27.我与“阵列天线”

翟孟云,退休前是位于波士顿的CVC by PAC,电气工程师。中国出生,美国公民。居住在波士欧
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      六二年十一月,我从昆明来到西安的廿研究所。六三年底被分配从事一种雷达的阵列天线的研制工作。我本应随某一个课题组去成都工作,但是被留下了。分配搞天线时,总工程师说,你是学物理的,应该有较好的数学基础,天线需要数学,好好发挥你自己的专长。工作内容及性质的变更,让我想起了我们在大学时的一次思辩会,思辩会的主题是“专业与成果,对社会的贡献” 。有人将诺贝尔奖的得主与一些聪明能干的木匠作了智力、耐力和对自己专业的酷爱程度等方面的比较。聪明的木匠在这些方面不比诺奖得主差,但是他们对社会的贡献远远不可比较!这就是专业造成的巨大差异。且得出了专业性质确定了个人出成果大小的重要性的认识。专业的难度大、对社会影响面大,是对有志出成果的人的重要选择。但是,那时我们这些大学毕业生没有职业专业,和工作单位选择的自由。工作变更,是一种专业变动的绝佳机会!变得较难了,变得需要用数学了,也变得十分陌生了,也变得更有可能对国家做出有益的明显贡献了!我这样想,对我这种人而言应该是满心欢喜,求之不得的大好事。要把不懂的东西弄懂,是我多年来的习惯!弄懂了,在我的心里上,比吃了一顿饱饭还舒服许多。天线是工科大学的内容,而且在电子工程中占有相当重要的位置。这里,很少人愿意进天线组工作,他们觉得这工作太抽象、太枯燥。我们天线组从表面上看,实力较为雄厚,但工作难度也很大。首先是没有测试设备和开阔的测试场地,眼看着那不会说话大机器(一个由一百五十五个振子组成的阵列,另一个是一百七十七个振子),不知它的电磁辐射的图形是什么样子。而我们的工作就是要在理论上解决这个问题。要建立符合于这个天线的理论,计算出这个阵列天线的电磁波辐射在远区的干涉图形(工程上称为:方向图)。在我看来这是件十分有趣,又有意义的工作!

    天线组的成员:组长和组员五个人皆为名牌工科大学的优秀生,且他们中有两个是学天线的,以及学电子工程的,加上我这个云南大学物理系的。为了仿制这部雷达,其各个部分,如发射机、接收机、伺服系统、信号显示及天线都必须作理论及实验的研究,都是该雷达方案论证工作的一部分。时间要求虽然不是十分紧迫,但也有一定的限制。并要求六四年的上半年(六月底以前)完成各部分的论证工作。

