电波升空的“发射架”

为了使声音、电码等信号插上高频电波的翅膀，到空中去自由飞翔，还必须给它安排一个升空的“发射架”。因此，人们筑起了高高的铁塔，有的还在高层楼顶安装铁架，把各种各样的金属导体放到塔尖，指向天空，这就是“天线”

对于天线，我们都很熟悉。同学们可能看到过各种各样的天线，比如：可伸缩的拉杆天线；号称地球的耳朵，像大铁锅一样的抛物面无线；横卧在空中的 T 型天线等等。就拿我们身边的半导体收音机来说吧，它上面就有一根可以伸缩的天线。电视机更离不开天线。要想得到清晰的图像，不但要调整天线的长度，还要调整它的方向，最好的方法还是把天线放到楼顶上去，大家使用公共天线。公共天线能很好地接收各个频道的节目，使大家都能看到满意的图像。在移动无线通信中，天线同样是一个重要的组成部分，它既是高频电波升空的“发射架”，又是伸向天空捕捉电波的“触角”

在电磁波发现的初期，人们没有看到它的实用价值，因为那个时候电磁波传播的距离很短。为了实现通信的目的，俄国科学家波波夫和他的助手们做了很多尝试。在一次实验中，他们偶然地移动了一下桌子，振荡电路碰到了一根导线上，没想到这时接收机收到的信号变大了，这是怎么回事？难道是这根导线在起作用？于是，他们干脆就用一根半米长的导线接在接收机上。果然，不管你怎样移动桌子都可以收到较强的信号。

意外的发现，使人们看到了一条简单导线的本领。几天后，他们又把接收机搬到郊外丛林里，进行更远距离的接收试验。但这回接收器却收不到信号了。这是什么原因呢？波波夫又想到了导线的作用，他用一根更长的铜线，一头接在接收机上，另一头挂在树梢上，让它像渔夫的钓钩一样来钓取电磁波。这下好了，接收机重又收到了电磁波，接收信号的距离扩大到 80 米。

收信号时要使用天线，发信号时能不能也用它呢？波波夫又进行了试验，他把一根 2 米长的垂直铜线，固定在发信机上，果然大大改善了发射效果。有了天线，波波夫的信号传得更远了。

从此以后，“无线电”走出了实验室，进入实际使用阶段。天线呢，总是与收发信机形影不离。

是不是天线越长，辐射电波的能力就越强呢？不是。只有当天线的长度是电波波长的 1／2 或者 1／4 时，效率才是最佳的。过去越洋通信用的长波电台，因为波长长，天线都做得十分庞大，而移动天线通信因为用的是超短波，波长很短，只要很短的天线，就可得到较好的收发信效果。

要改进天线的效果，还要在方向上想办法！

我们都有这样的经验，打开房间里的吊灯，整个房间都会照亮；如果打开一只手电筒，就只会照亮一小块地方。这说明吊灯的光没有方向性，而手电筒的光具有很强的方向性。如果你把跟吊灯同等瓦数的灯泡装在手电筒上，它所产生的亮度肯定要比吊灯亮得多。

这个道理也被用在了天线上。如果天线发出的能量都集中在一个狭窄的波束里，通信距离不是可以大大增加了吗？再说，这样做的结果，波束以外的接收机就接收不到你的信号了，所以又增加了通信的保密性。实际

上，各种天线都有一定的方向性，有时候我们需要加强天线的方向性，有时候又需要减弱天线的方向性。

下面我们就来看看各种类型的天线早期的天线只是一根普通的导线，如果不挂在树上或房子上，它就只能趴在地面，这就使天线的效率大大降低。于是人们把导线做成硬的，使它不用扶持就能直立。这种直立的天线叫做鞭状天线。

我们已经知道，天线长度为 1／2 或 1／4 波长时效果最佳，一般移动通信使用的频率较高，电波波长较短，所以它的天线只要 1 米左右就行了。为了携带方便，同时也使天线的高度可以调节，一般移动式的鞭状天线总是做成一节一节的，也可以用柔软的弹性金属制作。鞭状天线可以向四周发射电波，就好像一根直立的日光灯管，四面八方都可照亮一样。这种鞭状天线离地面很近，它发射的电波总是贴着地面跑，几乎没有射向天空的电波。这正好符合手持无线话机和车载电话的需要。“大哥大”的天线就是鞭状天线，汽车电话也常用鞭状天线。鞭状天线还安装在坦克以及肩背式军用电台上。

鞭状天线附加地线后就变了布朗天线。也可以将布朗天线的地线联在磁铁做的底座上，然后吸附在汽车金属顶盖上。这种天线装卸方便，又不损坏车顶，受到人们的欢迎把一条导线水平地系在两个杆子之间，再用另一条竖直导线把水平线的中点和收发信机连起来，这就是一条 T 型天线。水平导线好像是天线的两臂，增强了天线对电磁波的辐射和接收作用。它的效率比鞭状天线高一些，一般在固定的发射台使用。

还有一种最简单，也是最早期的天线，它只要把一根软导线搭到树枝上就行了。这种天线既不站着，也不躺着，我们把它叫斜天线。斜天线发射和接收电波最强的方向，恰好是导线背向的方向。所以你若拉一根斜天线，以提高收听效果，一定注意导线顶端的指向要与发射机的方向相反。手持无线电话和汽车电话都处于运动状态，位置不确定，因此，无线

电话局的电台和汽车电话基地台的天线都不能具有方向性。铁路上的无线调度台需要和沿线列车联系，因此，它的天线应该覆盖铁路线，而不必考虑远离铁路的区域。高速公路上的通信也有类似的情况。这时可以采用八木天线。八木天线是一种较常见的定向天线，它的中间是一个用铜管弯成的扁平环，叫做折合振子。振子的长度等于半个波长，它的发射和接收方向与扁平环的长边垂直，也就是在与长边垂直的正反两个方向都能发射和接收。在折合振子前后加上一些与它平行的铜管，可以使它的方向性更好。

还有一种方向性更好的庞大天线，叫做抛物面天线，它的形状像个大铁锅，昂首面对高空。为什么要做成这个样子呢？这是受到了手电筒的启发。仔细观察手电筒的头部，你会看到，它是由一个弯曲的反光镜和一个小灯泡组成的。灯泡发光时，射向四面八方的光经过反光镜会聚后成为一束强光，在夜间照亮更远处的东西。抛物面天线就是利用这个道理，把发射机送来的信号经抛物面反射后，变成窄窄的一束发射到空中。这种大型的定向天线常用于卫星通信地面站。

抛物面天线还有自动跟踪功能。虽说通信卫星相对于地球表面是静止的，由于各种因素的影响，有时也会出现微小的移动。这在技术上叫做“漂移”。要保证天线时刻瞄准高空中的通信卫星，必须要求大铁锅式的定向天线具备自动跟踪功能。就是说，如果卫星向东移动一些，天线也要跟着

向东移动，如果卫星向西漂移，天线也马上跟着移动。