让我们尝试弄清楚天线是如何工作的，以及为什么舒适的导体中的电磁能会散布到异质电介质中，我们可以不用matan来做，当然，这需要进行非常认真的简化甚至是粗俗化，但是它仍然可以让您初步了解，并且我也不排除阅读材料的欲望。对于更高级的。
如果您是无线电工程师，经验丰富的业余无线电操作员，或者只是精通物理学，那么不建议您阅读以下内容，以避免对您的心理健康造成负面影响。 你被警告了。
让我们从无聊的基础开始。 在过去的好日子里，既没有互联网，也没有您的固定资产，众所周知的电和磁现象并没有被视为具有共同性质的单一事物，直到两百年前，丹麦奥斯特才发现流经导体的电流会引起偏差。罗盘针即 产生一个磁场，可通过简单的设备进行观察和测量。
很快，法国人安培（Ampère）推导了自己的名字定律，描述了电流和由此产生的磁场的依赖性，不久之后，包括英国人法拉第（Faraday）发现并用数学方法描述了电磁感应现象。 经过一段时间后，苏格兰人麦克斯韦（Scot Maxwell）创造了电磁场理论，在随后的故事中我们应该依靠该理论，但是我们同意尽可能不使用Matan，这样即使是最老练的人类也可以感受到技术的滋味，而不会被复杂的公式所吓到。 所有这些工作导致了一个事实，即1887年德国赫兹通过构造无线电发射器和无线电接收器以实验方式证明了无线电波的存在，这出乎意料地证明是有效的。 但是，赫兹本人并不欣赏广播的前景（世界首创！），因此广播的发明更多地与意大利人马可尼（Marconi）联系在一起，除了不可否认的工程天才之外，他在商业化方面也很成功。 是的，如果有人感兴趣的话，声音的第一个广播属于加拿大的费森登，他在1900年设法解决了这个问题。
导体中的电流会产生磁场。 为什么我们要裸线？ 然后，为了容易记住磁场矢量的方向，取决于导体中电流的方向-“右手法则”。
因此，现在我们知道导体中的电流流动会导致在导体附近产生磁场的事实。 如果非常非常简化，这就是电磁。 因此，我们要学习的第一件事是：天线的辐射与天线中的电流有关。
无线电通信使用各种频率（或波长-谈到天线，通常更方便地谈论波长，以及整个无线电工程-频率）交流电。
不同的频率允许您同时进行许多独立的传输并共享其接收，选择合适的频率并丢弃不必要的信号。 有很多方法可以做到这一点，但是它们是单独文章的主题。 交流电具有一个令人不快的特征：尽管它完全遵守欧姆定律（电压，电路电阻和电流之间的相互依赖性），但电压和电流可能在时间上不一致。 是的，“相移”不一定在头脑中；它不仅仅是电气和无线电工程术语。 这是结果。 如果我们向某个理想电阻器施加交流电压，则该电路中的共模交流电流将等于以伏特为单位的电压除以以欧姆为单位的电阻-就像一个体面的直流电一样。 但是，如果我们没有电感器，而是有电感器，那么事情就会变得更加混乱。 当我们向线圈施加电压时，它会阻止通过它的电流，因此电流滞后于电压的相位。 顺便说一句，如果您断开线圈的电源，那么它也会抵抗并尝试保持电流流过线圈本身（以至线圈可以存储能量的程度）-不再有电压，但电流仍在流动。 这就是电阻，称为电抗，频率越高，电阻越高。 即，随着以相等电感的频率增加或以相等频率的电感增加，对交流电的电阻增加。 使用电容器，一切都一样，但恰恰相反。 当对电容器施加电压时，电流首先在电压之前落入电容器中（如在空洞中），然后在充电时下降。 交流电容易进入电容器的意思是，随着频率增加，电容相等，交流电的电阻减小；而频率相等时，电容增大，交流电的电阻也减小。 因此，我们要注意：电抗，即对交流电的电感性或电容性电阻，取决于频率。
左边是传统的正弦波形，右边是当电路中存在感应电阻时电流相对于电压的“滞后”示例的相移。