       天线理论分析的主要负责人(组长),一直不知道如何下手求得该阵列天线的电流分布(阵列口径场分布函数)及辐射方向图。于是他就用在课本中杂志上列出的各种分布函数去导,想导出一个与我们的样机一样的什么东西。当然,也作了不少的计算,总得不到实际天线的方向图指标,更重要的是天线的实际数据探针深度与他的计算完全没有关系,甚至不知道阵列口径分布函数,与阵元探针插入波导内的深度之间内在联系。也根本不知道,也没有想到该如何将二者联系在一起。时间已经是五月中旬,领导我们单位的研究院,派出了一个由天线专家肖笃墀为首的工作组进驻我们所,帮助我们。他组识我们开了个讨论会,会上肖先生用反向倒推的分析思路指出:“天线方向图由口径分布函数确定,口径分布函数由天线阵列的每个阵元的电流决定。解决阵元的电流分布是我们工作的关键……”我觉得很有道理!在会后的一个礼拜的时间内,翻阅浏览了大量的美国出版的天线杂志IEEE-AP及刚解密的美国的电子工程技术报告(“PB报告”)。阅读中,有论文用逐节的能量分配的方法求解阵列元的能量分配。我得到启发,我把由N个阵元组成的天线阵列的第M个阵元的能量分配值表述为:输入能量为Em,被阵元M吸收且辐射的能量为Emf,第M+1阵元的输入能量Em+1为:Em+1= Em-Emf  ,同时令输入第一个阵元的能量为E1=1,最后面的那个阵元N的剩余能量EN+1为天线的剩余能量x%,这个值是设计给定的技术指标,为已知值。当我求得阵元的输入阻抗,及阵元的吸收能量与阵元探针插入波导内的深度的关系后,就可建立阵列天线的电流方程组。这个电流方程组的解,就是这个天线阵列口径分布函数的数值解。整个过程我没有用过他们所学过的天线理论及公式,而是应用物理光学中的惠更斯干涉原理,求解此天线阵列的干涉图形。干涉原理指出,同一个光源发射出的一系列同相子波源,才可能在远区形成干涉图形。可见,同相子波源就是阵列天线在远区获得预期方向图的关键。我用了大约两个礼拜的时间,求得了阵元(即同相子波源)的输入阻抗、输入到阵元的能量与阵元探针深度的关系(一组递推的公式)。在六月初列出了这个有177个元的电流方程组。且在北京的某计算机研究所求得了该阵列天线的辐射方向图形,它半功率宽度、第一付瓣电平及付瓣辐射的角度(即付瓣的位置),都与样机的说明书一致。而且,一年后对该天线的实测与理论计算非常吻合。因为这件事,组里一片沉默,没有人理采我,我嗅觉也不灵敏,还是照常看我的书,沉醉在天线的基础课本中。有人对我说,什么是天线你懂吗,学天线的都没敢说自己懂,你算什么东西。“云大”在哪里?没听说过有这么个烂学校。好出风头,会吃苦头。我对这人说,你是中国人吗?中国有个云南省,云南省有个具有几十年历史的云南大学,云大物理系的我,比你们中的哪个都强。很明显这是对那个人的反击。实际上,我只是做了我想做的事。不久的文化大革命中,我真的吃了这个苦头。用皮鞭抽打我的过程,我深深的体会到这话的真实。文革时专案组的人对我说,你这种人早就该在地球上消灭掉。为什么对我这么恨?多么地盼我立即消失。真的,阶级仇把我勾上了,在他们的眼里,原来我是混进革命队伍的敌人。难怪中国小说中有那么多的世代仇杀的故事。我自反省,我得罪了谁?又冒犯了什么暗藏的规矩么?我找不到答案,令人不解。过了好一阵子我才闷出了一个道理,别人都不懂的东西,在这里,你就不该懂,你把它弄懂了,你就是愚蠢。但是,我就是我,愚蠢吧,也好,不和他们斗心眼,我过得安然。我做了我想做的事,心里高兴。斗争我时,我总是在心里认为在开玩笑,不把其当回事,从不认真对待,心,当然是苦的。我真实的感觉是,我和研究室的这些所谓的知识分子不是一路货,与这些人根本就没有共同的语言。平时,当我累了时,会约上八车间的工人,我的四川老乡们去田野,去河堤上唱歌,我们在空旷的黄土地上放声的唱山歌唱情歌,在一起谈各自的困惑,自己的那小小的愿望,我生活中的群。平时,研究室里的人很少与我说话,我自然没有他们那个群。孤独吗,受辱吗,受挤压吗,我一点感觉都没有,只是陌生而以

海牛 发表评论于
就看你遇上什么样的头了。遇上个猥琐小人,难免受压制和委屈,天下乌鸦一般黑,在哪儿都一样。是金子总会发光,压也压不住,总有出头之日。
Californian 发表评论于
你的求解方法很洗练,居然没有人识货,还遭遇嫉妒,确实是制度使然。
虎侠士 发表评论于
感同身受啊,你西安的同行单位,可是话又说过来,妒贤忌能乃人之本性,时代和制度助长了人的恶,那时你太年轻,如今的我愕然发现放弃科研居然受欢迎。对于个体来说,我们改变不了自己的环境(至少很难),还是要多想对策,不知道那时候你是否有可能得到总工的支持,总之你只有站在那个小组之上才能避免悲剧,目标不是解决问题,至少要解决人才行
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