天线是如何接收到电磁波的？
咱们就聊聊天线这个神奇的东西，是怎么把那些看不见摸不着的电磁波给抓住的。
你想象一下，电磁波就像水中的涟漪一样，在空间中传播，它有着波长、频率这些我们能衡量它的“脾气”。而天线呢，它其实就是一件精心设计的“捕手”，专门为了捕捉这些特定的电磁波而来。
最核心的原理，其实就是“共振”。
你有没有试过推秋千？如果你推的频率和秋千自己摆动的频率差不多，秋千就能越荡越高，对吧？这就是共振。电磁波也有自己的“摆动频率”，天线的设计就是要让它自身的“特性”——比如它的长度、形状——恰好能和你要接收的电磁波的频率“合拍”。
当一个特定频率的电磁波扫过天线时，这个电磁波中的电场和磁场会与天线材料中的自由电子发生相互作用。你想想，电子是带负电的，而电磁波的电场方向在不断变化，就像一只看不见的手在反复推拉这些电子。
电场的作用： 电磁波的电场部分会推动天线中的自由电子，让它们在天线内部沿着导体的方向移动。当电场方向改变时，电子的移动方向也跟着改变。
磁场的作用（相对不那么直接，但很重要）： 虽然我们主要关注电场对电子的推动作用，但电磁波的磁场变化也会在天线中感应出电流，这个过程可以通过法拉第电磁感应定律来解释。简单来说，变化的磁场也能让导体内产生电信号。
这样一来，电磁波的能量就被“转化”了。
电磁波的能量，以一种振荡的形式传递，当它遇到天线时，这种振荡就被“耦合”到了天线上的电子上。电子就像被赋予了生命一样，开始在天线里来回振荡，产生了一个微弱的电流。这个电流的频率和模式，就和当初那个电磁波一模一样。
别小看了这个微弱的电流，它才是我们真正想要的信号。
这个由电磁波引起的微弱电流，就像一个信使，它携带了电磁波的所有信息——比如它的频率、振幅、相位等等。然后，这个电流会被引导到接收机的电路里。接收机就像一个“放大镜”和“翻译官”，它会将这个微弱的信号放大，然后解析出电磁波中包含的原始信息，比如声音、图像，或者数据。
天线的设计，就是为了最大限度地抓住这个“信使”。
长度很重要： 最经典的半波长偶极子天线，它的总长度大约是它要接收的电磁波波长的一半。这样设计的目的是为了让天线内部的电子振荡能够充分响应。如果天线太短，它就捕捉不到足够多的电磁波能量；如果太长，它在特定频率上的效率就会下降。
形状和材料： 天线的形状也非常关键，有杆状的（如电视天线），有碟状的（如卫星天线），有环状的，甚至还有像树叶一样的复杂形状。这些不同的设计是为了在不同的频率、不同的方向上获得最佳的接收效果。天线材料通常是导电性非常好的金属，比如铜或者铝，这样才能让电子顺畅地移动。
方向性： 有些天线像雷达的锅一样，只能朝一个方向接收，这种叫做“定向天线”。而有些天线则能接收来自四面八方的信号，这种叫做“全向天线”。设计上的不同，决定了天线的“听力”范围。
简单来说，天线的工作过程就是：
1. 电磁波“扫过”天线。
2. 电磁波的电场推动天线中的电子产生振荡。
3. 电子的振荡在天线中形成一个与电磁波频率相同的微弱电流。
4. 这个微弱电流被传输到接收机进行放大和解码。
就像你对着一个钟敲击，如果敲击的节奏和钟的固有频率一致，钟就会发出响亮的声音一样。天线就是那个“钟”，而电磁波就是那个“敲击”，只不过这个“声音”是我们用来传递信息的电信号。
所以，天线不是凭空产生信号，而是巧妙地把空间中那些看不见的电磁波能量，转化成我们可以利用的电信号，这门手艺，说到底就是跟电磁波的频率“对上号”，让电子乖乖地按照电磁波的指令跳起舞来。
你想象一下，电磁波就像水中的涟漪一样，在空间中传播，它有着波长、频率这些我们能衡量它的“脾气”。而天线呢，它其实就是一件精心设计的“捕手”，专门为了捕捉这些特定的电磁波而来。
最核心的原理，其实就是“共振”。
你有没有试过推秋千？如果你推的频率和秋千自己摆动的频率差不多，秋千就能越荡越高，对吧？这就是共振。电磁波也有自己的“摆动频率”，天线的设计就是要让它自身的“特性”——比如它的长度、形状——恰好能和你要接收的电磁波的频率“合拍”。
当一个特定频率的电磁波扫过天线时，这个电磁波中的电场和磁场会与天线材料中的自由电子发生相互作用。你想想，电子是带负电的，而电磁波的电场方向在不断变化，就像一只看不见的手在反复推拉这些电子。
电场的作用： 电磁波的电场部分会推动天线中的自由电子，让它们在天线内部沿着导体的方向移动。当电场方向改变时，电子的移动方向也跟着改变。
