自然共振发射器：逼近基本天线极限

天线 miniaturization 仍是跨频段的关键技术挑战——从手机和可穿戴设备的微波射频链路，到水下至空气通信和离子层探测的低频声波。在深度亚波长尺度下，传统天线因缺乏固有材料共振特性，需依赖复杂且耗损的匹配电路，这催生了机械共振器和量子发射器等共振电气小天线 (ESE)。本文将电气小天线 (ESA) 的理论推广至更广泛的 ESE 类别，推导给定频率和带宽下单位体积发射器的基本效率极限。我们提出的性能指标 (FOM) 用于量化其接近程度，实现对不同 ESE 类型、频率、带宽和尺度的直接比较。我们利用 ELF 和 VLF 美国海军设施的公开数据，以及文献中报道的两种机械 ESE，展示其实际应用价值。测量结果表明，机械天线接近理论 FOM 极限，这质疑了可能实现数量级提升的说法。自然共振发射器在其标准假设下仍受 Chu-Harrington 极限 (CHL) 约束。我们进一步推导了原子 ESE 属性的 novel CHL 约束：激发态寿命的下界和态跃迁偶极矩的上界。