大學(xué)剛?cè)雽W(xué)時，都說電磁場專業(yè)對數(shù)學(xué)功底要求很高，但后來發(fā)現(xiàn)除了計算電磁學(xué)以及幾門專業(yè)課對數(shù)學(xué)要求較高，其他都是用仿真軟件解決了。甚至周圍很多研究生零基礎(chǔ)上手，連最基本的電磁場也沒搞懂呢，全憑著仿真軟件，這是一種普遍的現(xiàn)象嗎？ 后期學(xué)習(xí)時應(yīng)該怎么注意呢？

一起來看看行業(yè)人士的回答！

一、發(fā)展現(xiàn)狀及行業(yè)門檻

從1887年赫茲用實驗證明電磁波的存在至今，電磁波一直在改變著人類的生活，并且可以肯定的是，將來的很長時間內(nèi)，電磁波也依然是傳遞信息最常用的方式，即使將來量子通信普及，也依然不會動搖電磁波在通信中舉足輕重的地位。關(guān)于天線在整個通信系統(tǒng)中的重要性問題我是這樣認(rèn)為的：不可缺少，但又不是舉足輕重。舉個很簡單的例子：一頓飯，米飯是必不可少的，沒有它吃不飽，但是決定這頓飯檔次的卻是那些雞鴨魚肉。

關(guān)于電磁波與天線專業(yè)門檻的問題，我覺得應(yīng)該看對哪一層次的人來說。對電磁波與天線入門者，本專業(yè)的“門檻”越來越低，因為大量的仿真軟件可以解決原來好多必須依靠大量人力物力才能解決的問題。但是對于那些已經(jīng)對本專業(yè)有一些了解的人，本專業(yè)的“門檻”卻越來越高。所以對于資深的電磁天線專家來說，專業(yè)門檻并沒有降低，非常深奧的專業(yè)問題是常用的仿真軟件無法解決的，常用的軟件能解決的都是皮毛的東西。好比世上的東西從來都是物以稀為貴，當(dāng)一個天線所有人都可以用仿真軟件解決的時候，這個天線的設(shè)計價值也就降低了。站在這個角度來看，電磁波與天線的門檻是逐漸變高的，因為基礎(chǔ)知識領(lǐng)域已經(jīng)沒有門檻可言，門檻一直在向著更深層次的領(lǐng)域移動。

二、基礎(chǔ)知識和仿真軟件

關(guān)于本專業(yè)的數(shù)學(xué)功底要求，可能每個方向不大一樣，但是可以肯定的是只要是這個行業(yè)，對數(shù)學(xué)功底的要求一定不低。電磁場與微波技術(shù)分為好幾個小的研究方向，天線只是其中一個，對比其它幾個方向，天線對數(shù)學(xué)功底的要求應(yīng)該算是最低的，遠(yuǎn)不及計算電磁學(xué)。不能理解電磁領(lǐng)域的方程是不會對電磁波有一定深度的了解的，天線理論可以看成是電磁波理論的升華，天線理論很重要，但是大多都在天線書上，而不在基礎(chǔ)的電磁場與電磁波書上。 可能有時候好多人會說自己一個電磁領(lǐng)域的公式都不懂，不是還是能做天線嗎，可是他要是懂電磁領(lǐng)域的方程，他做天線的效率會上升一個檔次。不懂電磁波的基本原理也是可以仿天線的，這個不否認(rèn)，其實現(xiàn)在好多研究生依然停留在這個階段，照著別人的論文上模仿別人的天線結(jié)構(gòu)，但是這樣仿出來的天線一般會存在以下幾個問題：

（1）天線指標(biāo)出了問題找不到解決方案。因為不懂原理仿出來的天線只是瞎貓碰死耗子，很多時候是湊巧，根本找不到哪個參數(shù)以哪種形式影響哪些指標(biāo)。所以在天線優(yōu)化的過程中只能不斷的掃參數(shù)，而無法從天線最深層次解決這個問題，很多時候掃了好幾天的參數(shù)才發(fā)現(xiàn)是自己的天線結(jié)構(gòu)本身的問題。

（2）天線無法在其他頻段或者用其它材料復(fù)制出來。每一個天線的輻射都有自己的輻射機理，而且所有的三維天線從理論上都可以轉(zhuǎn)化成平面天線，每一種天線都可以在不同的材質(zhì)上實現(xiàn)，所以要想用不同結(jié)構(gòu)不同材質(zhì)實現(xiàn)同一種天線，就一定要明白天線的基本輻射原理，這樣才能將整個天線的設(shè)計在結(jié)構(gòu)和材料上形成一個完整的體系。就好比倒F天線的設(shè)計，掌握輻射的基本原理才能知道怎樣將平面的倒F天線轉(zhuǎn)化成立體的倒F天線。明白了圓極化波產(chǎn)生的原理，才能不拘泥于天線種類和材料設(shè)計出不同類型的圓極化天線。