磁场的作用（相对不那么直接，但很重要）： 虽然我们主要关注电场对电子的推动作用，但电磁波的磁场变化也会在天线中感应出电流，这个过程可以通过法拉第电磁感应定律来解释。简单来说，变化的磁场也能让导体内产生电信号。
这样一来，电磁波的能量就被“转化”了。
电磁波的能量，以一种振荡的形式传递，当它遇到天线时，这种振荡就被“耦合”到了天线上的电子上。电子就像被赋予了生命一样，开始在天线里来回振荡，产生了一个微弱的电流。这个电流的频率和模式，就和当初那个电磁波一模一样。
别小看了这个微弱的电流，它才是我们真正想要的信号。
这个由电磁波引起的微弱电流，就像一个信使，它携带了电磁波的所有信息——比如它的频率、振幅、相位等等。然后，这个电流会被引导到接收机的电路里。接收机就像一个“放大镜”和“翻译官”，它会将这个微弱的信号放大，然后解析出电磁波中包含的原始信息，比如声音、图像，或者数据。
天线的设计，就是为了最大限度地抓住这个“信使”。
长度很重要： 最经典的半波长偶极子天线，它的总长度大约是它要接收的电磁波波长的一半。这样设计的目的是为了让天线内部的电子振荡能够充分响应。如果天线太短，它就捕捉不到足够多的电磁波能量；如果太长，它在特定频率上的效率就会下降。
形状和材料： 天线的形状也非常关键，有杆状的（如电视天线），有碟状的（如卫星天线），有环状的，甚至还有像树叶一样的复杂形状。这些不同的设计是为了在不同的频率、不同的方向上获得最佳的接收效果。天线材料通常是导电性非常好的金属，比如铜或者铝，这样才能让电子顺畅地移动。
方向性： 有些天线像雷达的锅一样，只能朝一个方向接收，这种叫做“定向天线”。而有些天线则能接收来自四面八方的信号，这种叫做“全向天线”。设计上的不同，决定了天线的“听力”范围。
简单来说，天线的工作过程就是：
1. 电磁波“扫过”天线。
2. 电磁波的电场推动天线中的电子产生振荡。
3. 电子的振荡在天线中形成一个与电磁波频率相同的微弱电流。
4. 这个微弱电流被传输到接收机进行放大和解码。
就像你对着一个钟敲击，如果敲击的节奏和钟的固有频率一致，钟就会发出响亮的声音一样。天线就是那个“钟”，而电磁波就是那个“敲击”，只不过这个“声音”是我们用来传递信息的电信号。
所以，天线不是凭空产生信号，而是巧妙地把空间中那些看不见的电磁波能量，转化成我们可以利用的电信号，这门手艺，说到底就是跟电磁波的频率“对上号”，让电子乖乖地按照电磁波的指令跳起舞来。
网友意见
多谢邀请。
这个也许要用统一场论来解释了。早期的经典统一场论的问题的提出主要来自广义相对论中的黎曼几何，以及将电磁场理论纳入广义相对论框架中的尝试。这是由于一般的黎曼几何无法正确地描述电磁场的属性。
大家都知道， 俺没啥文化， 初中毕业。 俺只知道安培定律和楞次定律这些基础的东西。充其量也就会用 MoM 的天线仿真工具来算一下天线的阻抗和方向图。 也许您邀请俺是一个错误。俺的理解是不管天线长短， 只要它处于变化的电（磁）场里面， 就一腚会产生感生电动势。这是电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。幸好接受这个现实不需要懂得相对论， 尽管天线的教科书把天线视为相对论装置。
截至目前为止尚没有成功的统一场论出现，而统一场论也是今日物理学界研究的重点之一。统一场论这个名词首先由阿尔伯特·爱因斯坦提出，他也曾试图整合广义相对论以及电磁学成为一个单一场论。此外，万有理论也试图解释所有自然界中的常数成因，和统一场论相当的接近，但它们之间不同的是万有理论并不要求将自然界基础当作是场。所以正确地✔回答这个问题需要一个理论物理学家。
。。。。。。
An electrically small or electrically short antenna is an antenna much shorter than the wavelength of the signal it is intended to transmit or receive. Electrically short antennas are generally less efficient and more challenging to design than longer antennas such as quarter- and half-wave antennas, but are nonetheless common due to their compact size and low cost.
