小时候家里的收音机电视机都带着可以灵活旋转拉伸的杆子。大家一定还记得这根可以调头的杆子，或许还会好奇的发现这根杆子的长度和方向与广播电视的接收效果有着某种神秘的联系。这个杆子其实就是一个拉杆天线(也叫鞭状天线或者拉杆天线)，属于天线的一种。天线是一种常见的设备，广泛应用于广播、电视、无线电通信、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等领域。所有通过电磁波传输信号的设备都必须配备天线。我们的手机也需要天线来接收和拨打电话。所以有些朋友很好奇，为什么我的手机没有杆子？事实上，最初的老式手机大多都装有天线。后来随着技术的发展，天线被藏在了手机里。我们经常在汽车尾部看到的“棍子”就是汽车天线！我们经常在屋顶或塔上看到以下设备，这就是无线电通信中的天线。前面的天线有的是一根杆，有的天线是一块板，下面的形状其实也有天线。我们不禁好奇，它们真的都是天线吗？什么是天线天线是能够在空间中有效地向某一方向辐射电磁波或者有效地接收来自空间中某一方向的电磁波的装置。我们用人与人之间的交流做类比。天线是我们的耳朵和嘴巴。我们通过嘴巴把声音转换成声波，然后发出去。声波在空气中传播，最终被我们的耳朵听到。在通信系统中，天线起着嘴巴和耳朵的作用，但不同的是，天线可以发送和接收电磁波。天线的原理是将传输线上传播的导波转化为自由空间中传播的电磁波，反之亦然。导波是将全部或大部分电磁能量限制在有限的截面内，并沿一定方向传播的电磁波。我们用火车旅行来类比。乘客就像电磁波，输电线路就像火车。上车后，乘客只能在车内移动，他们随着列车的方向移动，就像导波一样，被约束在有限的横截面内，向某个方向传播。出站后，乘客可以自由活动，就像电磁波在自由空间传播一样。这里的火车门就像一个天线。火车门可以用来让乘客上下车。同样，可以用天线把导波转换成自由空间电磁波，自由空间电磁波转换成导波，这就是天线的互易原理。天线如何在自由空间将导波转换成电磁波？1894年，科学家波波夫在一次实验中发现，接收器探测无线电波的距离比平时显著增加。经过一番研究，波波夫发现一根电线接触到了金属芯片探测器。就是这根线大大增加了实验距离。这根电线被认为是世界上第一根天线。在波波夫实验中，导线不小心碰到了金属屑探测器，无形中改变了传输线的形状。根据波波夫实验的思路，科学家发现，随着传输线张角的增大，辐射的电磁波越强。后来提出了偶极子天线的理论，之后又发展出各种天线。可以看出，天线的尺寸与波长相匹配。波长和频率之间有密切的关系。光速=频率波长()，从1G到5G，使用的频率越高，波长越小，对应的天线尺寸就越小，这就是为什么手机的天线可以藏在手机里。因为天线理论比较复杂，这里就不赘述了。有兴趣可以自学。天线的分类为了满足各种实际需求，工程师们发明了各种天线。上面提到的各种设备实际上都是天线。这是天线的大致分类图。
天线指数之前我们的朋友发现，天线的长度方向与广播电视的接收效果有关。其实我们有意无意地旋转拉伸了收音机或电视天线，改变了天线参数，影响了电磁波的接收。天线的发送和接收效果与天线的参数密切相关。先介绍一下天线的一些基本参数。1.工作频段天线总是工作在一定的频率范围(带宽)，这取决于指标的要求。满足指标要求的频率范围就是天线的工作频率。各种无线标准不一样，运营商使用的频段也不一样，所以需要选择合适频段的天线。2.极化方式天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，这种电波称为垂直极化波；当电场强度方向与地面平行时，这种电波称为水平极化波。双极化天线由封装在同一个天线罩内的两个极化正交的天线组成。出于性能原因，两个天线极化45度。3.阻抗对于线天线，天线输入端的电压与电流之比称为天线的输入阻抗。对于表面天线，馈线上的电压驻波比通常用来表示天线的阻抗特性。选择合适的馈线和阻抗匹配器，以确保天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗匹配，并最大化天线的功率输入或输出。4.天线的指向性天线的指向性是指天线向某一方向辐射电磁波的能力。对于接收天线来说，方向性是指天线对来自不同方向的无线电波的接收能力。天线方向性的特性曲线通常由图案来表示。(该图案可用于说明天线在空间的所有方向上发射或接收电磁波的能力。图中通常有两个或两个以上的阀门，其中最大的阀门称为主阀门，其余的称为辅助阀门。5.波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)波瓣宽度是指主瓣最大辐射方向两侧辐射强度下降3 dB(功率密度减半)的两点之间的夹角。波瓣宽度越窄，指向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。6.前后比前后比是指主瓣最大值与背瓣最大值的比值。这表明该天线能抑制后瓣。7.增益天线增益是指在输入功率相等的情况下，实际天线和理想辐射单元在空间同一点产生的信号的功率密度之比。增益与天线方向图密切相关。主瓣越窄，旁瓣越小，增益越高。天线增益用于衡量天线在特定方向辐射电磁波的能力。需要注意的是，天线本身并不会增加辐射信号的能量，只是通过组合天线振子，改变其馈电方式，将能量集中在某个方向。8.倾斜天线的倾斜角是指无线电波的倾斜角，而不是天线元件本身的机械倾斜角。倾斜角反映了天线接收最强无线电波的高度角度。9.隔离天线的隔离度是指两个天线或一个双极化天线的无关性。合格的隔离参数可确保同一扇区天线的分集接收性能。10.驻波比天线的驻波比是表示天馈与基站匹配程度的指标。它的产生是因为入射波能量传输到天线输入端后没有完全辐射出去，产生反射波和叠加。此外，天线指标还需要关注天线的向下倾斜模式，以及端口、连接器、馈线等数量。你见过什么形状的天线？
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