論文の概要: Naturally Resonant Emitters: Approaching Fundamental Antenna Limits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26980v1
• Date: Tue, 28 Apr 2026 14:11:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-01 16:31:53.692992
• Title: Naturally Resonant Emitters: Approaching Fundamental Antenna Limits
• Title（参考訳）: 自然共振エミッタ:基本アンテナ限界へのアプローチ
• Authors: Damir Latypov,
• Abstract要約: 従来のアンテナは、固有の物質共鳴が欠如しているため、複雑で損失の多いマッチング回路を必要とする。 ここでは、電気的に小さいアンテナ(ESA)の理論を、より広いESEクラスに拡張する。 我々の特徴(FOM)は、ESEのタイプ、周波数、帯域幅、スケールを直接比較できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Antenna miniaturization remains a critical technological challenge across frequency scales - from microwave RF links in phones and wearables to VLF for underwater-to-air communications and ionospheric probing. At deeply subwavelength scales conventional antennas require complex and lossy matching circuits due to absent intrinsic material resonances, motivating resonant electrically small emitters (ESEs) like mechanical resonators and quantum emitters. Here, we extend the theory of electrically small antennas (ESAs) to this broader ESE class, deriving the fundamental efficiency limit for a unit volume emitter at given frequency and bandwidth. Our figure of merit (FOM) - quantifying proximity to this limit - enables direct comparison across ESE types, frequencies, bandwidths and scales. We demonstrate its utility using public data from ELF and VLF Navy facilities alongside two mechanical ESEs reported in literature. The measurements reveal that mechanical antennas operate near theoretical FOM limit, questioning claims of possible further orders-of-magnitude gains. A naturally resonant emitter is still subject to the Chu-Harrington limit (CHL) under its standard assumptions. Indeed, we derive novel CHL-dictated constraints on atomic ESE properties: lower bound on excited-state lifetime and an upper bound on transition dipole moment.
• Abstract（参考訳）: アンテナの小型化は、携帯電話やウェアラブルのマイクロ波RFリンクから、水中通信や電離層探査のためのVLFまで、周波数スケールで重要な技術的課題である。 深いサブ波長スケールでは、従来のアンテナは固有の物質共鳴が欠如し、機械共振器や量子エミッタのような共振形小型エミッタ(ESE)を動機付けるため、複雑で損失の多い整合回路を必要とする。 ここでは、周波数と帯域幅の単位体積エミッタの基本的な効率限界を導出し、電気的に小さなアンテナ(ESA)の理論をこのより広いESEクラスに拡張する。 我々の特徴(FOM)は、ESEのタイプ、周波数、帯域幅、スケールを直接比較できる。 文献に報告されている2つの機械式ESEとともに,ALFおよびVLF海軍施設の公開データを用いて実用性を実証した。 測定結果から、機械アンテナは理論的なFOM限界付近で動作し、さらなるマグニチュード・オブ・マグニチュードの利得の主張を疑問視することが明らかとなった。 自然共振エミッタは、その標準仮定の下では、なおもチュー・ハリントン極限(CHL)の対象である。 実際、我々は、励起状態寿命における下限と遷移双極子モーメントにおける上限という、原子ESE特性に関する新しいCHL予測制約を導出した。

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