电小天线是指电气尺寸比波长小很多的天线。Schelkunoff 把实际最大尺寸等于或小于1/8波长的天线称为电小天线。那些实际尺寸相当大而电气尺寸很小的低频天线也属电小天线。对电小天线而言其特点是电阻分量為很小而电抗分量很大。当电抗分量远远大于电阻分量并且都严重偏离馈线特性阻抗时，会带来两个显著问题:一个是天线和馈线严重失配；另一个是天线储存的能量远远大于辐射的能量，这时天线相当于一个具有微量辐射能力的电容器。这两个问题带来的后果就是天线的实际增益特别低。
好吧， 不谈理论不求甚解，只玩NEC仿真的话， 不妨看看下面的天线模型。
一般的 5dB 加感天线的辐射方向图网上找不到，俺临时仿真了一个供您参考。
大家有兴趣的话， 就用 4NEC2 跑一跑吧。。
CM CE SY Segs_Main=9 '第一节的段数 SY Num_GPP=8 '地板的条数 SY Len_Main=0.026 '第一节的长度 SY Ang_GPPh=360/Num_GPP '地板的水平夹角 SY Ang_GPPv=10 '地板的垂直夹角 SY LGPP=0.026 '地板的长度 SY H=0 '天线高度 SY R=0.0001 '导体半径 SY Segs_Helix=300 '螺线节段 SY Len_Helix=0.016 '螺线高度 SY Len_Top=0.063 '顶部长度 SY Segs_Top=7 '顶部节段 SY Segs_GPP=20 '地板节段 GW 1 Segs_Main 0 0 H 0 0 H+Len_Main R GW 2 1 0 0 H+Len_Main .0018 0 H+Len_Main .0001 GW 3 1 .0018 0 H+Len_Main .001773 .000313 H+Len_Main+.000056 .0001 GW 4 1 .001773 .000313 H+Len_Main+.000056 .001691 .000616 H+Len_Main+.000111 .0001 GW 5 1 .001691 .000616 H+Len_Main+.000111 .001559 .0009 H+Len_Main+.000167 .0001 GW 6 1 .001559 .0009 H+Len_Main+.000167 .001379 .001157 H+Len_Main+.000222 .0001 GW 7 1 .001379 .001157 H+Len_Main+.000222 .001157 .001379 H+Len_Main+.000278 .0001 GW 8 1 .001157 .001379 H+Len_Main+.000278 .0009 .001559 H+Len_Main+.000333 .0001 GW 9 1 .0009 .001559 H+Len_Main+.000333 .000616 .001691 H+Len_Main+.000389 .0001 GW 10 1 .000616 .001691 H+Len_Main+.000389 .000313 .001773 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天线等效长度
天线在其最大辐射方向所产生的场强，可以用一假想的等效直线天线来产生。在此等效天线的全部长度上电流假定是均匀的，并等于某天线的输入电流，此等效天线的长度就称为某天线的等效长度。接收天线等效长度的物理意义是：以此长度乘上最大接收方向的来波电场等于在天线输出端得到的感应电势。
半波天线的等效长度约为三分之一波长。
等效面积
等效面积（口径）是指接收天线的等效面积（口径）代表接收天线吸收外来电磁波能量的能力。其意义是：最大接收方向的来波功率流密度乘上等效面积等于在天线输出端得到的接收功率。
半波天线的等效面积（口径）为 0.1305 λ^2，此处λ为工作波长。
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