“天線”一詞的拉丁語(yǔ)源意為“帆桁”（用于航行中支撐帆的水平橫梁），這一含義影響了其在意大利語(yǔ)中的用法，指代桿或桿狀物。馬可尼選擇該詞可能源于其無(wú)線天線與帆船桅桿或懸掛電線的帳篷桿在物理形態(tài)上的相似性。這一術(shù)語(yǔ)隨后在無(wú)線電與無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域中逐步演變并固定下來(lái)。

關(guān)于天線你可能不知道的7個(gè)驚人事實(shí)

作者：約翰·奧內(nèi)薩

你以為自己對(duì)天線了如指掌？或許如此，但這里或許還有一兩個(gè)驚喜等著你。

天線是用于捕獲和傳輸無(wú)線電電磁波的金屬結(jié)構(gòu)。它們的形狀和大小各不相同，從蒙特利爾大學(xué)研究人員創(chuàng)建的用于監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的五納米DNA納米天線，到中國(guó)貴州省的1640英尺高巨型FAST望遠(yuǎn)鏡。

天線不僅僅是金屬桿，它們是各種技術(shù)中不可或缺的組件，包括無(wú)線電、電視、手機(jī)、Wi-Fi、雷達(dá)和衛(wèi)星通信。天線種類(lèi)繁多，包括偶極天線、拋物面天線、八木天線、螺旋天線、微帶天線和全向天線，僅舉幾例。

據(jù)GPS Leaders報(bào)道，一種名為環(huán)形天線的裝置已被盜賊用于延長(zhǎng)車(chē)鑰匙與汽車(chē)之間的無(wú)線電連接距離，使其在數(shù)百英尺外仍能啟動(dòng)汽車(chē)并駕駛至油箱燃料耗盡的距離。

據(jù)《巴倫周刊》報(bào)道，天線的另一種新型用途是通過(guò)Starlink連接，遠(yuǎn)程操控哥倫比亞制造的無(wú)人駕駛納爾科潛艇穿越加勒比海，前往中美洲和墨西哥。這些用于走私可卡因的潛艇并非首個(gè)利用Starlink優(yōu)勢(shì)的販毒集團(tuán)案例。據(jù)《巴倫周刊》報(bào)道，“2024年在印度附近的一艘船上查獲了價(jià)值42.5億美元的甲基苯丙胺，而該船正是通過(guò)Starlink連接進(jìn)行遠(yuǎn)程操控的?！?/p>

但并非所有天線的特殊用途都具有惡意——有些甚至令人鼓舞。以下我們將介紹七種天線的特殊用途，并附贈(zèng)一個(gè)有趣的小知識(shí)作為彩蛋。

天線助力災(zāi)害救援

斯坦福大學(xué)和貝魯特美國(guó)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的輕便便攜天線，可可靠連接衛(wèi)星和地面設(shè)備，為災(zāi)害救援團(tuán)隊(duì)和人道主義組織提供關(guān)鍵工具。

在地震或洪水等災(zāi)害發(fā)生后，傳統(tǒng)通信基礎(chǔ)設(shè)施（如受損的手機(jī)基站或倒塌的無(wú)線電塔）的故障會(huì)嚴(yán)重阻礙救援行動(dòng)。這款新天線直接解決了這一問(wèn)題，能夠快速部署臨時(shí)通信系統(tǒng)，協(xié)調(diào)應(yīng)急響應(yīng)并連接孤立的幸存者。

與傳統(tǒng)金屬衛(wèi)星天線不同，后者重量大且需要大量電力，新開(kāi)發(fā)的天線體積小、重量輕（約39克），且無(wú)需額外能量即可在兩種穩(wěn)定配置之間切換：一種優(yōu)化用于定向衛(wèi)星通信，另一種用于全向地面連接。

斯坦福大學(xué)指出，該天線通過(guò)采用基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的反向旋轉(zhuǎn)螺旋條帶的獨(dú)特設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這一靈活性，僅需拉伸或壓縮其結(jié)構(gòu)即可輕松切換運(yùn)行模式。

