1960年代,我曾經參與一項開發‘Sunblazer’太空探測器的計劃。我當時是為此太空探測器開發接收器的工作人員之一,並與美國麻省理工學院(MIT)合作開發。該計劃原本的目的在於開發研究太陽的探測器。我說它「原本的目的」,是因為這項計劃後來由於國會削減預算而最終未能實現。在Gunter的Space Page中詳細地介紹了這項計劃。

幾十年後,我們有了IRIS太陽探測器,這在美國太空總署(NASA)的太陽觀測IRIS任務中有更多的討論;而且不久後,歐洲太空總署(ESA)也將推出太陽軌道探測器。這部份可參考《ESA太陽軌道探測器準備進行高溫任務》(ESA’s Solar Orbiter preps for a high-temp mission)一文介紹。

讓我們回過頭來看看Sunblazer,當時它曾經遇到一個有關天線的問題。該探測器的工作頻率為40MHz。接收天線是一個半波偶極陣列,排列在美國德州的一大片土地上。每個偶極天線中饋入了一個75歐姆的雙引線,每條引線中都有一條可變延遲線。訊號從每個偶極傳播到其接收器連接的時間是可變的。適當地選擇各個延遲時間,該偶極天線陣列即成為可操控的陣列。只要選擇每條饋線的延遲時間,就可以讓主瓣的接收方向指向不同的方向。

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圖1:用於40MHz接收的可控陣列

當時,MIT研究人員關注的問題之一在於如何測試每個偶極天線的實體完整性。最主要的顧慮在於饋線連接可能會脫離其偶極元件。而其罪魁禍首應該就是惡劣的天氣。

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圖2:損壞的饋線連接

這就變成了一個重大的問題。有人想過使用傾角振盪器以確認天線共振、使用時域反射計以及其他一些看似聰明的辦法,但有數百個偶極天線都得進行測試,因此,當時他們想出的任何辦法似乎都不切實際。

我後來告訴他們不要擔心共振頻率會發生變化。除非有一隻任性的鳥兒衝撞到偶極元件而造成破壞,否則偶極調諧並不會改變。就算是有任何元件損壞了,從地面就可以輕易地看到了。

為了測試饋線的完整性,每個偶極天線都可以透過連接到饋線上方偶極子元件的高值電阻進行分流。由於每個電阻器的實體尺寸太小,因而不至於影響RF性能,如果每個電阻器的電阻為100K,則在40MHz的偶極阻抗則不受影響。

從每條饋線底部地面上的歐姆表讀數,可以快速地確認饋線完整性。

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圖3:可測試的偶極和饋線

MIT的研究人員當時並未想到這個可能性,但有時最簡單的才是最好的。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Designing the Sunblazer space probe,by John Dunn)