天線是什麼？

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天線是一種用來發射或接收無線電波——或更廣泛來講——電磁波的電子器件。天線應用於廣播和電視、點對點無線電通信、雷達和太空探索等系統。天線通常在空氣和外太空中工作，也可以在水下運行，甚至在某些頻率下工作於土壤和岩石之中。

從物理學上講，天線是一個或多個導體的組合，由它可因施加的交變電壓和相關聯交變電流而產生輻射的電磁場，或者可以將它放置在電磁場中，由於場的感應而在天線內部產生交變電流並在其終端產生交變電壓。

概述

基於特定三維（通常指水平或垂直）平面，可以把天線分為兩大基本類型：

1. 全向天線（在平面中均勻輻射）
2. 定向天線（又稱指向天線，在某方向輻射較多）

在自由空間內，任何天線都向各個方向輻射能量，但是特定的架構會使天線在某個方向上獲得較大方向性，而其它方向的能量輻射則可以忽略。

通過增加附加導體棒或線圈（稱之為單元）並改變其長度、間距和方位（或者改變天線波束方向），可以製造出擁有既定特性的天線，如八木天線。「天線陣列」或「天線陣」是指相當數量的有源天線共用源或負載來產生定向的天線輻射方向圖。天線的空間關係通常也會影響其方向性。「有源單元」是指此天線單元的能量輸出由該單元內部的能量源所決定（而不是僅由通過電路的信號能量）或者該單元能量輸出的能量源由信號輸入所控制。「天線引入線」是在信號源和有源天線之間傳輸信號能量的傳導裝置（如傳輸線或饋線）。它由有源天線延伸出來直達源。「天線饋電」則是指有源天線和放大器之間的元件。

天線參數

影響天線性能的臨界參數有很多，通常在天線設計過程中可以進行調整，如諧振頻率、阻抗、增益、孔徑或輻射方向圖、極化、效率和頻寬等。另外，發射天線還有最大額定功率，而接收天線則有噪聲抑制參數。

諧振頻率

「諧振頻率」和「電諧振」與天線的電長度相關。電長度通常是電線物理長度除以自由空間中波傳輸速度與電線中速度之比。天線的電長度通常由波長來表示。天線一般在某一頻率調諧，並在此諧振頻率為中心的一段頻帶上有效。但其它天線參數（尤其是輻射方向圖和阻抗）隨頻率而變，所以天線的諧振頻率可能僅與這些更重要參數的中心頻率相近。

天線可以在與目標波長成分數關係的長度所對應的頻率下諧振。一些天線設計有多個諧振頻率，另一些則在很寬的頻帶上相對有效。最常見的寬頻天線是對數周期天線，但它的增益相對於窄帶天線則要小很多。

增益

天線設計中，「增益」指天線最強輻射方向的天線輻射方向圖強度與參考天線的強度之比取對數。如果參考天線是全向天線，增益的單位為dBi。比如，偶極子天線的增益為2.14dBi。偶極子天線也常用作參考天線（這是由於完美全向參考天線無法製造），這種情況下天線的增益以dBd為單位。

天線增益是無源現象，天線並不增加激勵，而是僅僅重新分配而使在某方向上比全向天線輻射更多的能量。如果天線在一些方向上增益為正，由於天線的能量守恆，它在其他方向上的增益則為負。因此，天線所能達到的增益要在天線的覆蓋範圍和它的增益之間達到平衡。比如，太空飛行器上碟形天線的增益很大，但覆蓋範圍卻很窄，所以它必須精確地指向地球；而廣播發射天線由於需要向各個方向輻射，它的增益就很小。

碟形天線的增益與孔徑（反射區）、天線反射面表面精度，以及發射/接收的頻率成正比。通常來講，孔徑越大增益越大，頻率越高增益也越大，但在較高頻率下表面精度的誤差會導致增益的極大降低。

「孔徑」和「輻射方向圖」與增益緊密相關。孔徑是指在最高增益方向上的「波束」截面形狀，是二維的（有時孔徑表示為近似於該截面的圓的半徑或該波束圓錐所呈的角）。輻射方向圖則是表示增益的三維圖，但通常只考慮輻射方向圖的水平和垂直二維截面。高增益天線輻射方向圖常伴有「副瓣」。副瓣是指增益中除主瓣（增益最高「波束」）外的波束。副瓣在如雷達等系統需要判定信號方向的時候，會影響天線質量，由於功率分配副瓣還會使主瓣增益降低。

頻寬
天線的頻寬是指它有效工作的頻率範圍，通常以其諧振頻率為中心。天線頻寬可以通過以下多種技術增大，如使用較粗的金屬線，使用金屬「網籠」來近似更粗的金屬線，尖端變細的天線元件（如饋電喇叭中），以及多天線集成的單一部件，使用特性阻抗來選擇正確的天線。小型天線通常使用方便，但在頻寬、尺寸和效率上有著不可避免的限制。

