通俗易懂！看完你就是半个天线专家了( 二 ) 01—揭开天线的面纱众所周知

回到本文的主角：定向天线。要揭开这货神秘的面纱，就要拆开来看看内部到底装了些什么东西。

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内部空荡荡的，结构并不复杂嘛，就是由振子，反射板，馈电网络和天线罩组成。这些内部结构都是做什么的，怎样就实现了定向发射接收信号的功能呢？
这一切就要从电磁波来说起了。
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剥开天线的外衣
天线之所以能高速地传递信息，就是因为它能把载有信息的电磁波发射到空气中，以光速进行传播，最终抵达接收天线。
这就好像用高速列车运送乘客一样，如果把信息比作乘客，那么运送乘客的工具：高速列车就是电磁波，而天线就相当于车站，负责管理调度电磁波的发送。
那么，什么是电磁波呢？
科学家对电和磁这两种神秘力量研究了上百年，最终英国的麦克斯韦提出：电流能在其周边产生电场，变化的电场产生磁场，变化的磁场又产生电场。最终这个理论被赫兹的实验所证实。
电磁场在这样的周期性变换中，电磁波就辐射出来，向空间传播。详情见文章：“电磁波看不见摸不着，这个年轻人的奇思妙想改变了世界” 。

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如上图所示，红色的线表示电场，蓝色的线表示磁场，电磁波的传播方向同时垂直于电场和磁场的方向。
那么，天线是怎样把这些电磁波发送出去的呢？看完下图就明白了。

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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，振子的大小在半个波长的时候效果最好，所以也经常被称作“半波振子” 。

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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。

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真实的振子长下图这样。

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半波振子把电磁波源源不断地向空间传播，但信号强度在空间上的分布却并不均匀，像是轮胎一样的环形。

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但实际上，我们基站的覆盖需要在水平方向上更远一些，毕竟需要打电话的人都在地上；垂直方向就到高空了，高空中也没啥需要边飞边刷抖音的人（航线覆盖是另外一个话题，下次再讲），因此，在电磁波能量的发射上，需要增强水平方向，削弱垂直方向。

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根据能量守恒原理，能量既不会增加也不会减少，如果要提高水平方向的发射能量，就要削弱垂直方向的能量。因此就只有把标准半波阵子的能量辐射方向图拍扁了，如下图所示。
那么怎样拍扁呢？答案就是增加半波振子的数量。多个振子的发射在中心汇聚起来，边缘的能量的到了削弱，就实现了拍扁辐射方向，集中水平方向能量的目的。

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在一般的宏基站系统中，定向天线的使用最为普遍。一般情况下，一个基站被划分为3个扇区，用3个天线来覆盖，每个天线覆盖120度的范围。

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上图是一个片区域的基站覆盖规划图，我们可以清楚地看出，每个基站都由三个扇区组成，每个扇区用不同的颜色表示，也就需要三副定向天线来实现。
那么，天线是怎样实现电磁波的定向发射呢？
这当然难不倒聪明的设计师。给振子增加反射板，把本该向另外一边的辐射的信号反射回来不就行了么？

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就这样增加振子让电磁波在水平方向传得更远，再增加反射板控制方向，经过这么两下折腾，定向天线的雏形诞生，电磁波的发射方向变成了下图这样。

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水平方的主瓣向发射地远远地，但垂直方向产生了上旁瓣和下旁瓣，同时由于反射不完全，后面还有个尾巴，称为后瓣。