就像盲人摸象一样,每种分类方式都只能描述天线的一个侧面或者一类特征,把这些分类法所针对的特征全部糅合起来才能看清天线的全貌。
为了减少复杂度,蜉蝣君就先以最直观的分类方法为切入点,百闻不如一见,让大家看看不同用途的真实天线是什么样的。
下图中的这种天线很多人应该见过,在以前主要架在屋顶上,用于电视信号的接收(电视自带的鞭状天线实在是能力有限)。这种鱼骨状的天线就叫八木天线。
不用数到底天线上是不是有8根杆了。之所以叫八木天线这个名称是因为它的发明者是个叫八木秀次的日本人。八木天线主要用于电视信号的接收,用于无线通信的场景不多。
下面这张图是用于雷达的抛物面天线,就像一个个巨大的锅一样,蔚为壮观。雷达在发射时须把能量集中辐射到需要照射的方向,这个形状是非常适合的。
下面的这些“锅”就要小一些了,这就是用于收发微波信号来传递信息的微波天线。微波这类电磁波的波长很短,主要以直线传播,收发天线要相互对准才能工作,在无线通信中主要用作传输。
如果你仔细看上面这些图,会发现在铁塔的最上端,有一些板状的东西,这就是本文的主角:通信天线(细分类型为定向天线:信号的收发在一定的方向上),最经常和手机直接眉目传情的就是这货。
既然有定向天线,必然也会存在全向天线。顾名思义,全向天线可以360°无死角收发信号,室外全向天线,以及用于室内覆盖的吸顶天线。
回到本文的主角:定向天线。要揭开这货神秘的面纱,就要拆开来看看内部到底装了些什么东西。
内部空荡荡的,结构并不复杂嘛,就是由振子,反射板,馈电网络和天线罩组成。这些内部结构都是做什么的,怎样就实现了定向发射接收信号的功能呢?
这一切就要从电磁波来说起了。
二、剥开天线的外衣
天线之所以能高速地传递信息,就是因为它能把载有信息的电磁波发射到空气中,以光速进行传播,最终抵达接收天线。
这就好像用高速列车运送乘客一样,如果把信息比作乘客,那么运送乘客的工具:高速列车就是电磁波,而天线就相当于车站,负责管理调度电磁波的发送。
那么,什么是电磁波呢?
科学家对电和磁这两种神秘力量研究了上百年,最终英国的麦克斯韦提出:电流能在其周边产生电场,变化的电场产生磁场,变化的磁场又产生电场。最终这个理论被赫兹的实验所证实。
电磁场在这样的周期性变换中,电磁波就辐射