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1、天线，是我们生活中很常见的一种通讯设备。但是，大部分人其实对它并不了 解，可能 只知道它是收发信号的。本文面向零基础读者，专业或非专业人士，皆可阅读，绝对通俗易懂，干货满 满。废话不多说，直入正题！话说，自从1894年老毛子科学家波波夫成功发明了天线之后，这玩意迄今已 有124年 的历史（数了 3 遍，应该没错）。波波夫和他的发明在这漫长的历史长河之中，它对人类社会发展和进步做出了卓绝的贡献。二战中屡立奇功的英国雷达天线如今，不管是老白姓日常工作生活，还是科学家进行科研探索，都离不开天线 启的默默 奉献。天线究竟是一根什么样的线”，为什么会如此彻底地改变我们的生活？其实，天线之所以牛逼，就是因
2、为电磁波牛逼。电磁波之所以牛逼，一个主要原因就是，它是唯一能够不依赖任何介质进行传 播的神秘 力量”。即使在真空中，它也能来去自如，而且转瞬即至。电磁波效果图电磁波传播示意图 想要充分利用这股 神秘力量”，你就需要天线。在无线电设备中，天线就是用来辐射和接收无线电波的装置。再通俗点，天线就是一个 转换器”一如传输线上传播的导行波，变换成在自 由空间中 传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线的作用什么叫导行波？简单来说，导行波就是一种电线上的电磁波。天线是怎么实现导行波和空间波之间转换的呢？看下图：中学物理学过，两根平行导线，有交变电流时，就会形成电磁波辐射。两根导线很近时，辐射很微弱（导线电流
3、方向相反，产生的感应电动势几乎抵 消）。两根导线张开，辐射就会增强（导线电流方向相同，产生的感应电动势方向相 同）。当导线的长度增大到波长的 1/4 时，就能形成较为的辐射效果！有了电场，就有了磁场，有了磁场，就有了电场，如此循环，就有了电磁场和 电磁 波。电生磁，磁生电再来个动图，大家感受一下这个优美的过程:导线电流方向的变化，产生了变化的电场 产生电场的这两根直导线，就叫做 振子。通常两臂长度相同，所以叫 对称振子。 长度像下面这样的，叫半波对称振子。半波对称振子把导线两头连起来，就变成了半波对称折合振子。半波对称折合振子有点像刷墙的油漆刷子。对称振子是迄今最为经典，使用最为广泛的天线。理
4、论还是有点枯燥啊，赶紧的，我们来结合一下实物。真实世界中的振子，是个什么样？Duang !就是这样就是这么个金届片。半波对称振子（非折合）好吧，其实上面这个只是振子的一个传统形态，它还有 N 种变（身）态： 造型怪异的振子懵逼了吧？如果说振子就是天线，那这哪里是天线嘛？我们现实生活中看到的 天线不是 这个鸟样啊？确切地说，振子不是一个完整的天线。振子是天线的核心部件，形态会随天线 的形态变 化而变化。而天线的形态，实在是太TM多了。多了。了。总而言之，成百上千。虽然天线的形态千奇白怪，但是根据相似度，也可以进行大致归类。 按波长分：中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线 . 按性能分：高增益
5、天线、中增益天线.按指向分：全向天线、定向天线、扇区天线. 按用途分：基站天线、电视天线、雷达天线、电台天线 . 按结构分：线天线、面天线.按系统类型分：单元天线、天线阵.如果按照外型来分，常见的几种，如下图：鞭状天线抛物面天线八木天线PS:八木天线并不是八根木头，虽然我数学不好，但是八我还是数得来的。之所以叫八 木，是因为它是二十世纪 20 年代日本人八木秀次和宇田太郎发明的, 叫八木宇田天 线”，简称八木天线”（可怜的宇田）。我们通信汪最关心的，当然是一一通信基站天线！ 基站天线，是基站天馈系统的组成部分，也是移动通信系统的重要组成部分。基站天线一般分为室内天线和室外天线。室内天线通常包括
6、全向吸顶天线和定向壁挂天线等。我们重点说说室外的。室外基站天线也分为全向的和定向的。定向天线再细分为定向单极化天线和定向双极化 天线。什么是极化？别急，我们待会再说。我们先说说全向和定向。其实顾名思义，全向天线就是向四周发射和接收信号的，而定向天线，是向指定方向。室外全向天线，是这样的：就是一根棒子，有粗的，也有细的。它里面的振子，是这样的：相比全向天线，现实工作生活中，定向天线使用最为广泛。它大部分时候看上去就是一个板子，所以叫板状天线。板状天线，主要由以下部分组成：*辐射单元（振子）*反射板（底板）*功率分配网络（馈电网络）*封装防护（天线罩） 之前我们看到那些奇怪形状的振子，其实都是基站