（3）天線無法進行更深層次的創(chuàng)新。很多人說天線的創(chuàng)新很簡單，不就是開個槽，掏個洞嗎。從結(jié)果上來看固然是這樣，但是卻不知道在哪開槽，在哪掏洞，為什么開槽，為什么掏洞，其實所有做的這些工作都是可以從最原始的理論上解釋。好比圓極化天線的開槽，大家都知道開槽，但是怎么開，開多大才是關(guān)鍵，要想搞清楚這些東西，就必須在天線的基本原理上做文章。再者，這樣的創(chuàng)新只是小的創(chuàng)新，很難將天線的性能提高一個檔次。

從目前的現(xiàn)象來看，大量設(shè)計依靠仿真軟件是不爭的事實，不論是碩士生還是博士生。其實依靠軟件設(shè)計天線并沒有問題，可以使得天線設(shè)計更加便捷，但結(jié)果卻是物極必反。造成這種現(xiàn)狀的主要原因有以下幾點。

（1）軟件給大家?guī)砗芏嗟谋憷?。軟件給大家一種能解決一切問題的感覺，導(dǎo)致大家對理論知識越來越不重視。大家更愿意接受這種簡單快捷的方式，好比大家都知道多走路有益健康，但還是天天擠公交地鐵。

（2）科研周期太短，功利心太重。整個社會急功近利的心態(tài)也在科研工作中留下了深深的烙印。學(xué)生沒有時間了解基本知識，大多數(shù)時候只是拿著已有的天線結(jié)構(gòu)進行一些簡單的改進，然后隨便發(fā)一些論文，只求盡早達(dá)到畢業(yè)要求，而不愿意花時間和精力用心研究自己的領(lǐng)域。沒有哪一個領(lǐng)域的重大突破是花一兩年的時間取得的，更何況是在學(xué)科發(fā)展已經(jīng)非常成熟的電磁波天線領(lǐng)域，而且更憂心的是學(xué)生和老師根本不可能花一兩年的時間只做一件事。

（3）做天線理論不重要這句話毒害了好多剛?cè)腴T的學(xué)生。這句話從之前的學(xué)長學(xué)姐傳下來，可能他們想表達(dá)的初衷并不是這樣，但是卻造成了非常惡劣的影響。其實這句話這樣解釋可能更好：關(guān)于天線結(jié)構(gòu)我們只能定性分析而不能定量分析，天線的性能是無法通過計算得出來的，只是定性的知道結(jié)果有偏差我們應(yīng)該往哪個方向走來消除這個誤差。

（4）現(xiàn)在的科研工作主要以做項目為主要導(dǎo)向。碩士期間更是如此，如果是直接需要產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的項目，基本上不需要大的創(chuàng)新，很多是將已有的論文上的東西重新實現(xiàn)，所以更多時候忽視了理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)。博士階段情況會好一些，主要以論文為主，對理論知識的要求會很高。

三、給初學(xué)者的一些意見

對任何一個行業(yè)來說，入門都是很重要的，天線行業(yè)更是如此，這些非常依靠經(jīng)驗的技術(shù)類的知識，如果有人帶著學(xué)，會事半功倍，尤其對于零基礎(chǔ)想學(xué)天線的學(xué)生。所以這里想談?wù)勛约阂郧白哌^的彎路，讓大家能夠避開，更好的踏入天線的大門。

（1）剛開始學(xué)天線的時候必須仿真軟件天線理論一起抓。很多同學(xué)的天線課程學(xué)的很好，但是卻從來沒有仿真過幾款天線，這樣下去永遠(yuǎn)學(xué)不會天線的精髓。天線的關(guān)鍵在于怎樣更順暢的將輸入天線的能量輻射出去。所以對于所有的天線來說最基本的有兩點，一是匹配，二是輻射性能，缺一不可。匹配就是要保證能量可以被輸入天線，這就是平時說的S11或者阻抗帶寬；輻射性能就是天線的波束寬度、方向性、電場變化方向，具體指的就是天線輻射出去的能量是否是指向一個很小的面（波束寬度），最大輻射方向上的功率密度與無方向性天線的比值（增益），輻射的方向會不會變（波束掃描），電場矢量變化的方向（極化類型）。所有的這些都是可以清晰的在仿真軟件上顯示出來的，初學(xué)者應(yīng)該仿真基本的天線結(jié)構(gòu)，將這些指標(biāo)從書本上生硬的公式和仿真軟件中形象的圖像和數(shù)據(jù)對應(yīng)起來。