由活动成分（在不影响相位的情况下“纯粹”消耗功率的条件电阻）和无功成分（相移电感和/或电容）组成的总电阻称为复电阻或阻抗。
因此，天线是一种导体，向其供应电能并将其辐射到周围空间中。 它在导体中发射电流，从而在导体周围产生磁场。为什么电磁能使导体对她来说很舒服，而对她却又带来不舒服的真空？ 但是她不出来！ 能量会产生磁场振动，但不会自行移动。 让我们与声波进行比较。 当扬声器（天线）产生振动时，空气（以太）不会移动，不会发生风，但是振动会在空气（以太）中传播。 电磁波也会发生同样的事情，除了电磁能不会在空气中传播，而是在乙醚中传播。 但是，后来他们会发现假设的以太不存在，并且地球也不平坦，并且电磁场在真空中也感觉良好，
但是我们知道有醚，并且地球当然不是平坦的，而是略微凸出的 。 也就是说，再次，能量不是与介质一起（更确切地说是与磁场一起）传递，而是由于波在通常静止的介质（在磁场中）的传播而传递。
天线作为振荡电路。 在讨论简单天线的具体设计（我们可以理解复杂设备的原理）之前，让我们先谈谈电谐振。 为此，让我们回到电抗。 天线片可以表示为分布式电容和分布式电感-表示为未缠绕到直导线的线圈，以及表示为退化为同一导线的电容器极板。 我们记得，电路中电抗的存在将电流和电压的相位分开。 但是，如果我们选择电感和电容的某种组合（并且只在一个特定的频率下工作，因为我们记得电抗会随着频率的变化而变化），结果证明电容和电感会相互抵消，而我们看到的是纯有源电阻在负载中。 这就是这种相互补偿，并且作为补偿结果的纯有源电阻形式的结果称为谐振。 就其本身而言，天线的工作并不重要，因为我们已经发现，天线在导体中发射电流。 但是，有许多原因导致它们趋于在天线中实现谐振。 事实是，与直流电不同，对于交流电来说，发电机，传输线和负载的波阻抗（我记得欧姆定律，即电路电阻在数值上等于施加的电压除以电流）非常重要。 天线本身是平等的。 如果不相等，则部分电磁能将被反射回发电机，这将导致整个不良现象。 较大的电抗会导致强烈的失配和能量的明显反射。 但是，这也适用于阻抗的有源分量，它更容易与无关紧要的，容易补偿的电抗分量进行协调。 因此，从技术上讲，他们试图制造这样一种天线，其中不存在或容易补偿无功分量，而有源分量等于发生器的波阻抗或易于变换。 对于最简单的天线，创建特定的天线电容或特定的电感仅意味着确定尺寸。 因此，通常不是以线性单位而是以波长的分数来测量天线的尺寸。
最简单的全尺寸天线。 半波偶极子，四分之一波地电位和类似设计。
如您所见，电流和电压的分布是相同的。 只有在四分之一波地电位中，偶极子的一半是大头针，而另一半是地，那么在半波偶极子中-后半部分是其下半子。 :)
为了熟悉与任何更复杂的天线相同的原理，我建议处理基本天线的设计和操作-对称的半波偶极子或不对称的四分之一波地plein。 在某种程度上，它们是相同的，半波偶极子可以被视为四分之一波地电的极端情况，其四分之一波的径向角度（平衡）与发射引脚的夹角为180°，因此考虑的大多数功能都同样适用于两个天线。
如您所见，这种天线具有电谐振，因为在其导体中放置了整数倍的电流半波和整数倍的电压半波。 它们相对于彼此是相移的，但是它们的反应性是相互补偿的。
如果天线比半波短一点，则它将具有阻抗的电容分量，并且必须通过电感进行补偿（它不会使任何人联想到sibishnaya自动天线底部的线圈吗？），但是，如果相反地加长，则似乎需要通过电容来补偿电感分量。
抗辐射。 耐辐射性没有什么特别的。 更确切地说并非如此。 在物理意义上不存在抗辐射性，它是用于确定天线效率的分析值。 想象辐射电阻的最简单方法是，将整个天线的总电阻的有效分量用于辐射。 实际上，有一个术语“辐射损耗”，如果我们在谈论天线，这是一个有用的“损耗”，但这不等于辐射电阻，因此请不要混淆。 介质对它或任何其他物体的虚构辐射都没有虚构的抵抗力-介电常数等不同的特性，我们现在不予考虑。