阻抗
「阻抗」類似於光學中的折射率。電波穿行於天線系統不同部分（電台、饋線、天線、自由空間）是會遇到阻抗差異。在每個介面處，取決於阻抗匹配，電波的部分能量會反射回源，在饋線上形成一定的駐波。此時電波最大能量與最小能量比值可以測出，稱之為駐波比（SWR）。駐波比為1:1是理想情況。1.5:1的駐波比在能耗較為關鍵的低能應用上被視為臨界值。而高達6:1的駐波比也可出現在相應的設備中。極小化各處介面的阻抗差（阻抗匹配）將減小駐波比並極大化天線系統各部分之間的能量傳輸。

天線的復阻抗涉及該天線工作時的電長度。通過調節饋線的阻抗，即將饋線當作阻抗變換器，天線的阻抗可以和饋線和電台相匹配。更為常見的是使用天線調諧器、巴倫、阻抗變換器、包含電容和電感的匹配網路，或者如伽馬匹配的匹配段。

輻射方向圖

輻射方向圖是天線發射或接受相對場強度的圖形描述。由於天線向三維空間輻射，需要數個圖形來描述。如果天線輻射相對某軸對稱（如雙極子天線、螺旋天線和某些拋物面天線），則只需一張方向圖。

不同的天線供應商/使用者對於方向圖有著不同的標準和製圖格式。

榮昌能力多元，朝戶外天線準系統邁進

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精實新聞 2014-03-12 18:51:03 記者 陳祈儒 報導

新聞來源：Money DJ理財網

榮昌科技（3684）今（12）日舉行上櫃前法人說明會，董事長陳家榮（附圖右）表示，從零組件、次系統的產品線，未來到準系統，榮昌在機構整合、熱流導引、防潮與氣密能力，一次滿足客戶的需求，而且產品開發期約在3個多月，比分別尋找供應商花一年時間開發期要短，這是榮昌的核心競爭力；陳家榮指出，榮昌的五年計畫，是要朝向戶外無線天線準系統業務方式來走。榮昌科技訂3月28日上櫃掛牌。

榮昌去年營收4.06億元、年減13.5%；營業毛利1.6億元、毛利率39.41%；稅前盈餘5,035萬元、年減8.1%；稅後純益4,378萬元、年減3.4%，EPS為2.43元，較前年的EPS 2.51元稍低。
而以近年的毛利率波動來看，榮昌應該是進行產品種類上的調整，所以寧願減緩營收的成長，而把毛利率作為業務推廣的重心。榮昌2010年至2012年的毛利率分別是31.18%、32.5%、36.99%。而到了2013年毛利率則為39.41%。

榮昌總經理洪建文（附圖左）指出，從2008年榮昌的毛利率28.02%開始，其每年毛利率是逐年推升，主要是產銷組合的改變，加上榮昌從接單零組件、機構與模具，一直到客戶希望榮昌提供目前高速行動網路的次系統產品，激勵毛利率走揚。

跟其他台灣科技業不同的是，榮昌目前對於經營大陸市場並不積極；主力市場在歐美、日本、澳洲等地。惟榮昌的下游客戶也涵蓋了不同地區的網通設備大廠或是電信專案市場，所以若客戶將成品輸往大陸，則榮昌的次系統與模組組件也會間接流入大陸市場。

在今日的法人說明會裡，洪建文說，榮昌與全球策略夥伴合作，進行基礎建設的布建，並深耕垂直市場的解決方案。例如澳洲的NBN國家高速寬頻網路布建計畫，還跟澳洲的NetComm Wireless公司配合開發市場，此外，還有在美國以國防工業起家的General Dynamics Broadband公司的戶外電信次系統商機等。

另外，榮昌的美國客戶還有企業用雲端網路控制、網路管理公司Meraki；而Meraki已在前（2012）年的11月份被思科（Cisco）併購，所以思科目前也是榮昌的客戶群之一。而不僅僅是外商，台灣知名的友訊（2332）、合勤控（3704）的合勤科技、盛達（3027）等知名網通業者，也是榮昌的顧客。

榮昌最早主要是連接線材、網路連接精密機械開始，近年來朝著模組、次系統的模式邁進。洪建文就認為，榮昌的競爭利基，主要就在無線、工業級、戶外應用領域，一次整合了「防潮、防雷擊、IEC/UL等戶外安規認證、戶外天線整合設計、戶外連接介面、戶外寬溫（寬溫：指設備可維持運作的溫度範圍廣）散熱設計」等。洪建文指出，客戶找上榮昌，一次就解決了這些戶外無線設備的關鍵解決方案。

榮昌董事長陳家榮在法人說明會後段的問答時，也補充說道，榮昌多元化解決方案、還有網路多頻段研發能力，就是公司的價值核心；他說，包含測試驗證等程序，榮昌3個多月就替客戶完成研發，而同業大約要花12個月以上的時間。

在4G LTE產業的競爭力，被認為是未來榮昌業績是否成長的關鍵。洪建文說，榮昌在戶外型的商業規格（簡稱商規）、工業規格（簡稱工規）平台上，榮昌具備有LTE FDD與TDD等不同頻段天線整合的能力，在去年已推出了LTE戶外高增益天線、商規/工規戶外路由器系列平台。洪建文說，接下來的計畫，是要以工規的高品質、但商規等級的消費市場價格來推廣業務，為客戶創造更高的價值。

在新產品計畫上，榮昌預計今、明年要朝戶外防水連接組件、戶外被動系統及射頻天線整合設計、高功率中繼站研究及基站天線開發。