在当今数字化的时代，我们手中的、使用的笔记本电脑能够实现上网、通信等诸多功能，可谓功不可没。天线就如同让万物相连的神奇 “桥梁”，帮助我们实现了诸如玩游戏、汽车导航等功能，甚至在操控太空里的小行星等领域也发挥着重要作用。尽管天线在我们的生活中无处不在，但其样子和用法却千差万别。

天线的工作原理

无论是简单的线状偶极子天线，还是复杂的相控多输入多输出（MIMO）阵列，所有天线的功能都是将电信号转换为电磁波，使信息通过特定波长的信号在空气中传输，终在目的地被另一副天线接收并解译。通过空间传送信号，天线让我们能够以光速跨越遥远距离进行通信，这对于医疗、航空航天、通信和交通等行业的发展至关重要。随着天线应用的不断拓展，满足各种使用场景的天线类型也在持续增加。

天线类型多样的原因

不同的应用场景对天线有着截然不同的要求。例如，飞机与控制塔联系使用的天线和蓝牙咖啡杯里的天线就大相径庭。飞机的天线需要具备较远的作用距离，而咖啡杯的天线则要能够适应极小的空间。在设计天线时，需要综合考虑诸多因素，包括带宽（特定信号的频率范围）、极化（天线辐射电场的方向）、方向性（辐射集中在单一方向的程度）、物理空间（天线必须适配区域的尺寸）、增益（在峰值辐射方向上传输的功率大小）以及效率（天线辐射功率与其输入功率的比值）。

常见天线类型及其特点

了解常见天线类型的一般特性，有助于我们为不同场景选择合适的天线。下面为您详细介绍几种常见的天线类型。

1. 半波偶极子天线：半波偶极子天线是简单的实用天线，由两根导电杆或构成。在其工作频率下，物理尺寸为半个波长，因此被称为 “半波”。这种天线设计制造简单，应用非常普遍。它具有纯净的线性极化和旋转对称的辐射方向图。一副半波偶极子天线由长度为 L=λ/2 的线性导电单元构成，通常在其长度中间插入间隙进行馈电。虽然它一般是窄带天线，但增加导线半径可以增加带宽。
2. PIFA 天线（平面倒 F 天线）：PIFA 天线常见于手机和各种电子设备中。它是偶极子的一种变体，制造成本低，并且能够印刷成多种变体，以适应狭小空间，实用性极高。
3. 喇叭天线：喇叭天线常用于需要极高方向性的应用，如雷达测速枪。其几何结构简单，能够处理高功率，损耗较低。一副喇叭天线由一段波导构成，末端向外张开，形成开放孔径。张开的目的是增加方向性，收窄波束宽度。喇叭天线可以仅在电场方向张开（E 面扇形喇叭），或仅在磁场方向张开（H 面扇形喇叭），或在两个方向都张开（角锥喇叭）。它通常带宽很宽，工作在波导的截止频率以上，辐射线性极化波，极化方向和波导内电场方向一致。

1. 八木 - 宇田天线：八木 - 宇田天线有时简称为 “八木” 天线，由一副单独的偶极子天线和非驱动的线性导电单元组成的阵列构成。这种天线在方向性至关重要的应用中非常有效，常被用作电视接收天线。它具有反射器和导向器单元，反射器单元略长于偶极子，导向器单元略短于偶极子。它具有高度方向性，辐射方向朝向导向器，背离反射器。它也是窄带的，线性极化，电场方向和偶极子对齐。

1. 缝隙天线：缝隙天线和偶极子天线原理类似，不过它使用的是磁流，而非电流。它常见于飞机机头锥和电路板上。它由一个矩形（半波长长）的 “缝隙” 构成，开在平坦的导体平面上。根据巴比涅原理，它的工作原理和半波偶极子天线类似，辐射场也类似，不过极化方向互换了。它的辐射方向图近似偶极子天线，但接地平面截断会引入不对称性。它的带宽随缝隙宽度变化，是线性极化的，电场方向垂直于缝隙长度。

2.矩形贴片天线：矩形贴片天线是薄型应用中常见的，通常采用印刷制作，能够适应手机等平坦空间。虽然其原理简单，但可以轻松进行修改，以实现更宽频带、提高隔离度或在多个频率上工作。它由一个矩形导电单元构成，放在介质基板表面，有导电背板。贴片天线的辐射源于贴片下方空腔中场的谐振。它通过微带线、同轴或和邻近谐振器耦合来馈电。