“接收”

　　從最簡單的理論上來說，當天線和空間中的某個電磁信號產生共振時，電磁信號會被“接收”為電信號，使下一步的信息提取成為可能，如下圖。而此信號攜帶的信息不會丟失——即所謂的信號不失真——的前提，是天線的有效長度達到信號波長的4分之1。

　　所以，根據不同信號的不同頻率范圍，我們可以大概估計出接收此信號的天線的最短長度(波長=光速\/頻率，天線長度≈波長\/4)，比如數字廣播信號天線的長度應該在31到43厘米之間;對于AM模擬信號，天線長度理論上應該在12到500米之間，但是，有誰見過半公里長的天線?更何況一輛汽車，如何裝載這么長的天線?

　　首先，在形狀上來說，天線并不一定是筆直的一根桿子。能和目標信號共振的天線，形狀五花八門，否則你以為現在的智能手機為什么都“沒有”天線?

　　智能手機天線圖(負責接收不同頻率信號的各個天線段)

　　其次，并不是說天線并不是只在完美共振的情況下才能接收信號，否則要是想聽所有FM頻道，豈不是就要得天線密集恐懼癥?舉個例子，FM標準天線為75厘米長，相當于100MHz信號波長的4分之1，但它被用作整個FM頻率段(87.5至108MHz)的標準天線，可以接收FM頻率段的所有信號。

　　再次，也是最重要的，天線的有效長度并不永遠受制于其物理長度。我們平時看到的長桿天線，都是被動的，單極的，其有效長度等于其物理長度，并且為高阻抗;但主動天線擁有以場效應管(FET)和電源為主體的特殊電路，能讓天線接收信號的有效長度，突破其物理長度的限制;也就是說，原本需要500米長的天線接收的信號，也可以用20厘米長的天線接收了。

　　至此，我們終于可以“隨心所欲”地設計天線了。

　　“控制”

　　至于起控制信號強度作用的放大器，主要有兩個功能：

　　1、將信號強度控制在一定程度內：正常情況下，天線所接收到的信號強度都無法滿足信息處理的需要，所以需要放大器將信號強度提升到一定的程度，信號強度的絕對單位是dBm，0 dBm相當于1mW，10dBm相當于10mW，為對數增長關系

　　(，x的單位為dBm);相對強度單位為dB，信號強度增大3dB相當于增大一倍(，y的單位為dB)。

　　顧名思義，放大器中的信號放大單元會將信號的強度放大，然后交由車載信息娛樂系統處理，并保證導線中信號的衰減不會影響最后的信息讀取。但根據特殊需要，放大器中會配置閉環回路，也能保證在接收到的信號強度過大時，將其削減到合理范圍。

　　2、匹配(compensation)天線和信息娛樂系統阻抗：簡單來說，就是要將接收系統(天線和放大器)的阻抗調整到接近信息娛樂系統阻抗，這樣可以將信號傳輸時的功率損失降到最小。通過一個阻抗轉換單元，天線從高阻抗變為50歐姆左右的低阻抗。

　　阻抗：是指電路中電阻、電感、電容等元件對交流電的阻礙作用，不僅描述電壓和電流之間的振幅關系，也描述它們的相位關系。電阻就是電路在直流電(相位=0)下的阻抗。

　　阻抗是天線領域內非常重要的概念，因為需要接收\/發送的信號頻率不同，接收系統電路的阻抗存在很大差異。如何在動態情況下實現功率匹配，一直是天線系統電子工程師們關注的話題。

　　各個天線系統生產商所用的匹配方式也不盡相同，有無腦調試系統，使之接近50?的，因為50?是行業內“約定俗成”的目標阻抗;也有根據信號強度適當改變阻抗標準的。各有利弊，這里就不展開了。

　　汽車天線系統變遷

　　之前看過了新型天線，我們再來看看汽車天線系統外觀的變遷。

　　傳統天線(1辮子天線、2短桿天線)與新型天線(3鯊魚鰭、4集成天線)

　　上圖1是筆者的老福特車，傳統的車載天線大多就是這樣一根金屬桿，有的還可以伸縮，位于車前、車頂或者車后，一不小心就被熊孩子拔下來當武器了。其功能也非常單一，無非是接收AM\/FM廣播模擬信號。

　　之后出現了上圖2中的短桿天線，纏繞在天線桿上的金屬絲不僅能起到防止天線晃動、減小噪音的作用，同時也增加了天線的有效長度。兩者屬于所謂的傳統天線。

　　汽車天線系統發展到現在，各個不同的汽車制造公司都有他們自己的天線系統方案，比如寶馬傾向于使用鯊魚鰭天線(上圖3)，簡約而不簡單，低調而不低檔，但其外形大同小異。

　　更多的公司則兼容并包，比如捷豹路虎，在通過鯊魚鰭天線實現GPS、LTE、衛星信號接收的同時，他們也選擇集成天線(上圖4)，來接收AM\/FM以及數字廣播\/電視信號。集成天線的位置不盡相同，玻璃、保險杠、定風翼等等，都可以是天線的載體;其外形也大相徑庭，有時是細長的金屬絲，有時是扁平的金屬片。這哥倆屬于所謂的新型天線。

　　至于與天線相配套的放大器，也根據需要處理的信號不同，形成各自的結構，下圖所展示的，是FM信號放大器的一部分電路圖，以及TV\/TS信號放大器的實物圖。

　　FM信號放大器電路圖，及TV\/TS信號放大器實物圖

　　紅圈里是FM信號放大器的核心控制部分，其余的，則為匹配模塊、防靜電模塊、控制模塊等等。比如紅圈以下的閉合回路就是AGC(Automatic Gain Control ，信號強度自動控制)，當輸入信號過高時，能夠起到負反饋作用，削減信號強度。

　　由于不是外觀件，所以放大器外觀的變化就不那么重要了。而放大器的個體大小和電子元件的大小密切相關，隨著SMD(surface-mount device，表面粘貼元件)的出現，最新一代的車載放大器實物大約15cm長、5cm寬、5cm厚。但隨著摩爾定律的逐漸失效，放大器的“減肥”過程也在逐漸放緩。

　　天線和放大器，就組成了最簡單的信號接收系統。