你手里的手機(jī)、用的筆記本電腦，能上網(wǎng)、能通信，天線可是立了大功。天線就像是讓萬物相連的神奇“橋梁”，幫我們實(shí)現(xiàn)了好多好多的功能，像玩游戲、汽車導(dǎo)航，甚至還能操控太空里的小行星呢。雖然天線在我們生活中到處都是，可它們的樣子和用法卻各不相同。

天線是如何工作的

不管是簡單的線狀偶極子天線，還是復(fù)雜的相控多輸入多輸出（MIMO）陣列，所有天線干的都是同一件事——把電信號(hào)變換成電磁波，讓信息通過特定波長的信號(hào)在空氣中傳輸，最后在目的地被另一副天線接收并解譯。通過空間傳送信號(hào)，天線讓我們能以光速跨越遙遠(yuǎn)距離進(jìn)行通信，這對我們醫(yī)療、航空航天、通信和交通等行業(yè)的發(fā)展可太重要了。隨著天線應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，滿足各種使用場景所需的天線類型也在不斷增多。

天線為什么有這么多類型

不同的應(yīng)用場景對天線的要求可不一樣。比如，飛機(jī)和控制塔聯(lián)系用的天線，跟藍(lán)牙咖啡杯里的天線就大不一樣。飛機(jī)的天線需要作用距離遠(yuǎn)，而咖啡杯的天線要能適應(yīng)極小空間。天線設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮好多因素，比如帶寬（特定信號(hào)的頻率范圍）、極化（天線輻射電場的方向）、方向性（輻射集中在單一方向的程度）、物理空間（天線必須適配區(qū)域的尺寸）、增益（在峰值輻射方向上傳輸?shù)墓β蚀笮。┖托剩ㄌ炀€輻射功率與其輸入功率的比值）。

常見天線類型都有什么特點(diǎn)

了解常見天線類型的一般特性，能幫我們?yōu)椴煌瑘鼍斑x合適的天線。接下來，咱們就看看幾種常見的天線類型。

半波偶極子天線

半波偶極子天線是最簡單的實(shí)用天線，由兩根導(dǎo)電桿或?qū)Ь€構(gòu)成。它的工作頻率下，物理尺寸是半個(gè)波長，所以叫“半波”。這種天線設(shè)計(jì)制造簡單，非常普遍。它有純凈的線性極化和旋轉(zhuǎn)對稱的輻射方向圖。一副半波偶極子天線由長度為 L = λ/2 的線性導(dǎo)電單元構(gòu)成，通常在其長度中間插入間隙進(jìn)行饋電。雖然它一般是窄帶天線，但增加導(dǎo)線半徑能增加帶寬。

PIFA天線（平面倒F天線）

PIFA天線常見于手機(jī)和各種電子設(shè)備里。它是偶極子的一種變體，制造成本低，還能印刷成多種變體，適應(yīng)狹小空間，特別實(shí)用。

喇叭天線

喇叭天線常用于需要極高方向性的應(yīng)用，比如雷達(dá)測速槍。它的幾何結(jié)構(gòu)簡單，能處理高功率，損耗還低。一副喇叭天線由一段波導(dǎo)構(gòu)成，末端向外張開，形成開放孔徑。張開是為了增加方向性，收窄波束寬度。喇叭天線可以僅在電場方向張開（E面扇形喇叭），或僅在磁場方向張開（H面扇形喇叭），或在兩個(gè)方向都張開（角錐喇叭）。它通常帶寬很寬，工作在波導(dǎo)的截止頻率以上，輻射線性極化波，極化方向和波導(dǎo)內(nèi)電場方向一致。

八木-宇田天線

八木-宇田天線有時(shí)簡稱為“八木”天線，由一副單獨(dú)的偶極子天線和非驅(qū)動(dòng)的線性導(dǎo)電單元組成的陣列構(gòu)成。這種天線在方向性至關(guān)重要的應(yīng)用里很有效，常被用作電視接收天線。它有反射器和導(dǎo)向器單元，反射器單元略長于偶極子，導(dǎo)向器單元略短于偶極子。它有高度方向性，最大輻射方向朝向?qū)蚱鳎畴x反射器。它也是窄帶的，線性極化，電場方向和偶極子對齊。

縫隙天線

縫隙天線和偶極子天線原理類似，不過它用的是磁流，不是電流。它能在飛機(jī)機(jī)頭錐和電路板上找到。它由一個(gè)矩形（半波長長）的“縫隙”構(gòu)成，開在平坦的導(dǎo)體平面上。根據(jù)巴比涅原理，它工作原理和半波偶極子天線類似，輻射場也類似，不過極化方向互換了。它的輻射方向圖近似偶極子天線，但接地平面截?cái)鄷?huì)引入不對稱性。它的帶寬隨縫隙寬度變化，是線性極化的，電場方向垂直于縫隙長度。

矩形貼片天線

矩形貼片天線是薄型應(yīng)用里最常見的，通常印刷制作，能適應(yīng)手機(jī)等平坦空間。雖然它原理簡單，但能輕松修改，實(shí)現(xiàn)更寬頻帶、提高隔離度或在多個(gè)頻率上工作。它由一個(gè)矩形導(dǎo)電單元構(gòu)成，放在介質(zhì)基板表面，有導(dǎo)電背板。貼片天線的輻射源于貼片下方空腔中場的諧振。它通過微帶線、同軸探針或和鄰近諧振器耦合來饋電。