7、天线的振子。大家注意到没，这些振子的角度，有一定的规律：要么是多”，要么是“X嗯，这就是前面我们提到的极化”。无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为 无线电波 的极化。如果电波的电场方向垂直丁地面，我们称它为垂直极化波。同理，平行丁地面，就是 水平极化波。另外，还有 闿 5的极化。不仅如此，电场的方向还可以是螺旋旋转的，叫椭圆极化波。双极化，就是 2 个天线振子在一个单元内，形成两个独立波。采用双极化天线，可以在小区覆盖时减少天线的数量，降低天线架设的条件要 求，进而减少投资，还能保证覆盖效果。总之，就是好处多多。密集恐惧症又犯了。我们继续前面全向和定向天线的话题
8、。 为什么定向天线可以控制信号的辐射方向呢？ 我们先来看个图：这种图，叫做天线方向图。 因为空间是三维立体的，所以这种从上往下的俯视，以及从前往后的正视，会 更加活晰直观地观察到天线辐射强度的分布。 上图也是一对半波对称振子产生的天线方向图，有点像个平放的轮胎。 话说，天线的诸多特性中，一个很重要的能力，就是辐射距离。 怎样才能让这个天线的辐射距离更远呢？ 答案就是拍它啪叽！这下辐射距离不就远了嘛。 问题是，辐射这玩意，看不见抓不着，你想拍它，也拍不着啊。 在天线理论里，如果你想拍这一巴掌，正确的做法是 一一增加振子。 振子越多，轮胎越扁。好了，轮胎被拍成了饼，信号距离是远了，而且，它是向周围
9、 360 。发散的，是个全向天线。这种天线，放在荒郊野外，是极好的。但是，在城市里，这种天 线就很难 玩得转了。城市里，人群密集，建筑林立，通常需要使用定向天线，对指定范围进行信号 覆盖。 城区基本上都是定向天线丁是乎，我们就需要对全向天线进行 改造”。首先，我们要想办法把其中一侧挤一挤”：怎么挤呢？我们加上反射板，挡在一侧。然后，配合多个振子，进行 聚焦”。最后，我们得到的辐射形状，是这样的：图中，辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣，屁股上还会有 一点尾 巴，叫后瓣。呃，这个造型，有点像。 茄子?对丁这个 笳子”，你可以想一想，怎样才能最大化利用它进行信号覆盖呢？ 抱着它站在马
10、路上，肯定是不行的，障碍物太多。站得高，看得远，我们肯定要往高处走啊。到了高处，怎么才能往下照呢？聪明如我的你，一定想到了，很简单啊，天线 本体往下 倾斜不就 OK 啦？是的，在安装时，直接倾斜天线，是一个办法，我们称之为 机械下倾”。现在的天线，安装时都具备这个能力，一个机械臂，搞定。但是，机械下倾也存在一个问题一一采用机械下倾时，天线垂直分量和水平分量的幅值是不变的，所以天线方向图 严重变形这肯定不行啊，影响了信号覆盖。丁是，我们采用了另外一种办法，就是电调 下倾，简 称电下倾。简而言之，电下倾就是保持天线本体的物理角度不变，通过调整天线的振子相 位，改变 场强强度。来个动图，就看明白了：
11、相比丁机械下倾，电下倾的天线方向图变化不大，下倾度数更大，而且，前瓣 和后瓣都 朝下。当然啦，在实际使用中，经常会机械下倾和电调下倾配合使用。下倾之后，就变成了这样在这种情况下，天线的主要辐射范围，得到了较充分的利用。但是，还是有 I 可题存在的：1 主瓣和下旁瓣之间，有一个下部零深，会造成这个位置的信号盲区。通常， 我们称之 为灯下黑”。2 度旁瓣的角度较高，影响距离较远，很容易造成越区干扰，也就是说，信号 会影响到 别的小区。所以，我们必须努力填补 下部零深”的空缺，压制 上旁瓣”的强度。具体的办法，就是调节旁瓣的电平，采用波束赋形等手段，里面的技术细节就 有点复杂 了。大家感兴趣的话，可以自行搜索相关资料。这里面的学问，真的很深，所以，无数的天线专家都在钻研这方面的课题，不 断地研 发、测试。上图为天线测试暗室一款优秀的天线，离不开良好的工艺，可靠的材料，还有不断的测试。好啦，文章写到这里，就该结束啦！能看到这里的，绝对都是真爱啊！实际上，天线的知识还有很多，远不止本文所述。限丁篇幅，今天还是先到这 里吧。总之，天线确实是一门精深的学问，远比大家想象得复杂。而且，目前也处丁 高速发展 的阶段，还有很大的潜力可以挖掘。尤其是即将到来的5G,天线技术革新是其中的重中之重，各大设备厂家一定会在5G天线上全力以赴，做足文章。到时候会有什么样的天线黑科技出现？让我们拭目以待吧!
