一、什么是天线？
我们都知道，生活中形形色色的无线电设备，是通过无线电波来传递信息的。而天线，正是用来进行无线电波的辐射和接收的装置。
在系统学习之前，我们先通过一个视频直观了解一下天线背后的科学：
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电磁波：电磁波是一种能量传输形式，如下图所示。在传播过程中，电场和磁场总是相互垂直的，同时电场和磁场又垂直于传播方向。
电磁波的传播
天线：辐射或接收电磁波的能量转换部件。
天线在通信系统中的位置
发射端：发射机的高频电流 电磁波（产生电磁波的振荡源）
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。此处即发射天线。
接收端：将空间传播的电磁波传来的电磁能量 接收机的高频电流
电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。此处即接收天线。
天线收发互易性
天线通常都具有可逆性，即同一副天线既可用于发射，也可用于接收。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易原理。
发射和接收在同一个天线实现的情况如：
雷达系统用双工器来实现；
GSM手机用开关来实现；
现代移动通信（手机）天线。
二、天线辐射的基本原理
天线完成了将传输线上传输的导行波转变为自由空间中传播的电磁波的过程，如下图所示。当终端开路的平行双导线上载有交变电流时，会产生交变的电磁场。
当平行双导线距离比较近时，如下图(a)所示，导线上的电流流向相反，所产生的感应电动势几乎可以互相抵消，电磁场被束缚在平行双导线附近，难以向空间中传播。
(a) 平行双导线的电磁场
(b) 平行双导线张开一定角度
当平行双导线的夹角开始张开，如上图(b)所示，双导线上开始出现部分相同方向的电流，所产生的感应电动势也有部分开始增强，因此电磁场的辐射能力开始增强。
当平行双导线的夹角完全张开，如下图(c)所示，导线上的电流方向完全相同，形成较强的电磁场辐射能力，电磁波可以向空间中辐射传播。通常将能这样产生显著辐射的直导线成为振子，上下导线长度相同的振子为对称振子。每臂长度为四分之一波长的对称振子,称半波对称振子。
(c) 平行双导线竖直演化为对称振子
天线辐射基本原理示意图
振子辐射的电场线时域图如下图所示，可以形象的看到电磁波由振子向空间传播的动态过程。
振子辐射的电场线时域图
三、天线分类
天线按照不同的情况，有不同的分类：
1、按工作性质分：发射天线、接收天线和收发共用天线。
2、按工作用途分：通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线、导航天线、测向天线等。
3、按天线特性类：
a) 方向性：定向天线、全向天线；
b) 极化特性：线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线；其中线极化天线又可分为垂直极化、水平极化、正交双极化；
c) 频带特性：窄带天线、宽带天线、超宽带天线。
4、按天线上的电流分布分：驻波天线、行波天线。
5、按使用波段分：长波天线、超长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线。
6、按结构外型分：线天线和面天线。线状天线和面状天线的基本工作原理是相同的，两个正交的线天线可形成面天线。
7、按使用场景分：基地台天线和移动台天线（移动台又可细分为车载、机载、星载、舰载、背负台、手持台等）。
8、按安装位置分：天线由在设备上安装的位置可分为外置天线和内置天线。外置天线类型很多，内置天线通常有FPC/PCB/弹簧/陶瓷/五金弹片/激光直接成型技术（LDS）等。
四、部分典型天线介绍：
1、线天线
由半径远小于波长的导线或金属棒构成【主要用于长、中、短波频段】。可以有效地向空间辐射电磁波，并可以结合各种多个天线组成阵列。
线天线的主要类型有单极子天线、偶极子天线、笼形天线、鞭状天线、铁塔天线、环形天线、V形天线、菱形天线、鱼骨形天线、八木天线、对数周期天线、阵列天线等。
阵列天线：
由于电磁场满足叠加原理，当单个天线的功率不能满足需求的时候，可以用多个天线组合能量获得更强的电磁信号，使系统更有效地工作。
反射阵列天线
八木天线：