該設(shè)計(jì)在《自然通訊》上的發(fā)表，證明其作為災(zāi)后場(chǎng)景的可行解決方案，尤其適用于資源和基礎(chǔ)設(shè)施有限或受損的地區(qū)。實(shí)地測(cè)試顯示，該天線在關(guān)鍵的L頻段頻率范圍內(nèi)，成功實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地面連接和衛(wèi)星定位功能，該頻段常用于緊急通信。

重要的是，此類(lèi)被動(dòng)可重構(gòu)天線降低了救援人員的技術(shù)門(mén)檻，并減輕了高壓力救援行動(dòng)中的后勤負(fù)擔(dān)，凸顯了其在應(yīng)對(duì)日益頻繁的自然災(zāi)害時(shí)，改造人道主義援助和韌性策略的潛力。

越南的Beverage天線

在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)?wèi)?zhàn)略性地利用“通信線”制作Beverage天線——一種非常長(zhǎng)、貼近地面的線狀天線——從而實(shí)現(xiàn)前線基地與指揮中心之間可靠且安全的通信。通常，這些天線延伸數(shù)個(gè)波長(zhǎng)，且僅距地面數(shù)英尺。

據(jù)《Ham Radio Outside the Box》記載，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)刻意設(shè)計(jì)這些貝弗里奇天線以確保其低效：通過(guò)在導(dǎo)線末端接入電阻器（約600歐姆），進(jìn)一步增加信號(hào)損耗，從而限制有效通信范圍。

這種故意設(shè)計(jì)的低效率成為戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)嚴(yán)格限制通信范圍，信號(hào)傳輸變得極難被北越截獲單位探測(cè)或利用，從而確保了附近指揮通信的作戰(zhàn)安全。

Beverage天線雖然不適合傳輸強(qiáng)大的長(zhǎng)距離信號(hào)，但它們提供了一種低調(diào)、易于隱藏的天線，可以在爬行時(shí)部署，從而減少被敵方觀察或攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。它們采用易于獲取的導(dǎo)線制成，這使得它們?cè)谝皯?zhàn)操作中既實(shí)用又低成本。

軍事文件和天線工程研究證實(shí)，盡管飲料天線作為發(fā)射天線的效率僅為1.5%，但其高度定向且易于適應(yīng)的設(shè)計(jì)在越南戰(zhàn)爭(zhēng)這種電子設(shè)備密集的復(fù)雜環(huán)境中，提供了關(guān)鍵的安全性和隱蔽性優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代分析強(qiáng)調(diào)，越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間的無(wú)線電通信依賴于技術(shù)即興發(fā)揮與信號(hào)脆弱性戰(zhàn)略意識(shí)的結(jié)合，而海軍陸戰(zhàn)隊(duì)使用效率較低的貝弗里奇天線正是這種平衡的典型例證。

天線作為超材料設(shè)計(jì)

超材料是一種人工合成的材料，具有非凡的電磁特性，正在改變天線設(shè)計(jì)的格局。洛克希德·馬丁公司與賓夕法尼亞州立大學(xué)的最新突破凸顯了這一趨勢(shì)：通過(guò)運(yùn)用超材料概念，他們成功研發(fā)出一種緊湊型天線，突破了傳統(tǒng)天線在衛(wèi)星和GPS應(yīng)用中的長(zhǎng)期限制。該天線采用六邊形結(jié)構(gòu)，并專(zhuān)門(mén)優(yōu)化用于陣列部署，當(dāng)多個(gè)天線協(xié)同工作時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更高的增益和更高效的性能。與傳統(tǒng)圓形設(shè)計(jì)相比，六邊形布局可提升陣列密度并進(jìn)一步增加增益。

將超材料集成到天線結(jié)構(gòu)中，顯著提升了增益（最高可達(dá)25%）和孔徑效率，同時(shí)增強(qiáng)了抗干擾能力并減輕了重量，這對(duì)航空航天和衛(wèi)星環(huán)境至關(guān)重要。此外，根據(jù)美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI）的數(shù)據(jù)，該新型天線具備雙頻段能力，可在GPS系統(tǒng)所需的兩個(gè)關(guān)鍵頻率下高效運(yùn)行。

