“接收”

　　从最简单的理论上来说，当天线和空间中的某个电磁信号产生共振时，电磁信号会被“接收”为电信号，使下一步的信息提取成为可能，如下图。而此信号携带的信息不会丢失——即所谓的信号不失真——的前提，是天线的有效长度达到信号波长的4分之1。

　　所以，根据不同信号的不同频率范围，我们可以大概估计出接收此信号的天线的最短长度(波长=光速\/频率，天线长度≈波长\/4)，比如数字广播信号天线的长度应该在31到43厘米之间;对于AM模拟信号，天线长度理论上应该在12到500米之间，但是，有谁见过半公里长的天线?更何况一辆汽车，如何装载这么长的天线?

　　首先，在形状上来说，天线并不一定是笔直的一根杆子。能和目标信号共振的天线，形状五花八门，否则你以为现在的智能手机为什么都“没有”天线?

　　智能手机天线图(负责接收不同频率信号的各个天线段)

　　其次，并不是说天线并不是只在完美共振的情况下才能接收信号，否则要是想听所有FM频道，岂不是就要得天线密集恐惧症?举个例子，FM标准天线为75厘米长，相当于100MHz信号波长的4分之1，但它被用作整个FM频率段(87.5至108MHz)的标准天线，可以接收FM频率段的所有信号。

　　再次，也是最重要的，天线的有效长度并不永远受制于其物理长度。我们平时看到的长杆天线，都是被动的，单极的，其有效长度等于其物理长度，并且为高阻抗;但主动天线拥有以场效应管(FET)和电源为主体的特殊电路，能让天线接收信号的有效长度，突破其物理长度的限制;也就是说，原本需要500米长的天线接收的信号，也可以用20厘米长的天线接收了。

　　至此，我们终于可以“随心所欲”地设计天线了。

　　“控制”

　　至于起控制信号强度作用的放大器，主要有两个功能：

　　1、将信号强度控制在一定程度内：正常情况下，天线所接收到的信号强度都无法满足信息处理的需要，所以需要放大器将信号强度提升到一定的程度，信号强度的绝对单位是dBm，0 dBm相当于1mW，10dBm相当于10mW，为对数增长关系

　　(，x的单位为dBm);相对强度单位为dB，信号强度增大3dB相当于增大一倍(，y的单位为dB)。

　　顾名思义，放大器中的信号放大单元会将信号的强度放大，然后交由车载信息娱乐系统处理，并保证导线中信号的衰减不会影响最后的信息读取。但根据特殊需要，放大器中会配置闭环回路，也能保证在接收到的信号强度过大时，将其削减到合理范围。

　　2、匹配(compensation)天线和信息娱乐系统阻抗：简单来说，就是要将接收系统(天线和放大器)的阻抗调整到接近信息娱乐系统阻抗，这样可以将信号传输时的功率损失降到最小。通过一个阻抗转换单元，天线从高阻抗变为50欧姆左右的低阻抗。

　　阻抗：是指电路中电阻、电感、电容等元件对交流电的阻碍作用，不仅描述电压和电流之间的振幅关系，也描述它们的相位关系。电阻就是电路在直流电(相位=0)下的阻抗。

　　阻抗是天线领域内非常重要的概念，因为需要接收\/发送的信号频率不同，接收系统电路的阻抗存在很大差异。如何在动态情况下实现功率匹配，一直是天线系统电子工程师们关注的话题。

　　各个天线系统生产商所用的匹配方式也不尽相同，有无脑调试系统，使之接近50Ω的，因为50Ω是行业内“约定俗成”的目标阻抗;也有根据信号强度适当改变阻抗标准的。各有利弊，这里就不展开了。

　　汽车天线系统变迁

　　之前看过了新型天线，我们再来看看汽车天线系统外观的变迁。

　　传统天线(1辫子天线、2短杆天线)与新型天线(3鲨鱼鳍、4集成天线)

　　上图1是笔者的老福特车，传统的车载天线大多就是这样一根金属杆，有的还可以伸缩，位于车前、车顶或者车后，一不小心就被熊孩子拔下来当武器了。其功能也非常单一，无非是接收AM\/FM广播模拟信号。

　　之后出现了上图2中的短杆天线，缠绕在天线杆上的金属丝不仅能起到防止天线晃动、减小噪音的作用，同时也增加了天线的有效长度。两者属于所谓的传统天线。

　　汽车天线系统发展到现在，各个不同的汽车制造公司都有他们自己的天线系统方案，比如宝马倾向于使用鲨鱼鳍天线(上图3)，简约而不简单，低调而不低档，但其外形大同小异。

　　更多的公司则兼容并包，比如捷豹路虎，在通过鲨鱼鳍天线实现GPS、LTE、卫星信号接收的同时，他们也选择集成天线(上图4)，来接收AM\/FM以及数字广播\/电视信号。集成天线的位置不尽相同，玻璃、保险杠、定风翼等等，都可以是天线的载体;其外形也大相径庭，有时是细长的金属丝，有时是扁平的金属片。这哥俩属于所谓的新型天线。

　　至于与天线相配套的放大器，也根据需要处理的信号不同，形成各自的结构，下图所展示的，是FM信号放大器的一部分电路图，以及TV\/TS信号放大器的实物图。

　　FM信号放大器电路图，及TV\/TS信号放大器实物图

　　红圈里是FM信号放大器的核心控制部分，其余的，则为匹配模块、防静电模块、控制模块等等。比如红圈以下的闭合回路就是AGC(Automatic Gain Control ，信号强度自动控制)，当输入信号过高时，能够起到负反馈作用，削减信号强度。

　　由于不是外观件，所以放大器外观的变化就不那么重要了。而放大器的个体大小和电子元件的大小密切相关，随着SMD(surface-mount device，表面粘贴元件)的出现，最新一代的车载放大器实物大约15cm长、5cm宽、5cm厚。但随着摩尔定律的逐渐失效，放大器的“减肥”过程也在逐渐放缓。

　　天线和放大器，就组成了最简单的信号接收系统。