需接地面天線與不需接地面天線的比較
安裝人員把一支磁吸底座 LTE 天線裝在玻璃纖維設備機櫃頂部，結果原本在測試台上運作完美的數據機，現在連線卻時斷時續。其實沒有任何東西故障，只是天線失去了自己的另一半：接地面。
接地面的作用
經典的四分之一波長單極天線是大多數鞭狀、短棒型與磁吸式天線的基礎，但它其實只是偶極天線的一半。缺少的另一半由天線下方的導電表面補足，這個表面的作用就像一面電氣鏡子。輻射元件加上它在接地面中的鏡像，合起來就相當於一支完整的半波長偶極天線。
這表示金屬表面是天線的一部分，而不只是用來鎖固天線的地方。只要改變這個表面的大小或形狀，天線的共振頻率、阻抗匹配與輻射場型也會跟著改變。
接地面需要多大？
依經驗法則，單極天線的接地面應從天線底座向各方向至少延伸四分之一波長，而且需求大小取決於最低頻率的效能表現。接地面越大越好，但超過約半個波長後，效益便會遞減。
| 頻率 | 典型用途 | 波長 | 四分之一波長 |
|---|---|---|---|
| 433 MHz | ISM / LoRa | 693 mm | 173 mm |
| 700 MHz | LTE 低頻段 | 428 mm | 107 mm |
| 868 MHz | ISM / LoRa (EU) | 346 mm | 86 mm |
| 915 MHz | ISM / LoRa (US) | 328 mm | 82 mm |
| 1575 MHz | GNSS L1 | 190 mm | 48 mm |
| 2.4 GHz | Wi-Fi／藍牙 | 125 mm | 31 mm |
| 5.5 GHz | Wi-Fi | 55 mm | 14 mm |
車頂在每個頻段都能輕鬆滿足這項條件。寬度 60 mm 的 IoT 閘道器在 700 MHz 則遠遠不足，這正是行動通訊低頻段成為所有小型化設計中最困難環節的原因。
接地面太小或沒有接地面時會發生什麼事
- 共振點會偏移，通常是往高頻偏移，因此頻段低端的 VSWR 會最先變差。
- 效率下降，在 700–960 MHz 範圍最為明顯。
- 輻射場型向上傾斜，偏離基地台與閘道器通常所在的水平方向。
- 同軸纜線的屏蔽層開始充當天線缺少的另一半。此時只要移動纜線或重新佈線，效能就會改變，裝置產生的雜訊也可能傳導到天線上。
磁吸式天線值得特別一提：磁鐵不只是固定用的零件。底座會與下方的鋼板形成電容耦合，使鋼板成為接地面。若放在木桌、塑膠外殼或複合材料車頂上，同一支天線就是在沒有接地面的狀態下運作。
不需接地面的天線
不需接地面的天線本身就具備完整的兩半。常見做法包括半波長偶極天線（含「橡膠棒狀」外殼內的套筒偶極天線）、玻璃纖維天線罩內的共線偶極陣列、內建於天線底座的地網（counterpoise），或是在 PCB 或軟性 PCB 上的平衡式設計。由於天線在電氣上是完整的，無論裝在塑膠、玻璃纖維、玻璃、木材上，或是架在桿子上處於自由空間中，都能發揮規格所載的效能。
代價是尺寸：在相同頻率下，不需接地面的設計通常比借用金屬表面的單極天線更長或更寬。另外請注意，「不需接地面」是指天線不需要接地面，並不代表附近的金屬不會造成影響。任何天線只要靠近大面積金屬表面，場型仍會因此改變。
該選哪一種？
| 安裝環境 | 較佳選擇 | Why |
|---|---|---|
| 車頂、金屬機櫃、鋼製外殼 | 需接地面（磁吸式或螺絲鎖固式） | 金屬表面補足天線的另一半；可採用小型、低剖面的外殼。 |
| 塑膠、玻璃纖維或聚碳酸酯外殼 | 不需接地面 | 沒有可供天線利用的導電表面。 |
| 立桿或桅桿安裝 | 不需接地面（例如玻璃纖維全向性天線） | 天線架設於自由空間中。 |
| 直接連接路由器或終端設備 | 不需接地面的偶極天線 | 小型裝置的機殼並不是可靠的接地面。 |
| 內嵌於小型裝置中 | 不需接地面的 PCB／FPC 天線，或針對您的 PCB 調校的設計 | PCB 相對於波長而言很小；擺放位置與調校決定最終結果。 |
如果必須在非金屬表面上使用需接地面的天線，可在安裝點下方加一片金屬板或背膠金屬箔（尺寸依上表而定），即可恢復大部分的效能。
本公司產品範例
- LE-Q8C – 不需接地面、螺絲鎖固式寬頻 LTE 天線
- LE-Q4R – 不需接地面的橡膠棒狀 LTE 天線
- 5G-P2 / 5G-P2H – 不需接地面的內嵌式 PCB 天線，698–4000 MHz
- FPC-LE-S1 – 不需接地面的軟性 PCB LTE 天線，適用於小型裝置
- SM-Q2-C – 不需接地面的螺絲鎖固式 ISM／LoRa 天線
- LE-Q6C – 低剖面黏貼式 LTE 天線——需搭配接地面才能發揮最佳效能
- STF-LTE-004 – LTE 磁吸式天線
不確定您的外殼需要哪種天線？請將材質、尺寸與安裝位置告訴我們，我們會推薦標準天線或提出客製化設計方案。