八木天线是在二十世纪20年代，由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明的，故称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。这种天线又叫引向天线，是由一个有源振子（一般用折合振子）、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。
八木天线的主要优点是结构简单、牢固、成本低，方向性强，较偶极子天线有更高的增益；其缺点是工作频带窄、抗干扰性一般。主要应用在无线电测向和长距 离无线电通信领域。
八木天线
对数周期天线：
对数周期天线是一种阻抗、方向图、增益、驻波比等电特性随频率的对数成周期性变化，并在很宽的频带内保持基本不变的天线。最常见的是对数周期偶极天线。
对数周期天线
环形天线：
环形天线是将一根金属导线绕成一定形状，如圆形、方形、三角形等，以导体两端作为输出端的结构。环形天线产生的辐射与短偶极天线相当。通常用于电视和射频识别系统。
环形天线
螺旋天线：
一种由导电性能良好的金属螺旋线组成的天线，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接。
螺旋天线阵列既有很强的方向性，又有很高的增益。可以有效地捕捉定向传播过来的电磁信号。
螺旋天线
2、面天线
由尺寸大于波长的金属或介质面构成，具有初级馈源并由反射面形成次级辐射场的天线【主要用于厘米或毫米波频段】
面天线主要类型有前馈式面天线、卡塞格伦天线、格雷高里天、环焦天线、偏置天线、多波束天线、赋形波束天线、前馈球形反射面天线、球形双反射面天线、潜望镜天线等。
潜望镜天线：
潜望镜天线由安置在地面上的下镜辐射器和安装在支架上的上镜反射器组成。下镜辐射器一般是抛物面天线，上镜反射器为金属平板。下镜辐射器向上发射电磁波，经过金属平板反射出去。潜望镜天线的优点是能量损耗小、失真小、效率高。主要用于容量不大的微波中继通信中。
喇叭天线：
喇叭天线又称号角天线，是波导管终端渐变张开成圆形或矩形截面的微波天线。
喇叭天线是最常用的微波天线之一，一般用作辐射器。其优点是工作频带宽；缺点是体积较大，而且就同一口径来说，它的方向性不及抛物面天线尖锐。
喇叭天线
平面微带贴片天线：
贴片天线成本低、外形小且易于制造。可以直接做在非常薄的电路板上——双层板、多层板，可以很好地集成到手机以及各种各样的小型化器件及设备里。
贴片天线
波导缝隙天线：
刻在波导上的缝隙天线阵列是导航，雷达和其他高频系统中的常用天线。这种天线易于制造，损耗低，并且辐射波为交叉极化很小的线极化波。通常用于飞行器中，因为它们可以制成与安装它们的表面一致的形状。
波导缝隙天线
3、定向天线
定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其它的方向上发射及接收电磁波为零或极小的一种天线。
采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性；同时增加抗干扰能力。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高的环境。
平板天线、八木天线和对数周期天线都属于外置定向天线。
平板天线
4、全向天线
在各个方向上均匀辐射或接收电磁波的天线，称为全向天线（也叫不定向天线）。如胶棒天线、玻璃钢天线、小型通信机用的鞭状天线、吸盘天线等。
胶棒天线：
胶棒天线是最常见的外置全向天线，其外皮的绝缘层是橡胶材质，内部通常是螺旋加感金属线圈。
胶棒天线增益适中、价格相对低廉，常用在无线通讯模块、无线路由、图/数传电台等。可根据安装空间要求选择合适尺寸大小；通常情况下，同频段长度越长增益越高。
胶棒天线
玻璃钢天线：
玻璃钢天线内芯为纯铜振子，采用平衡馈电，受环境影响小；外壳采用优质玻璃钢，有很好的耐腐蚀、耐老化以及防风性能，对恶劣的自然环境适应好。
玻璃钢天线性能优异，具有高精度、高效率、高增益的特点，特别适合超远距离网关信号覆盖，图像传输等，可以作为中继台天线使用。
玻璃钢天线
5、基地台天线与移动天线
基站天线
背负台天线、手持台天线
下篇待续 ······
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