无线通信系统中，需要天线来完成射频电信号和电磁波之间的转换。
天线在通信系统模型中的位置如下图所示。
1. 天线的功能
在发送端通过发射天线将射频电信号转换成电磁波在自由空间中进行传输，相应地在接收端通过接收天线将电磁波转换回射频电信号，如下图所示。
而关于天线的工作原理，我们不需要彻底了解，但是对于感兴趣的小伙伴我推荐大家可以看油管上的这个视频https://www.youtube.com/watch?v=FWCN_uI5ygY&t=2s ，当然，对于没法登录外网的小伙伴，大家可以看B站搬运的带中文字幕的视频。大学学了四年，不如这个讲得清楚！看完自己就能学会制作天线了！_哔哩哔哩_bilibili
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2. 电磁波辐射原理
导线上有交变电流流动时，就会发生电磁波的辐射，辐射能力与导线的形状和长度有关。
2.1 辐射能力与导线形状的关系
如果两导线平行而且距离很近，电场会被束缚在两导线之间，辐射很微弱；如果将两导线张开，电场就会被散播到周围空间，因而辐射增强，如下图所示。
2.2 辐射能力与导线长度的关系
当导线长度L远小于波长时，辐射很微弱；当导线长度L增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而能形成较强的辐射。
3. 半波对称振子
半波对称振子是指两臂长度均为1/4波长，全长为1/2波长的振子，如下图所示。
方向图反映了天线增益与空间角度的关系。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形状的立体方向图，如下图所示。
从其垂直方向图来看，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平方向上；从其水平方向图来看，各个方向上的辐射相同，如下图所示。
半波对称振子是构成其他多种天线的基本单元，应用非常广泛。
4. 全向天线
全向天线具有如下特点。 在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。 在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。半波对称振子本身就是一个全向天线，但其波瓣宽度比较大，增益较小，为了提高增益，可以使用多个半波对称振子组成一个阵列。例如，使用4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵列，可以把信号进一步集中到水平方向上，其立体方向图如下图所示。
5. 定向天线
定向天线具有如下特点： 在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。 在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，波瓣宽度越小，增益越大。可以在全向天线的基础上，利用反射板把辐射控制到单侧方向，构成一个覆盖扇形区域的定向天线，如下图所示。
6. 多天线技术
一般情况下发射机和接收机各采用一根天线就可以进行通信了。如果发射机和／或接收机采用多天线，可以实现一些单根天线做不到的功能。
无线信道是存在衰落的，如果发射机只用一根天线发送已调信号，接收机只用一根天线进行接收，当发生深度衰落时，接收机很可能会解调失败。如果接收机采用2根天线来接收信号，而且2根天线的间距较大，如下图所示。
则到达接收机的2路信号同时发生深度衰落的概率会大大降低，接收机只要对2路信号进行合并，很有可能解调成功。如下图所示。
这就是分集接收技术。所谓的分集，就是“分开传输，集中处理”，发射机将同一个信号分成多路进行传输，到了接收机再集中进行合并。分集技术可以在不增加发射功率和带宽的前提下，改善无线信道的传输质量。常用的合并算法包括：选择合并、最大比合并、等增益合并等。
分集接收技术在移动通信系统中应用很广泛。GSM通信系统中的基站经常采用3根天线：1根发射天线，2根接收天线，如下图所示。
