朱兰成

朱兰成（英语：Lan Jen Chu，1913年8月24日—1973年7月25日），生于江苏淮阴^{[注 1]}，电气工程师，麻省理工学院电气工程教授^[3]，美国无线电工程师学会（现IEEE）会士^[3]、美国物理学会会士^[3]、中华民国中央研究院院士^[4]，Sigma Xi科学研究学会成员。^[3]朱兰成在电磁学与微波理论，特别是天线的设计上深有造诣^[3][5]，最知名的工作是分析了全向天线（英语：Omnidirectional antenna）并提出朱氏极限（英语：Chu–Harrington limit）（Chu's limit），显示了天线小型化存在的理论极限，是电小天线（英语：Electrically small antenna）的理论基础，在移动与无线通信中有着重要意义。^[6]电磁学中的斯特拉顿—朱兰成（Stratton-Chu）公式也以他的姓氏命名。^[7][8]

朱兰成
约1952年的肖像照
出生	(1913-08-24)1913年8月24日  中华民国江苏省淮扬道清河县 （现淮安市淮阴区）[注 1]
逝世	1973年7月25日(1973岁—07—25)（59岁）  美国马萨诸塞州
母校	交通大学学士（1934年） 麻省理工学院硕士（1935年） 麻省理工学院博士（1938年）
知名于	朱氏极限（英语：Chu–Harrington limit）、斯特拉顿—朱兰成公式
奖项	美国无线电工程师学会院士 美国物理学会院士 美国总统荣誉证书（英语：President's Certificate of Merit） 中华民国中央研究院院士
科学生涯
研究领域	电磁学、微波通讯、天线理论
机构	麻省理工辐射实验室（英语：MIT Radiation Laboratory） 麻省理工学院电气工程系
著名学生	张俊彦

生平

朱兰成于1913年8月24日在江苏淮阴^{[注 1]}出生。^[3]1934年在交通大学毕业，获得电机工程学士学位^[3]，随后赴美前往麻省理工学院攻读电气工程，将研究方向从电力变更为电磁学^[9]，1935年和1938年分别获得硕士与博士学位。^[3]朱兰成在1942年到1946年在麻省理工辐射实验室（英语：MIT Radiation Laboratory）从事电磁学研究。^[5][10]第二次世界大战末期，监督了多项雷达与通讯系统的天线研发工作。^[3][5]

1945年^[3][5]（一说1943年^[11]），朱兰成随美军驻华统帅魏德迈^[11][12]的专家顾问团，前往中国支援作战。^[3][5]他指导昆明巫家坝机场建立了盲降设备^[11]，为二战胜利作出贡献，1948年因战功获得杜鲁门颁发的总统荣誉证书（英语：President's Certificate of Merit）。^[3][5]他在中国期间，某日在重庆市区遇到交通大学级友张钟俊。因已完成昆明任务，他受邀到电信研究所向研究生讲解微波电路，成为最早在交通大学讲学的国外专家。课程共36小时，每天上、下午共讲6小时。他十分熟悉课程内容，还介绍了不少美国最新的微波技术，受到研究生欢迎。^[11]

1947年后，长期就职于麻省理工学院的电气工程系。^[3][10]

他虽为美国麻省理工学院的教授，但十分关注台湾电子科技事业的发展，经常在暑假前往台湾交通大学授课。1964年，在朱兰成和施敏的指导之下，张俊彦与张瑞夫在台湾建立了首座半导体实验室。该实验室在未来研制出台湾第一枚集成电路，培养出许多电子科技产业人才。^[9]在研究经费申请困难的情况下，他自费借给施敏500美元，让他将支票交给张俊彦，帮助张俊彦完成博士论文。他还游说交通大学拨款，将博士生陈龙英、褚冀良送到贝尔实验室深造。^[13]

他持有天线设计的25项专利^[5]，著有三本电磁学专著，合著者有电气工程专家朱利叶斯·亚当斯·斯特拉顿（英语：Julius Adams Stratton）（Julius Adams Stratton）、理查德·阿德勒（Richard Adler）和罗伯特·法诺（Robert Fano）。^[14]1973年7月25日在美国马萨诸塞州因癌症^[9]逝世，享年59岁。^[5]

朱氏极限

主条目：朱氏极限（英语：Chu–Harrington limit）

参见：电小天线（英语：Electrically small antenna）

在无线移动通信中，人们往往希望天线的尺寸小。而朱氏极限意味着天线的尺寸越短，带宽就越窄，说明了天线小型化存在着理论限制。^[6]

1948年，朱兰成确立了无损耗线偏振全向天线的Q因子下限为

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

其中${\displaystyle a}$是包含天线和其电流分布的最小球半径，${\displaystyle k={\frac {2\pi }{\lambda }}}$为其波数。^[15]这一定理随后又被哈罗德·奥尔登·惠勒（英语：Harold Wheeler）^[16]和罗杰·哈灵顿^[17]进一步推广。因此朱氏极限又称朱-哈灵顿极限（Chu–Harrington limit）。^[6]

部分著作

论文

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

专著

• Julius A. Stratton; P. M. Morse; Lan Jen Chu; J. D. C. Little; Fernando J. Corbato. Spheroidal Wave Functions [球体波函数]. MIT Press. 1956 （英语）.^[14]

• Julius A. Stratton; Lan Jen Chu; Robert M. Fano. Electromagnetic Energy Transmission and Radiation [电磁能的传输与辐射]. MIT Press. 1968 （英语）.^[14]

• Richard B. Adler; Lan Jen Chu; Robert M. Fano. Electromagnetic Fields, Energy, and Forces [电磁场、能量与力]. MIT Press. 1968 （英语）.^[14]