通過(guò)精心設(shè)計(jì)的超材料元件，工程師能夠精確操控電磁波傳播，從而制造出不僅更緊湊輕便，還具備增強(qiáng)的多頻段功能和抗干擾能力的天線。

賓夕法尼亞州立大學(xué)計(jì)算電磁學(xué)與天線研究實(shí)驗(yàn)室（CEARL）在這些進(jìn)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過(guò)先進(jìn)優(yōu)化與模擬技術(shù)對(duì)超材料增強(qiáng)型設(shè)計(jì)進(jìn)行了精煉。這些天線有望為下一代GPS和通信衛(wèi)星帶來(lái)顯著益處，包括增強(qiáng)可靠性、效率以及減少有效載荷質(zhì)量——這些都是現(xiàn)代航空航天和國(guó)防系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。

日常物品制作的DIY天線

利用鋁箔和導(dǎo)線膠等常見(jiàn)物品創(chuàng)意制作DIY天線，體現(xiàn)了業(yè)余無(wú)線電和電視愛(ài)好者的創(chuàng)新精神。近期實(shí)用的指南和工程實(shí)驗(yàn)已證實(shí)此類(lèi)自制設(shè)計(jì)的有效性。

例如，一個(gè)項(xiàng)目詳細(xì)介紹了如何用膠合板、波紋紙板、重型鋁箔和12號(hào)銅線制作深邊電視天線，其中電線膠水在鋁箔與導(dǎo)線之間提供了關(guān)鍵的電氣連接，Wire Glue Projects 如此寫(xiě)道。該天線的結(jié)構(gòu)刻意將“導(dǎo)向器”和“反射器”元件連接起來(lái)，既能提升接收增益，又能抵御附近電子設(shè)備產(chǎn)生的噪聲干擾——這充分體現(xiàn)了許多業(yè)余愛(ài)好者在制作過(guò)程中展現(xiàn)的精妙理解。

學(xué)術(shù)和研究界也秉承這種創(chuàng)新精神，探索靈活且可擴(kuò)展的天線制造技術(shù)。哥倫比亞大學(xué)的研究人員通過(guò)使用現(xiàn)成紗線開(kāi)發(fā)“編織”射頻超表面天線，將電磁功能集成到超輕量級(jí)可折疊紡織品中，推動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。這些天線代表了DIY哲學(xué)的重大演進(jìn)，既利用日常材料又提升了性能和靈活性。

受“現(xiàn)代電視天線之父”約翰·溫加德（John Winegard）開(kāi)創(chuàng)性工作啟發(fā)的并聯(lián)天線配置，在業(yè)余愛(ài)好者和學(xué)術(shù)研究中均是常見(jiàn)主題。普林斯頓大學(xué)指出，通過(guò)多天線配置可提升信號(hào)質(zhì)量與接收多樣性，這一結(jié)論在工程理論與實(shí)際無(wú)線電系統(tǒng)中均得到驗(yàn)證。

簡(jiǎn)單自制天線與復(fù)雜研究天線的持續(xù)發(fā)展，凸顯了天線技術(shù)在個(gè)人及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中的易用性和適應(yīng)性，模糊了業(yè)余愛(ài)好者創(chuàng)造力與學(xué)術(shù)進(jìn)步之間的界限。

天線人

DXing（接收遙遠(yuǎn)的無(wú)線電或電視信號(hào)）仍是業(yè)余無(wú)線電社區(qū)中充滿活力的愛(ài)好，激勵(lì)著像“天線人”這樣的愛(ài)好者嘗試各種設(shè)備和天線設(shè)計(jì)。許多業(yè)余無(wú)線電操作員，或稱“hams”，將他們對(duì)DXing的熱情追溯到早期使用簡(jiǎn)易天線的經(jīng)歷，例如用衣架來(lái)接收遙遠(yuǎn)的電臺(tái)，據(jù)SWLing報(bào)道。

