前言：

任何一个无线射频设备，都离不开天线，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射，或者说电磁波。

在发送方向，天线能够把射频设备的产生的高频率的电流信号，转换电磁波，并发送到空气中进行传播。

在接收方向，天线能够捕捉空气中的电磁波，并把电磁波转换成射频设备内部的高频的电流信号。

本文将拆解电磁波的基本原理、天线的基本原理、无线终端设备天线对电磁波的发送和接收、以及常见的天线参数

至于基站设备，天线比较复杂，通过另外的单独文章来拆解。

目录：

1. 无线终端--数据发送和接收的整个过程

2. 无线终端无线电磁波的接收和发送过程概述

3. 电磁感应的基本原理回顾

4. 天线的概述

5. 天线发送和接收电磁波的工作原理

6. 无线终端天线的种类

7. 天线的方向图

8. 全向天线与定向天线

9. 天线的极化

10. 天线常见参数解读

发送测：

信号发送器：产生电流或电压强度随时间周期变化的正弦波的电信号，变化的频率就是电磁波的频率。

感应线圈：产生的周期性变化的电流信号，感应到天线回路中，天线回路中就产生了同周期变化的电信号。

天线：周期性变化的电信号，通过天线把电信号以电磁波的形式，发送到空口。

接收测：

天线：天线能够感应到空口中变化的电磁场，在天线回路中形成周期性变化的微弱电流。

感应线圈：感应到的周期新变化的微弱电流，通过共轭线圈，感应到信号恢复和放大电路。

信号恢复电路：信号恢复电路丢感应到的周期性变化的微弱电信号，进行放大，还原到原先的周期性变化的电信号。

在上图，磁场的方向垂直传过导线线圈

当磁场稳定不变时，导电线圈中，就产生不了电流。

当磁场发生稳定的线性变化时，导电线圈中就会生产电流强度不变的电流。

当磁场的强度发送周期性的变化的时候，在导电线圈中，会产生电流强度周期性变化的电流。电流流动的方向，就是电场的方向。

示意图如下：

在上图，磁场的方向垂直两个电极平面（电容）

当两个电极平面之间的电场稳定不变时，电极平面之间没有磁场，磁场强度为0

当两个电极平面之间的电场发生稳定的线性变化时，电极平面之间磁场强度保存稳定。

当两个电极平面之间的电场发生稳定的周期性变化时，电极平面之间也跟随发生周期性变化。

示意图如下：

变化的电场与变化的磁场总是相生相伴，不可分离。

如果物理空间中，变化的电场，就会在周边产生变化的磁场，变化的磁场有在周边产生变化的电场。于是电磁场就在空间中不断的扩展和传播，没一次传播，都有能量的损耗。这个传播过程形成了电磁波：

无线电磁波是一种信号和能量的传播形式

在传播过程中，变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，并交替传播，在空间中电场和磁场相互垂直，且都垂直于传播方向。

这里的关键词是“变化”，有规律的变化。而这里的规律的变化，用数学表示就是正弦函数。

那现在的问题是：

如何把电子设备中的周线变化的电信号，转换成电磁波，并发送到空中？

由如何从空中感应到电磁波信号，并转换成电子设备的电信号，即电磁波的接收？

这个工作是有天线完成的！

无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收无线电磁波的装置，就是天线。

天线一般就是裸露在空间内的一段导体。

1.  发送端的信号源 

首先是电子设备的信号源（在下图中是用“~”表示）通过振动电路产生一个变化的电流和变化的电压。

2.  天线发送电磁波

变化的电流信号，通过天线发送电磁波的基本原理如下

上面这种产生电磁波的这两根导线就叫做“振子”。

一般情况下，振子的大小要  >= 半个波长，这时候的时候发送效果才好，所以也经常被称作“半波振子”。

长度为λ/2 的天线被也称为偶极天线。偶是指偶数，2个的意思，极是指导线。偶极就是需要2根导线的天线。

有了振子，电磁波就可以源源不断地往外发射了。如下图所示。

真实的振子长下图这样：

3. “1/4波长振子”

“半波振子”，需要两根导线作为天线。而普通消费类电子设备中，常见的是单根导线的天线，在印刷电路板或天线模块中，大多作为天线使用的导体长度仅为λ/4，具有相同的性能。这样的天线称为“1/4波长振子”。

在上图中，通过在天线导线下方一定距离的位置上放置接地层，可以创建与天线长度 (λ/4)相同的导线。

被组合在一起时，这些PCB板或芯片上的地线引脚作为偶极天线使用。

这种天线被称为四分之一波长 (λ/4) 天线。

PCB 上几乎所有的天线都按铜制接地层上四分之一波长的尺寸实现。

请注意，该信号现在是单端馈电，同时接地层还可以作为返回路径使用。

4.  天线接收电磁波

接收，正好是发送的反过程，也是通过天线来完成的

在上图，天线能够感应到物理空间中的电磁场的变化，并能够转换成导线中变化的电流，这就是电磁波的接收。电流计就能够显示导线中电流的大小。

这里有一个问题，就是空间的不同频率的电磁波很多，是不是意味着天线能够接收所有频率的电磁波？

这里同样涉及到天线的长度。

一般情况下，振子的大小要  >= 半个波长的时候接收效果才好。

在天线长度已经确定的情况下，波长大于2倍天线长度的电磁波信号，就不能被天线有效的接收。或者说被天线过滤掉。

在天线长度已经确定的情况下，波长