朱蘭成

朱蘭成（英語：Lan Jen Chu，1913年8月24日—1973年7月25日），生於江蘇淮陰^{[註 1]}，電氣工程師，麻省理工學院電氣工程教授^[3]，美國無線電工程師學會（現IEEE）會士^[3]、美國物理學會會士^[3]、中華民國中央研究院院士^[4]，Sigma Xi科學研究學會成員。^[3]朱蘭成在電磁學與微波理論，特別是天線的設計上深有造詣^[3][5]，最知名的工作是分析了全向天線（英語：Omnidirectional antenna）並提出朱氏極限（英語：Chu–Harrington limit）（Chu's limit），顯示了天線小型化存在的理論極限，是電小天線（英語：Electrically small antenna）的理論基礎，在移動與無線通信中有着重要意義。^[6]電磁學中的斯特拉頓—朱蘭成（Stratton-Chu）公式也以他的姓氏命名。^[7][8]

朱蘭成
約1952年的肖像照
出生	(1913-08-24)1913年8月24日  中華民國江蘇省淮揚道清河縣 （現淮安市淮陰區）[註 1]
逝世	1973年7月25日(1973歲—07—25)（59歲）  美國馬薩諸塞州
母校	交通大學學士（1934年） 麻省理工學院碩士（1935年） 麻省理工學院博士（1938年）
知名於	朱氏極限（英語：Chu–Harrington limit）、斯特拉頓—朱蘭成公式
獎項	美國無線電工程師學會院士 美國物理學會院士 美國總統榮譽證書（英語：President's Certificate of Merit） 中華民國中央研究院院士
科學生涯
研究領域	電磁學、微波通訊、天線理論
機構	麻省理工輻射實驗室（英語：MIT Radiation Laboratory） 麻省理工學院電氣工程系
著名學生	張俊彥

生平

朱蘭成於1913年8月24日在江蘇淮陰^{[註 1]}出生。^[3]1934年在交通大學畢業，獲得電機工程學士學位^[3]，隨後赴美前往麻省理工學院攻讀電氣工程，將研究方向從電力變更為電磁學^[9]，1935年和1938年分別獲得碩士與博士學位。^[3]朱蘭成在1942年到1946年在麻省理工輻射實驗室（英語：MIT Radiation Laboratory）從事電磁學研究。^[5][10]第二次世界大戰末期，監督了多項雷達與通訊系統的天線研發工作。^[3][5]

1945年^[3][5]（一說1943年^[11]），朱蘭成隨美軍駐華統帥魏德邁^[11][12]的專家顧問團，前往中國支援作戰。^[3][5]他指導昆明巫家壩機場建立了盲降設備^[11]，為二戰勝利作出貢獻，1948年因戰功獲得杜魯門頒發的總統榮譽證書（英語：President's Certificate of Merit）。^[3][5]他在中國期間，某日在重慶市區遇到交通大學級友張鍾俊。因已完成昆明任務，他受邀到電信研究所向研究生講解微波電路，成為最早在交通大學講學的國外專家。課程共36小時，每天上、下午共講6小時。他十分熟悉課程內容，還介紹了不少美國最新的微波技術，受到研究生歡迎。^[11]

1947年後，長期就職於麻省理工的電氣工程系。^[3][10]

他雖為美國麻省理工的教授，但十分關注台灣電子科技事業的發展，經常在暑假前往台灣交通大學授課。1964年，在朱蘭成和施敏的指導之下，張俊彥與張瑞夫在台灣建立了首座半導體實驗室。該實驗室在未來研製出台灣第一枚集成電路，培養出許多電子科技產業人才。^[9]在研究經費申請困難的情況下，他自費借給施敏500美元，讓他將支票交給張俊彥，幫助張俊彥完成博士論文。他還遊說交通大學撥款，將博士生陳龍英、褚冀良送到貝爾實驗室深造。^[13]

他持有天線設計的25項專利^[5]，著有三本電磁學專著，合著者有電氣工程專家朱利葉斯·亞當斯·斯特拉頓（英語：Julius Adams Stratton）（Julius Adams Stratton）、理查德·阿德勒（Richard Adler）和羅伯特·法諾（Robert Fano）。^[14]1973年7月25日在美國馬薩諸塞州因癌症^[9]逝世，享年59歲。^[5]

朱氏極限

主條目：朱氏極限（英語：Chu–Harrington limit）

參見：電小天線（英語：Electrically small antenna）

在無線移動通信中，人們往往希望天線的尺寸小。而朱氏極限意味着天線的尺寸越短，帶寬就越窄，說明了天線小型化存在着理論限制。^[6]