天线中还存在导体电阻形式的损耗电阻，该损耗电阻被用于其加热，结构元件和匹配链路的各种损耗。 了解辐射效率对于理解天线效率是必不可少的：对于某些天线，尽管损耗电阻要大几倍，但辐射电阻仍可以是整数和欧姆分数，这意味着尽管设计合理，但这种天线的效率却非常低。 在所考虑的简单天线（如偶极天线或地平天线）中，辐射阻抗接近于天线本身的总阻抗，因为导体中的损耗相对较小，但无论如何它们都不是相同的概念。
让我们回到偶极子。 只要我们在其几何中心（电流最大而电压最小）中提供能量，辐射电阻就很小。 从理论上讲，它大约为73欧姆，根据材料的相对厚度，它几乎略小一些。 当偶极子的一半分裂成单独的半径时，电阻将略微降低，并在与引脚成90°的角度下降到大约36欧姆。 这显然会影响天线效率。 但是，为清楚起见，我们将仅考虑偶极子。 当供电点从中心移到边缘时，我们将看到电流减小而电压增加，也就是说，辐射电阻增加，从末端供电时辐射电阻达到最大值。 这种情况不会影响天线的所有其他特性，它仍会以相同的辐射方向图发射，这意味着它具有相同的辐射效率（但不是整个天线组件的效率，因为效率取决于相对损耗）。
天线阻抗等于功率点处的电压除以输出电流。 正如我们已经发现的那样，它包括抗辐射性，在该辐射抗性上我们有用地将能量损失给了所需的辐射，而在抗辐射性上将我们损失了能量，这是没有用的。 在许多方面，我们可以影响天线阻抗。 在不改变几何形状的情况下，我们可以移动功率点。 我们可以使用各种变换元件（包括从字面上讲是合理使用其频率的绕组的变压器）。 所有这些操作都不会影响天线的辐射效率，仅需要使天线与发生器（发射器）匹配即可。 例如，通过简单的1：4变压器，在中心具有电源的半波偶极子（电阻约为73欧姆）可以与为阻抗为18欧姆或300欧姆的天线设计的发生器相匹配-取决于您如何连接导线。 除了变压器损耗对整个组件效率的影响之外，这不会影响天线的工作。
如果您觉得天线只有一个单极子-一根针，一根电线或印刷电路板上的一条走线，那么这实际上是Groundplein的一种变体，它没有专门分配的半径，而是地面，运营商的身体（例如便携式无线电台） ）或板上的垃圾填埋场。 这种径向的损耗显然比专门设计为天线一部分的径向损耗要大，因此，这种结构的效率总是较低，而且由于情况辐射而不是计算辐射的不可预测性，导致阻抗的匹配程度也较低。
随着天线在半波偶极子上的长度增加，辐射电阻首先增加，在偶数个半波时达到最大值，然后再次下降，在奇数个半波时达到最小值。 长度的略微增加会缩小辐射方向图并提高所选方向的传输效率，而明显的长度会导致方向图分裂成许多瓣，并且通常效率低下，因此通常在实践中不使用，只有多频段天线除外，在这种情况下这是一个折衷的解决方案。
通常，偶极子长度的增加超过波的一半会导致以下事实：在画布上存在电流沿相反方向流动的区域。 当然，该电流也参与辐射，但是由它创建的场对画布有条件主要部分的场的干扰会导致辐射图分裂，这在大多数情况下是有害的：通常，无线电通信是在一个或几个已知方向上进行的，并且“不必要的”一方只是意味着浪费的损失。 例如，在水平方向上进行地面通信，而向太空的辐射无用地浪费了发射机的功率。 因此，当有必要增加天线的方向性以便向正确方向发送更多的能量时，他们宁愿使用基于偶极子的更复杂的结构，而不是延长单个偶极子。
当天线的长度从半波偶极子减小（或四分之一波接地销的缩短）时，辐射电阻呈指数下降，这与越来越复杂的匹配设备一起使缩短的天线效率极低-靠近大电阻的小辐射电阻意味着对辐射低的匹配设备的加热是徒劳的。
实际上，这就是人类需要了解的所有关于天线的知识。