天线与传播基础：从辐射到接收的第一公里
各位同学，欢迎来到接收链路的第一站。很多人觉得天线就是一根金属棒，没什么好讲的。但我在项目中吃过不少亏——天线选错了，后面LNA做得再好也白搭。今天我们就来聊聊，信号从发射天线出来，到进入接收机之前，到底经历了什么。
天线类型：不只是形状不同
天线种类很多，但接收链路里常用的就那么几类。我按使用场景给你捋一捋。
| 天线类型 | 典型应用 | 我的经验 |
|---|---|---|
| 偶极子天线 | 基站、Wi-Fi路由器 | 全向性好，但增益低 |
| 贴片天线 | 手机、GPS模块 | 体积小，容易集成 |
| 抛物面天线 | 卫星通信、雷达 | 增益高，但指向性极强 |
| 螺旋天线 | 卫星接收、遥测 | 圆极化，适合移动场景 |
| 八木天线 | 电视接收、点对点 | 方向性好，DIY友好 |
选天线时，我建议你先问自己三个问题：频段是多少？需要全向还是定向？极化方式是什么？这三个问题定下来，天线类型基本就锁定了。
极化：对不齐就白干
极化说白了就是电场矢量的指向。发射和接收天线的极化必须匹配，否则信号会打折扣。
常见的极化方式有三种：
- 线极化：水平或垂直。地面通信最常用。
- 圆极化：左旋或右旋。卫星通信、无人机链路常用。
- 椭圆极化：介于两者之间，一般是不理想的情况。
我记得有一次做无人机图传接收，发射端用的是垂直极化，我随手拿了个水平极化的天线去测。结果接收信号强度比预期低了20多dB。后来一查，极化失配损耗就是这么狠。
增益：天线不是放大器
很多初学者会误解天线增益。它不是说天线能把信号放大，而是把能量集中到某个方向。增益的单位是dBi（相对于各向同性辐射体）或dBd（相对于偶极子）。
增益和波束宽度的关系很直接：
- 增益越高，波束越窄
- 波束越窄，覆盖范围越小
- 覆盖范围小，对准要求就高
你想想看，一个18dBi的抛物面天线，波束宽度可能只有十几度。稍微偏一点，信号就掉下去了。所以做移动通信时，我一般不会用太高增益的天线，除非是固定点对点链路。
A_e = (G * λ²) / (4π)其中G是线性增益，λ是波长。这个公式在链路预算里经常用到。
自由空间路径损耗：信号衰减的硬道理
信号在自由空间传播，能量会随着距离扩散。这个损耗是不可避免的，也是链路预算里最大头的部分。
自由空间路径损耗公式：
FSPL(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + 32.44
其中：
d = 距离（km）
f = 频率（MHz）
32.44 = 常数（由4π/c推导而来）
举个例子：2.4GHz信号，距离1km，路径损耗是多少？
FSPL = 20log10(1) + 20log10(2400) + 32.44
= 0 + 67.6 + 32.44
= 100.04 dB
100dB！你想想看，发射功率20dBm，到接收端就剩下-80dBm了。如果接收灵敏度是-90dBm，那还有10dB余量。但要是距离再远一点，或者中间有遮挡，信号就没了。
多径效应：信号自己跟自己打架
信号在传播过程中，会碰到地面、建筑物、墙壁等障碍物，产生反射、绕射、散射。这些不同路径的信号到达接收天线时，相位不同，叠加起来就会产生衰落。
多径效应带来的问题主要有三个：
- 频率选择性衰落：某些频率点信号被抵消，某些被增强
- 时延扩展：符号间干扰（ISI），码元互相重叠
- 角度扩展：信号从多个方向到达，影响波束赋形
我记得有一次做室内定位项目，用的2.4GHz信号。在空旷大厅里测得好好的，一进走廊，RSSI值跳得跟心电图似的。后来一分析，就是多径造成的快衰落。最后用了分集接收才稳住。
r(t) = Σ a_i(t) * s(t - τ_i(t))其中a_i是第i条路径的幅度，τ_i是时延。这个模型是后面讲信道估计和均衡的基础。
知识体系总览
下面这张图把天线与传播的核心知识点串起来了。你可以把它当作本章的思维导图。
这张图把五个核心知识点串成了一条线。从天线选型开始，到极化匹配，再到增益权衡，然后是路径损耗计算，最后是多径应对。每一步都环环相扣。