這種創(chuàng)造性方法體現(xiàn)了業(yè)余無(wú)線電的核心實(shí)驗(yàn)精神，促使愛(ài)好者們逐步采用更復(fù)雜的設(shè)備配置，如安裝在塔上的高增益天線，以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的信號(hào)覆蓋和更清晰的接收效果。

DXing不僅是一種消遣，更是拓展無(wú)線電波傳播知識(shí)和提升技術(shù)技能的手段，美國(guó)業(yè)余無(wú)線電協(xié)會(huì)（ARRL）補(bǔ)充道。美國(guó)無(wú)線電中繼聯(lián)盟（ARRL）等組織每年舉辦比賽，鼓勵(lì)參與者與遠(yuǎn)距離電臺(tái)建立聯(lián)系，從而加深對(duì)大氣條件和天線性能的理解。數(shù)字技術(shù)與軟件定義無(wú)線電的融合進(jìn)一步拓寬了DX愛(ài)好者的視野，使個(gè)人更容易監(jiān)測(cè)、分析和記錄遠(yuǎn)距離信號(hào)。

學(xué)術(shù)合作，如HamSCI計(jì)劃所倡導(dǎo)的，將科學(xué)家、學(xué)生和無(wú)線電愛(ài)好者聚集在一起，利用DXing技術(shù)研究電離層現(xiàn)象。這些合作體現(xiàn)了業(yè)余無(wú)線電在個(gè)人成就和科學(xué)進(jìn)步方面價(jià)值的日益認(rèn)可。當(dāng)前研究還強(qiáng)調(diào)了DXing如何在業(yè)余無(wú)線電社區(qū)中促進(jìn)創(chuàng)新和學(xué)習(xí)，彌合了休閑收聽(tīng)與高級(jí)信號(hào)實(shí)驗(yàn)之間的差距。

人體作為天線

近期研究證實(shí)，人體在暴露于高頻電磁場(chǎng)時(shí)可作為天線，吸收、散射甚至輻射電磁能量。研究人員通過(guò)數(shù)值建模模擬了人體靠近高頻（HF）車(chē)載天線的情景，并根據(jù)《前沿》雜志的報(bào)道，證實(shí)部分入射能量確實(shí)被人體輻射出去，其余則被吸收并通過(guò)生物組織以熱能形式散發(fā)。

比吸收率（SAR）值用于評(píng)估人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱量的電磁能量多少，這些指標(biāo)仍是理解暴露水平和安全性的關(guān)鍵指標(biāo)。皮膚、脂肪和肌肉的電學(xué)特性（介電常數(shù)和導(dǎo)電率）影響人體與電磁場(chǎng)的相互作用，而整體吸收和輻射特性會(huì)隨頻率、組織成分及與電磁源的距離而變化。

除吸收（導(dǎo)致熱量散發(fā)）外，人體在近場(chǎng)通信場(chǎng)景中可促進(jìn)能量傳輸。例如，可穿戴技術(shù)領(lǐng)域的最新研究表明，將天線與皮膚接觸可提升性能，因人體可改變天線的負(fù)載并增強(qiáng)輻射效率與輻射模式，Nature雜志如此撰寫(xiě)。

此外，MDPI指出，實(shí)驗(yàn)表明，環(huán)境中的電磁波能量有時(shí)可通過(guò)人體作為被動(dòng)導(dǎo)體或天線來(lái)采集，為超低功耗可穿戴電子設(shè)備供電。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了人體與電磁場(chǎng)相互作用的復(fù)雜性，并強(qiáng)調(diào)了持續(xù)安全監(jiān)測(cè)的必要性，尤其是在更多設(shè)備以更高頻率在附近運(yùn)行時(shí)。

隱形天線

一些業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者通過(guò)將隱形天線偽裝成常見(jiàn)的建筑元素（如排水溝或落水管）來(lái)創(chuàng)意性地將其整合到住宅環(huán)境中。這種方法使操作者能夠遵守通常禁止可見(jiàn)天線的嚴(yán)格業(yè)主協(xié)會(huì)（HOA）規(guī)定，并避免引起鄰居或當(dāng)?shù)禺?dāng)局的不必要注意。

