從無線傳輸技術誕生以來，給人們也是帶來了極大的方便，與此同時和無線設備密切和分不開的設備就是天線了。

天線在無線設備中發(fā)揮了極大的作用。在以前的無線電臺，在電影上面看過的都是很熟悉，如圖1.1所示，這種無線電臺的功率一般都是很大的，很明顯的標志就是在其左上方會有一根長長的天線，這根天線就保證了無線電設備的正常使用。那么天線的作用對于無線設備的意義究竟在哪里？首先得從天線的實際作用說起。

天線主要是把電信號（即能量）轉化為電磁波信號（也是能量形式的一種）向空間中全向散發(fā)或者定向散發(fā)出去，這即是天線的本質作用。所以當無線設備沒有天線后，電信號將無法很好的轉化電磁波信號，沒有電磁波信號，就無法實現(xiàn)最基本的無線通信，這也是為什么無線設備沒有天線后信號都會大幅降低的原因之一。

剛剛既然說了沒有天線是降低無線信號的的原因之一，肯定還有其他的原因，這里還存在一個阻抗匹配的問題，在現(xiàn)在的無線設備當中，基本使用的是50Ω（歐姆）的阻抗匹配，也就是說從天線接口的位置向電路板看過去，電路板里面的等效電阻要為50Ω（歐姆），這樣就能達到最好的阻抗匹配，當然這也是無線高頻電路設計的一部分，成都的一家億佰特電子公司在做無線高頻電路設計就還不錯，擁有專用的設備來測量阻抗問題，要知道這個設備可是很貴的。

剛剛說完信號降低的原因有沒有天線和阻抗問題，現(xiàn)在來說一說天線本身的問題。天線也是有很多種形式的，而且每一種不同形式的天線都會有不同的性能。最簡單的來說，有以下問題：

頻率導致的：

天線要和無線的工作頻率相匹配，2400MHz頻率就的用2400MHz的天線，5.8GHz頻率就得用5.8GHz的天線。如果天線頻率和實際無線頻率不相匹配，就會出現(xiàn)信號不好，傳輸距離短，這里還會引入一個概念叫駐波比，頻率不匹配將導致駐波比增大。

頻率還有物理特性決定的問題。簡單來說，頻率越低，其繞射性越好，頻率越高，繞射性越差。這也就能解釋為什么2.4G的wifi穿墻的性能比同級別的5.8G的WiFi信號好的原因。同時，頻率越低，所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量同樣是越低的，這個最簡單的可以通過2G，3G和4G手機來解釋。2G時代也在900MHz左右，到了3G時代，手機網(wǎng)速提升了，頻率就在2000MHz左右了，到了4G，同樣還是在2000MHz左右，值得一提的是中國移動擁有2500MHz頻率的TDD-LTE的基站，而且全世界也只有中國才有這個頻段。所以也可以看見，4G時代的基站數(shù)量比GSM時代的基站數(shù)量要多，要密集。

那么問題又來了，4G和3G都在2000MHz，為什么4G比3G網(wǎng)速快？這里又是天線的功勞，在4G系統(tǒng)中才有了MIMO技術，多發(fā)多收技術，現(xiàn)在手機最多可以是4天線的MIMO技術，而基站則是8MIMO技術，也就是空分多址技術，這里也可以看見天線對于無線設備的重要性。

環(huán)境因素導致的信號差：

都知道無線信號是直線傳播的，而地球是球體，是一個園的，那么在亞洲的A點到美洲B點是無法傳輸過去的（注：這里也是為什么在相隔不遠的兩處進行無線通信時，天線越高，通信距離越遠的主要原因之一），那么時間上無線信號還是能夠正常傳輸過去，除去中繼站的原因，還有一點就在于地球的大氣層中有電離層，當無線信號發(fā)射出去后會在大氣層中進行反射（關于反射還有很多，空間反射，漫反射等），經(jīng)過反射過后，就能使B點能夠收到信號。既然是反射，在根據(jù)無線頻率的物理性質，低頻率的反射效果肯定比高頻率的要好。

衰落的問題：

衰落問題就涉及到自由空間衰落理論，這里有一個自由空間通信距離方程，設發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線增益為GT，工作頻率為f. 接收功率為PR，接收天線增益為GR，收、發(fā)天線間距離為R，那么電波在無環(huán)境干擾時，傳播途中的電波損耗L0 有以下表達式：

L0 (dB) = 10 Lg （ PT / PR ）

= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)

根據(jù)這個方程可以知道，無線頻率，功率，天線性能和通信距離是有密不可分的關系，所以無線設備誕生就離不開天線。當然衰落還有快衰落和慢衰落，快衰落肯定是最恐怖的。還有一種衰落是由于反射的原因導致的，比如說波導效應，多徑衰落。實際現(xiàn)象就是你在一條很長的河周圍，信號其實是不好的，還有在森林之中，信號也是很不好的，樹葉會導致很多的多徑衰落。

天線本身的問題：

天線的問題就在于天線的種類，天線的種類有很多，八木天線，蘑菇天線，雙菱天線，智能天線，吸頂天線等等。而且還有全向天線，定向天線，高增益天線。天線的波瓣問題也是無線信號的好壞原因之一，有一句很常聽的話，叫“塔下黑”，這個詞說的就是在天線的正下方，是基本沒有無線信號的，這個就和天下對電磁的發(fā)射方式分不開了，在天線的輻射方向中，正下方并沒有波瓣，導致正下方?jīng)]有信號。

全向天線，即天線輻射的方向是360度的，圍繞天線振子一圈的360度輻射，也就是說在天線振子的上下兩端，信號是最差的。如圖1.3全向天線所示：

在來說定向天線，定向天線的電磁波輻射是具有方向性的，要分為主瓣和旁瓣以及后瓣之分，主瓣集中了大部分的能量，旁瓣和后瓣都是很小的一部分能量，這也導致了天線下班無信號的命運。如圖1.4定向天線所示：

當然無線信號的好壞還與天線的接口有關，比如說SMA口，IPX接口，PCB天線，饋線等等，這些也都是影響無線信號好壞的原因之一。

還有很多的其它原因，在這里也不在一一細說了。

說了這么多，有天線，而天線不好都會帶來無法通信的后果，那么這些設備如果沒有天線究竟會帶來什么影響？最簡單的來說，就是沒有天線，無法通信，設備熱，當設備為大功率設備時，根據(jù)上問所說到的天線本質來看，當有很大的能量無法及時通過天線發(fā)射出去，能量就在集中在板上，導致板子發(fā)熱，最終燒壞芯片，同樣，當天線阻抗嚴重失配時，導致天線能量大量被反射到電路中，參數(shù)體現(xiàn)就在駐波比增大，芯片發(fā)熱，同樣燒毀芯片。

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