什么是有源天线和无源天线？

今日语录：持续输出是最好的学习。

虽然工作中时常会跟天线打交道，但并没有深入研究过天线，只是把它当作一个黑匣子在用。

某天，突然有这样一个疑问，什么是有源天线？什么是无源天线？从字面意思来看，有源天线就是需要外部供电？无源天线就是无需外部供电？无需外部供电，是不是就不会涉及到电路？

今天，我们就把这些问题搞清楚。

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换。

天线的用途非常广泛，无线电通信、广播、电视、雷达、电子对抗、遥感、射电望远镜等，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。

本文重点介绍TBOX中常用到的GNSS天线和4G/5G天线。

GNSS（Global Navigation Satellite
System）全称是全球导航卫星系统，全世界目前有四中：中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo。

一直以来，我们用的都是美国的GPS系统来进行定位，自从“银河号”事件发生后，我国就下定决心，要搞自己的定位系统。

银河号事件在此简要回顾：1993年7月23日，中国的“银河号”货轮正在印度洋上行驶，导航系统突然没有信号了，船只无法继续航行。后来得知，是美国对伊朗禁运，故意关掉了这个海域的GPS服务。消息传到国内，孙家栋院士与国防科工委副主任沈荣骏联名“上书”，建议启动中国的卫星导航工程。1994年12月，北斗导航卫星系统工程获得国家批准。

定位系统在军事上具有重要意义，没有导航，我们的导弹就成了瞎子。如今，中国北斗系统已经建成（共55颗卫星），并开始为全球100多个国家提供定位、导航、授时服务。

那么，GNSS属于有源天线还是无源天线？

根据是否具有低噪声放大模块（简称LNA），GNSS可以分为有源GNSS天线和无源GNSS天线，可以这么说，GNSS有源天线=GNSS无源天线+LNA，LNA的作用是将信号进行放大和滤波。

通常对于车载设备而言，考虑到安装结构，设备与GNSS天线之间往往有1米左右的距离，在这种情况下我们只能选择有源天线。天线长度导致的信号衰减需要进行补偿，一般有两级LNA进行天线前端信号放大，放大后的信号经由电缆输出给车载设备（如：车机、TBOX等），电缆同步提供LNA所需要的直流电压。

GPS天线原理图

无源GNSS天线结构简单，成本低廉，占用空间及体积小，适合于强调紧凑型空间的导航类产品，手机、无人机等消费类产品一般用的都是无源GNSS。

除了GNSS天线之外，汽车上常见的另外一种天线是4G/5G天线，它是将高频电流或波导方式的能量变换成电磁波并向规则方向发射出去或把来自相应方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。

发射无线电短波的电路示意图

天线的英文单词是Antenna，原意为触须、触角的意思。昆虫正是由触角发送的各种化学信号来传递各种社交信息的，因此，把Antenna翻译成天线是很传神的。

我们手机的通信就是手机上4G/5G天线与基站交互的过程，TBOX与云端通信的原理与手机类似。

4G/5G天线是无源天线，内部由一些电容、电感和电阻组成。

综上，总结如下：

① 需要外部供电的就是有源天线，不需要外部供电的则是无源天线；

② 无论有源还是无源天线，都是有电路的。

天线看上去很简单，实则里面的学问很大，本文只是初步介绍了有源与无源天线的差异，后期有机会再深挖天线其他方面的知识。