根據(jù)Scribd的描述，隱形天線是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)成不引人注目的，使用細(xì)線或?qū)⑻炀€偽裝成日常物品，如旗桿、屋頂通風(fēng)口或風(fēng)向標(biāo)，甚至安裝在室內(nèi)（如閣樓）以保持低調(diào)，同時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)有效的無(wú)線電通信。

隱形天線的需求不僅源于業(yè)主協(xié)會(huì)（HOA）的限制，還涉及其他社會(huì)因素，例如維護(hù)良好的鄰里關(guān)系或應(yīng)對(duì)城市及郊區(qū)環(huán)境中的空間限制。由于傳統(tǒng)天線往往體積龐大且視覺(jué)上十分顯眼，將天線偽裝成家庭基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，使業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者能夠在受監(jiān)管的環(huán)境中繼續(xù)他們的愛(ài)好，同時(shí)不影響性能。磁環(huán)天線和小尺寸發(fā)射環(huán)天線是此類(lèi)應(yīng)用中常見(jiàn)的室內(nèi)或半隱藏式天線類(lèi)型。

近期技術(shù)進(jìn)步已推出兼具高性能與隱蔽性的專(zhuān)用隱形天線套件和設(shè)計(jì)，例如避免使用傳統(tǒng)天線設(shè)置中常見(jiàn)的笨重輻射器的寬帶VHF/UHF天線，從而提升隱蔽性和功能性，Heathkit如此描述。隱形天線的發(fā)展趨勢(shì)反映了業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者為平衡技術(shù)需求與監(jiān)管及社區(qū)限制而采取的更廣泛適應(yīng)性策略，彰顯了住宅區(qū)內(nèi)天線技術(shù)整合的創(chuàng)新性。

趣味知識(shí)：天線一詞的起源

無(wú)線通信中的“天線”一詞源自意大利發(fā)明家古列爾莫·馬可尼。他在1895年進(jìn)行無(wú)線實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用了一根懸掛在桿子上的長(zhǎng)導(dǎo)線“天線”。馬可尼對(duì)該裝置的使用，使“天線”一詞與意大利語(yǔ)中“帳篷桿”的詞匯l'antenna centrale產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。

這標(biāo)志著與早期無(wú)線電報(bào)術(shù)語(yǔ)的轉(zhuǎn)變，此前此類(lèi)設(shè)備僅被稱為“終端”。馬可尼的聲望及其成功的無(wú)線電演示推動(dòng)了該術(shù)語(yǔ)的普及，隨后在無(wú)線電研究者和公眾中廣泛傳播。

“天線”一詞的拉丁語(yǔ)源意為“帆桁”（用于航行中支撐帆的水平橫梁），這一含義影響了其在意大利語(yǔ)中的用法，指代桿或桿狀物。馬可尼選擇該詞可能源于其無(wú)線天線與帆船桅桿或懸掛電線的帳篷桿在物理形態(tài)上的相似性。這一術(shù)語(yǔ)隨后在無(wú)線電與無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域中逐步演變并固定下來(lái)。

在馬可尼之前，最早的無(wú)線電天線由海因里?！ず掌澯?9世紀(jì)末為演示電磁波而設(shè)計(jì)，但當(dāng)時(shí)并未被稱為“天線”。馬可尼的實(shí)驗(yàn)與商業(yè)開(kāi)發(fā)，尤其是1895年在博洛尼亞附近進(jìn)行的無(wú)線電傳輸工作，使“天線”這一概念及術(shù)語(yǔ)在無(wú)線通信設(shè)備中用于指代輻射和接收元件。

因此，無(wú)線電領(lǐng)域中的“天線”一詞，是馬可尼實(shí)踐創(chuàng)新與從意大利語(yǔ)及拉丁語(yǔ)航海術(shù)語(yǔ)向現(xiàn)代無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行語(yǔ)言適應(yīng)的產(chǎn)物。

source: rfglobalnet.com