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标题: 关于天线，有史以来最强的科普文（上） [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2018-9-12 09:52

作者: xzclass 标题: 关于天线，有史以来最强的科普文（上）

本帖最后由 xzclass 于 2018-9-12 11:01 编辑

大家好，我是小枣君。

今天我要给大家介绍的，是天线。

嗯，就是这个东东：

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。

所以，小枣君用一个礼拜的时间，憋了一个大招，码出了这篇文章——

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，不管是老百姓日常工作生活，还是科学家进行科研探索，都离不开天线君的默默奉献。

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。

天线的英文名：Antenna（也有触须、直觉之意）

再通俗点，天线就是一个“转换器”——把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——

就是这么个金属片。。。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？

放心！作为一个百年一遇的良心公众号，鲜枣课堂骗天骗地都不敢骗各位粉丝爸爸！

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百怪，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郞发明的，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——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“＋”，要么是“×”。

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于地面，我们称它为垂直极化波。同理，平行于地面，就是水平极化波。另外，还有±45°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。。。

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时间: 2018-9-12 10:34

作者: 記憶錯亂

甩个文档PPT啥的来看看啊

时间: 2018-9-12 11:31

作者: rechar_xu

不错

时间: 2018-9-26 22:25

作者: 芙蓉落叶

非常不错的科普介绍！

时间: 2018-9-27 08:41

作者: qiuxueerlai

感谢分享

时间: 2018-9-27 16:40

作者: simatianrun

很不错。

时间: 2018-9-28 10:52

作者: apopen

很不错哈！！！

时间: 2018-9-28 12:26

作者: 豆豆旺财

不错，收藏了

时间: 2018-9-29 09:52

作者: hdf590

经典，收藏，转发

时间: 2018-9-29 12:31

作者: xzclass

hdf590 发表于 2018-9-29 09:52
经典，收藏，转发

一气呵成，棒棒

时间: 2018-9-30 10:27

作者: qiuranke21

感谢分享

时间: 2018-9-30 16:18

作者: hardy1991

厉害了我的楼主

时间: 2018-9-30 20:13

作者: 四季吹来的风

辛苦了长知识了

时间: 2018-10-6 16:32

作者: Paul哥

牛人

时间: 2018-10-8 16:52

作者: Master777

谢谢分享

时间: 2018-10-9 09:26

作者: didwill

很棒的介绍，一知半解的我，涨知识了。

时间: 2018-10-10 15:24

作者: py0000001

良心好文

时间: 2018-10-11 05:11

作者: skshao

感谢分享

时间: 2018-10-12 08:59

作者: ljs007

不错，感谢分享

时间: 2018-10-15 08:55

作者: 七匹狼的小七

超级nice

时间: 2018-10-15 10:13

作者: 时空炼铝人

很强大

时间: 2018-10-15 10:41

作者: BIM1602

牛逼了楼主，学习了这么久的通信，还真没研究过天线是个嘛，受教了

时间: 2018-10-15 17:24

作者: 胡雨

感谢

时间: 2018-10-17 11:12

作者: 山而王

讲的非常好，受益匪浅！

时间: 2018-10-17 14:34

作者: windspirit

这几天正好要考试~

时间: 2018-10-17 14:35

作者: windspirit

这几天正好有初中级通信工程师的

时间: 2018-10-17 15:57

作者: shouyouyuxiang

非常好。感谢。

时间: 2018-10-22 16:44

作者: RMnoarch

真好，我能看懂，谢谢楼主

时间: 2018-10-23 15:19

作者: pnspns

好东西，谢谢

时间: 2018-10-24 09:08

作者: operation186

谢谢楼主。又加深了解了。

时间: 2018-10-29 17:12

作者: 林相夕心

深入浅出，通俗易懂

时间: 2018-11-22 10:31

作者: nightstar123

感谢分享

时间: 2018-11-23 00:15

作者: 景亚鹏

能下载不

时间: 2018-11-23 09:22

作者: 408227002

想请教直放站只用一个+45度怎么产生极化

时间: 2018-12-19 15:19

作者: bjwzm1973

谢谢分享，再讲讲终端用的天线就更好了。

时间: 2019-1-4 10:22

作者: Johnson_R

时间: 2020-1-15 11:01

作者: dsda

时间: 2020-2-4 11:37

作者: 云雁月楼

学习一下

时间: 2020-2-10 15:51

作者: buzhidaola

感谢啊

时间: 2020-2-10 20:37

作者: king530535

时间: 2020-3-13 16:04

作者: wonder8

好好学习了！！

时间: 2020-4-1 08:51

作者: 中兴伟略

非常不错，下载备用

时间: 2020-5-8 16:31

作者: 一只网优狗

太喜欢小枣君的文章了通俗易懂又有深度和系统性

时间: 2020-5-8 17:03

作者: c_kelly

多谢LZ分享

时间: 2021-8-17 16:35

作者: QQ1860

有趣的科普

时间: 2023-4-13 19:39

作者: ghostnemo178

感谢分享收藏了

时间: 2023-5-13 18:50

作者: 醉雨人

太牛了

时间: 2023-5-16 21:29

作者: jxxyfgs

学习一下

时间: 2023-7-16 11:15

作者: htimlcn

赞！赞！赞！

时间: 2023-7-28 10:16

作者: Litiegen

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