從無(wú)線傳輸技術(shù)誕生以來(lái)，給人們也是帶來(lái)了極大的方便，與此同時(shí)和無(wú)線設(shè)備密切和分不開的設(shè)備就是天線了。增益天線在無(wú)線設(shè)備中發(fā)揮了極大的作用。在以前的無(wú)線電臺(tái)，在電影上面看過的都是很熟悉，如圖1.1所示，這種無(wú)線電臺(tái)的功率一般都是很大的，很明顯的標(biāo)志就是在其左上方會(huì)有一根長(zhǎng)長(zhǎng)的天線，這根天線就保證了無(wú)線電設(shè)備的正常使用。圖1.2展示了早期的移動(dòng)電話，可以看見在其右上角也擺脫不了天線的影子。
那么天線的作用對(duì)于無(wú)線設(shè)備的意義究竟在哪里？首先得從天線的實(shí)際作用說(shuō)起。
增益天線主要是把電信號(hào)（即能量）轉(zhuǎn)化為電磁波信號(hào)（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(zhì)作用。所以當(dāng)無(wú)線設(shè)備沒有天線后，電信號(hào)將無(wú)法很好的轉(zhuǎn)化電磁波信號(hào)，沒有電磁波信號(hào)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)最基本的無(wú)線通信，這也是為什么無(wú)線設(shè)備沒有天線后信號(hào)都會(huì)大幅降低的原因之一。
剛剛既然說(shuō)了沒有天線是降低無(wú)線信號(hào)的的原因之一，肯定還有其他的原因，這里還存在一個(gè)阻抗匹配的問題，在現(xiàn)在的無(wú)線設(shè)備當(dāng)中，基本使用的是50Ω（歐姆）的阻抗匹配，也就是說(shuō)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(dá)到最好的阻抗匹配，當(dāng)然這也是無(wú)線高頻電路設(shè)計(jì)的一部分，成都的一家億佰特電子公司在做無(wú)線高頻電路設(shè)計(jì)就還不錯(cuò)，擁有專用的設(shè)備來(lái)測(cè)量阻抗問題，要知道這個(gè)設(shè)備可是很貴的。
剛剛說(shuō)完信號(hào)降低的原因有沒有天線和阻抗問題，現(xiàn)在來(lái)說(shuō)一說(shuō)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(huì)有不同的性能。最簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，有以下問題：
天線要和無(wú)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(shí)際無(wú)線頻率不相匹配，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)不好，傳輸距離短，這里還會(huì)引入一個(gè)概念叫駐波比，頻率不匹配將導(dǎo)致駐波比增大。
頻率還有物理特性決定的問題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(jí)別的5.8G的WiFi信號(hào)好的原因。同時(shí)，頻率越低，所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量同樣是越低的，這個(gè)最簡(jiǎn)單的可以通過2G，3G和4G手機(jī)來(lái)解釋。2G時(shí)代也在900MHz左右，到了3G時(shí)代，手機(jī)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(guó)移動(dòng)擁有2500MHz頻率的TDD-LTE的基站，而且全世界也只有中國(guó)才有這個(gè)頻段。所以也可以看見，4G時(shí)代的基站數(shù)量比GSM時(shí)代的基站數(shù)量要多，要密集。那么問題又來(lái)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(shù)，多發(fā)多收技術(shù)，現(xiàn)在手機(jī)最多可以是4天線的MIMO技術(shù)，而基站則是8MIMO技術(shù)，也就是空分多址技術(shù)，這里也可以看見天線對(duì)于無(wú)線設(shè)備的重要性。
都知道無(wú)線信號(hào)是直線傳播的，而地球是球體，是一個(gè)園的，那么在亞洲的A點(diǎn)到美洲B點(diǎn)是無(wú)法傳輸過去的（注：這里也是為什么在相隔不遠(yuǎn)的兩處進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)，天線越高，通信距離越遠(yuǎn)的主要原因之一），那么時(shí)間上無(wú)線信號(hào)還是能夠正常傳輸過去，除去中繼站的原因，還有一點(diǎn)就在于地球的大氣層中有電離層，當(dāng)無(wú)線信號(hào)發(fā)射出去后會(huì)在大氣層中進(jìn)行反射（關(guān)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(diǎn)能夠收到信號(hào)。既然是反射，在根據(jù)無(wú)線頻率的物理性質(zhì)，低頻率的反射效果肯定比高頻率的要好。
衰落問題就涉及到自由空間衰落理論，這里有一個(gè)自由空間通信距離方程，設(shè)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(wú)環(huán)境干擾時(shí)，傳播途中的電波損耗L0 有以下表達(dá)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(gè)方程可以知道，無(wú)線頻率，功率，天線性能和通信距離是有密不可分的關(guān)系，所以無(wú)線設(shè)備誕生就離不開天線。當(dāng)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?qū)е碌?，比如說(shuō)波導(dǎo)效應(yīng)，多徑衰落。實(shí)際現(xiàn)象就是你在一條很長(zhǎng)的河周圍，信號(hào)其實(shí)是不好的，還有在森林之中，信號(hào)也是很不好的，樹葉會(huì)導(dǎo)致很多的多徑衰落。
增益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(wú)線信號(hào)的好壞原因之一，有一句很常聽的話，叫“塔下黑”，這個(gè)詞說(shuō)的就是在天線的正下方，是基本沒有無(wú)線信號(hào)的，這個(gè)就和天下對(duì)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(dǎo)致正下方?jīng)]有信號(hào)。
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(shuō)在天線振子的上下兩端，信號(hào)是最差的。如圖1.3全向天線所示：
在來(lái)說(shuō)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(dǎo)致了天線下班無(wú)信號(hào)的命運(yùn)。如圖1.4定向天線所示：
當(dāng)然無(wú)線信號(hào)的好壞還與天線的接口有關(guān)，比如說(shuō)SMA口，IPX接口，PCB天線，饋線等等，這些也都是影響無(wú)線信號(hào)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(xì)說(shuō)了。
說(shuō)了這么多，有天線，而天線不好都會(huì)帶來(lái)無(wú)法通信的后果，那么這些設(shè)備如果沒有天線究竟會(huì)帶來(lái)什么影響？最簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是沒有天線，無(wú)法通信，設(shè)備熱，當(dāng)設(shè)備為大功率設(shè)備時(shí)，根據(jù)上問所說(shuō)到的天線本質(zhì)來(lái)看，當(dāng)有很大的能量無(wú)法及時(shí)通過天線發(fā)射出去，能量就在集中在板上，導(dǎo)致板子發(fā)熱，最終燒壞芯片，同樣，當(dāng)天線阻抗嚴(yán)重失配時(shí)，導(dǎo)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。
