天線

天線是電路與自由空間之間的門：它把導線裡來回的電流轉成一道電磁波、飛向空中，接收時則反過來，捕捉掠過的波、把它轉回一個微小的電流。把它想成無線電的換能器，扮演的角色就和喇叭之於聲音相同，在受導引的電訊號與開放空間的波之間轉換。沒有天線，發射機只會發熱；有了好天線，它能觸及地球的另一端。

當天線的尺寸與波長相配時，它輻射得最好，這就是為什麼共振是核心。經典的例子是半波偶極天線：兩根成一直線的直導體，合起來約半個波長長，從中間饋電。在共振時，電流與電壓站成一個自然的圖樣，天線的阻抗變成一個方便的近電阻值（理想偶極約 73 歐姆，夠接近、可用同軸電纜饋電），於是它有效率地輻射。架在接地層上的四分之一波長鞭狀天線，靠讓地面當作鏡子，用一半的高度做同樣的事。天線也有增益與指向性：單純的偶極相當均勻地把能量散開，而碟形天線或一組陣列元件則把它聚成一道波束，用廣覆蓋換取單一方向的距離。增益不是放大，天線不增加功率，它只是把既有的能量聚焦，就像手電筒的反射鏡把同一個燈泡的光打成一道光束。

天線是每一條無線鏈路的起點與終點，從鑰匙圈裡的走線天線到深太空的碟形天線都是。給初學者兩個誠實的重點。第一，天線必須在工作頻率附近匹配且共振才能良好運作；同一塊金屬在某個頻率是好天線、在另一個頻率幾乎無用，這就是為什麼天線要按尺寸裁切。第二，天線增益是一種取捨，不是免費的功率：某方向增益更高，總意味著其他方向更低，而高增益天線必須對準。真實天線也會受附近一切影響，地面、手、金屬，所以課本上工整的數字在真實世界會偏移。