1948年，朱蘭成確立了無損耗線偏振全向天線的Q因子下限為

${\displaystyle Q\geq {\frac {1}{k^{3}a^{3}}}+{\frac {1}{ka}}}$

其中${\displaystyle a}$是包含天線和其電流分布的最小球半徑，${\displaystyle k={\frac {2\pi }{\lambda }}}$為其波數。^[15]這一定理隨後又被哈羅德·奧爾登·惠勒（英語：Harold Wheeler）^[16]和羅傑·哈靈頓^[17]進一步推廣。因此朱氏極限又稱朱-哈靈頓極限（Chu–Harrington limit）。^[6]

部分著作

論文

• Chu, L. J. Physical limitations of omni-directional antennas [全向天線的物理限制] (PDF). Journal of Applied Physics. December 1948, 19 (12): 1163–1175. Bibcode:1948JAP....19.1163C. doi:10.1063/1.1715038. hdl:1721.1/4984 （英語）.^[15]

專著

• Julius A. Stratton; P. M. Morse; Lan Jen Chu; J. D. C. Little; Fernando J. Corbato. Spheroidal Wave Functions [球體波函數]. MIT Press. 1956 （英語）.^[14]

• Julius A. Stratton; Lan Jen Chu; Robert M. Fano. Electromagnetic Energy Transmission and Radiation [電磁能的傳輸與輻射]. MIT Press. 1968 （英語）.^[14]

• Richard B. Adler; Lan Jen Chu; Robert M. Fano. Electromagnetic Fields, Energy, and Forces [電磁場、能量與力]. MIT Press. 1968 （英語）.^[14]

註解

1. 淮陰縣原名清河縣。民國元年（1912年），全國廢府。淮安府撤銷，市境大部始屬淮揚道（道署設今清浦區）。^[1]民國三年（1914年），全國修改重複縣名，江蘇省清河縣與直隸省清河縣同名，改名為淮陰縣。^[2]2001年，淮陰市更名為淮安市，改淮陰縣為淮安市淮陰區。 ^[1]

參考資料

1. 淮安历史沿革. 淮安地情網. 淮安市市志編撰委員會辦公室. [2019-11-30]. （原始內容存檔於2021-04-15）.
2. 華林甫. 第三章 中国历代更改重复地名及其现实意义. 中国地名学史考论. 2002-02-01 [2019-12-04]. ISBN 9787801493422. （原始內容存檔於2019-12-04）.
3. Biography - Lan Jen Chu. IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques (IEEE). July 1958, 6 (3): 249 [16 January 2014]. doi:10.1109/TMTT.1958.1124553.
4. 逝世院士一覽表. 中央研究院. [2019-11-01]. 原始內容存檔於2013-10-05 （中文（臺灣））.
5. Dr. Lan Jen Chu, 59, M.I.T Engineer Dies. 紐約時報. 1973-07-08 [2019-11-01]. （原始內容存檔於2018-09-08）.
6. Bing, Benny. Emerging Technologies in Wireless LANs: Theory, Design, and Deployment. UK: Cambridge University Press. 2008: 567. ISBN 978-0521895842.
7. 周希朗. 电磁场理论与微波技术基础 下册 (PDF). 東南大學出版社. 2004: 252 [2021-12-19]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-12-19）.
8. Eugene F. Knott; John F. Schaeffer; Michael T. Tulley. Radar Cross Section. SciTech Publishing. 2004: 110.
9. 兩岸史話－留美顧問團 為台半導體奠基. 中時新聞網. 2019-12-06 [2021-12-19]. （原始內容存檔於2021-12-19）.
10. MIT Museum Nomination. Massachusetts Institute of Technology. [2019-11-01]. （原始內容存檔於2018-04-21）.
11. 记34级15位级友在母校耕耘的点滴事迹. 西安交通大學檔案館. [2021-12-18]. （原始內容存檔於2021-12-18）.
12. Wildes, Karl; Lindgren, Nilo. A Century of Electrical Engineering and Computer Science at MIT, 1882-1982. MIT Press. 1982: 206 [2021-12-18]. ISBN 9780262231190. （原始內容存檔於2021-12-18）.
13. 王麗娟. 施敏與數位時代的故事. 宏津數位科技. 2013 [2021-12-19]. （原始內容存檔於2021-12-19）.
14. Lan Jen Chu. The MIT Press. [2018-09-08]. （原始內容存檔於2018-09-15）.
15. Chu, L. J. Physical limitations of omni-directional antennas (PDF). Journal of Applied Physics. December 1948, 19 (12): 1163–1175. Bibcode:1948JAP....19.1163C. doi:10.1063/1.1715038. hdl:1721.1/4984.
16. Wheeler, Harold. Small antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1975, AP–24 (4): 462–469. Bibcode:1975ITAP...23..462W. doi:10.1109/tap.1975.1141115.
17. Harrington, R. F. Effects of antenna size on gain, bandwidth, and efficiency. Jour. Nat'l Bureau of Standards. 1960, 64–D: 1–12.