（2）初學(xué)者應(yīng)該找一個會天線的學(xué)長學(xué)姐指導(dǎo)基礎(chǔ)的軟件操作和理論。所有的初學(xué)者都會遇到的問題，遇到問題怎么都解決不了，甚至不知道問題出在哪里，這時候就需要已經(jīng)犯過相同錯誤的學(xué)長學(xué)姐幫大家走出誤區(qū)。首先應(yīng)該解決的就是軟件操作問題。初學(xué)者和書本上做的一模一樣，但是結(jié)果卻不一樣，出現(xiàn)這種問題百分之99的原因都是軟件設(shè)置，如果沒有經(jīng)驗，是很難找到原因的，這種問題可以請教學(xué)長學(xué)姐，有可能自己幾個小時沒解決的問題，他們幾分鐘就能解決。這種研究一輩子也不會對自己的能力有什么質(zhì)的提升的問題，沒有必要花任何時間。

（3）當(dāng)對幾種基本天線有認(rèn)識之后，就應(yīng)該仿真論文上的天線。大家看論文上的天線會發(fā)現(xiàn)，和平時學(xué)的基礎(chǔ)天線結(jié)構(gòu)完全不一樣。這個時候要做的就是按著論文上的仿真，不急于追求創(chuàng)新，因為這個階段的創(chuàng)新都是瞎搞，在沒有清楚的了解天線結(jié)構(gòu)和性能原理之前，所有的創(chuàng)新都是盲目的。按著論文上的模型仿真，到一定數(shù)量的時候自然就會了解這一類型的天線。比如各種偶極子天線的變形，剛開始并不會覺得是偶極子天線，只有知道了基本原理，才能知道結(jié)構(gòu)中每一個彎折的意義是什么。

（4）關(guān)于創(chuàng)新。以現(xiàn)在天線的發(fā)展趨勢來看，幾乎已經(jīng)看不到有新的天線種類會被發(fā)明，所以要做的就是基于原有的天線進行改進?，F(xiàn)在的創(chuàng)新都可以、也應(yīng)該落實到基本的天線理論。好多時候看似完全不相干的兩個結(jié)構(gòu)其實是相同天線基礎(chǔ)理論的體現(xiàn)。比如近場環(huán)天線上的交叉電容、彎折、集總電容。從本質(zhì)上來說，都是形成相位超前，站在怎樣實現(xiàn)相位超前的角度上來創(chuàng)新就會簡單的多，這才是這幾種結(jié)構(gòu)被利用的共同的本質(zhì)。再比如圓極化天線。所有設(shè)計的初衷都應(yīng)該落實在怎樣讓遠(yuǎn)場的電場矢量以圓的形式變化，而不是拘泥于天線本身的形狀或者用偶極子天線實現(xiàn)還是用螺旋天線實現(xiàn)。

（5）不怕犯錯，多思考、多仿真。其實每一個行業(yè)每種工作都是這樣，要多嘗試，不怕犯錯，仿真不是做實物，即使仿錯了，也不會有大的損失，最多就是一些時間成本，而收獲就是永遠(yuǎn)不會再犯同樣的錯誤。遇到別人的結(jié)構(gòu)，多思考為什么，多站在最底層的天線原理上去解釋這個問題，而不是簡單的將結(jié)構(gòu)歸類為開槽，掏洞，不同的天線開槽和掏洞往往會帶來不同的影響，因為它們從原理上的出發(fā)點是不一樣的。想到結(jié)構(gòu)之后多仿真，驗證可能性。即使是完美的理論，只要不能被實驗證明都是不能被接受的。

以上是來自ai雷達(dá)羊 - 微波射頻愛好者 回答

作為天線設(shè)計研發(fā)人員我覺得有必要分享下自己的經(jīng)歷。當(dāng)年做研究生論文的時候，F(xiàn)EKO還沒有現(xiàn)在這么普及，仿真一個簡單的偶極子都需要自己編程序，對，是用Fortran，分段求電流，自阻抗互阻抗增益方向圖駐波比都得自己編程計算，一個環(huán)節(jié)搞錯就得找半天，反正后面我編了一個魚骨天線找bug就用了一個月，現(xiàn)在可能一小時就出結(jié)果了。大大提高了工作效率。

雖然上手容易了，但要是沒有基礎(chǔ)知識，可能無法理解模型設(shè)置的基本原則，甚至?xí)傅图夊e誤，更別提優(yōu)化以及大型陣列的仿真了。

以上是來自芋頭發(fā)芽節(jié)節(jié)高 天線設(shè)計師回答

從我接觸的部分天線領(lǐng)域看，數(shù)學(xué)要求確實低了，過去很多簡單天線需要手算，還算不準(zhǔn)，配合大量實驗件，現(xiàn)在只要理解基本原理就可以仿真了。但是門檻低不低就不一定了，因為現(xiàn)在天線復(fù)雜了，工作環(huán)境也復(fù)雜了。