為在開玩笑,不把其當回事,從不認真對待,心,當然是苦的。我真實的感覺是,我和研究室的這些所謂的知識分子不是一路貨,與這些人根本就沒有共同的語言。平時,當我累了時,會約上八車間的工人,我的四川老鄉們去田野,去河堤上唱歌,我們在空曠的黃土地上放聲的唱山歌唱情歌,在一起談各自的困惑,自己的那小小的願望,我生活中的群。平時,研究室裏的人很少與我說話,我自然沒有他們那個群。孤獨嗎,受辱嗎,受擠壓嗎,我一點感覺都沒有,隻是陌生而以

海牛 發表評論於
就看你遇上什麽樣的頭了。遇上個猥瑣小人,難免受壓製和委屈,天下烏鴉一般黑,在哪兒都一樣。是金子總會發光,壓也壓不住,總有出頭之日。
Californian 發表評論於
你的求解方法很洗練,居然沒有人識貨,還遭遇嫉妒,確實是製度使然。
虎俠士 發表評論於
感同身受啊,你西安的同行單位,可是話又說過來,妒賢忌能乃人之本性,時代和製度助長了人的惡,那時你太年輕,如今的我愕然發現放棄科研居然受歡迎。對於個體來說,我們改變不了自己的環境(至少很難),還是要多想對策,不知道那時候你是否有可能得到總工的支持,總之你隻有站在那個小組之上才能避免悲劇,目標不是解決問題,至少要解決人才行
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