Antennid ja raadiolainete levikust

Antennid muudavad vahelduvvoolu sama sagedusega raadiolaineteks või raadiolained neeldumisel vahelduvvooluks. Elektrivool tekitab elektrijuhi ümber elektri- ja magnetvälja ning kui see muudab suunda, siis tekib vastupidise orientatsiooniga elektromagnetväli mis põhjustab pidevalt muutuva magnetvälja väljumist antennist. Suunast sõltuvad antennid saavad signaale täpsemalt ühest suunast ja saadavad neid täpsemalt kasutades selleks antenni ümber olevaid struktuure nagu paraboolpinnad. Kõigis suunas saatvad antennid on lihtsamad metallvarda laadsed antennid, mis saadavad signaale näiteks igas horisontaalsuunas kuid sellisel juhul ei saadaks need raadiolaineid hästi üles ega allasuunas ning korraga kõigis kolmemõõtmelistes suundades ei saa antenniga signaale saata. Tavaliselt on antenni pikkus veerand raadiolaine pikkusest ning vahel kui kasutatakse kaheharulist antenni (dipool antenn) siis kokku poole lainepikkusega antenni.
Antenni pikkuse sõltuvus lainepikkusest teeb kulukamaks pikema lainepikkusega raadiosageduste kasutamise. Näiteks kilomeetrise lainepikkuse korral (300 Hz) peaks antenn olema ~250 meetrit.
Antenni vastuvõttev ala peaks olema umbes ristisuunas raadiolainete leviku suunaga. Antenni pimepunktiks on vardalaadsete antenni otse suunas olevad alad.
Dipool antennid olid ühed esimesed antennid mida kasutati ja neid on pikalt kasutades telekanalite vastuvõtuks.

Illustratsioon mustalt tähistatud dipoolantennis tekkivas elektri- (E) ja magnetväljast (B). Selle saavutamiseks saadetakse mõlemale antenniharule sama suurusjärguga kuid vastasmärgilise pingega ning vastupidiste voolusuundadega elekter. Selline vool luuakse transformaatori abil mis loob kahes juhtmes umbes ühtlase voolu ning kumbki antenni haru võib saada elektrit näiteks teise magnetvoo poolt stimuleeritud juhtme eri otstelt.
Suunast sõltuvad antennid on tavaliselt suuremad kui vastuvõetav lainepikkus.
Antenni poolt saadav elektrihulk sõltub laine energiast. Kui laine energiavoog on 1 millivatt ruutmeetri kohta ja antennil on 1 ruutmeetri jagu täielikult vastuvõtvat ala, siis tekib antennis 1 millivati võimsusega vool.
Kui antenn kaotab raadiolainete tekitamisel mingi protsendi võimsusest soojusena, siis umbes sama protsendi jagu võimsust läheb soojusena kaduma lainete vastuvõtul.
Maapind mõjub raadiolainetele tavaliselt peegeldajana. Peegelduva osa proportsioon on suurem parema elektrijuhtivuse korral. Neeldumine on täielikum siis, kui lained liiguvad ristisuunas maapinna suunas ja seda nõrgem mida sujuvamalt see maa pihta läheb. Signaal läheb ebatasasema maapinna korral hägusemaks.


Paraboolantenn on üks kitsaima raadiolainete kiire allikas ja ka kitsaimast alast pärit raadiolainete tuvastaja, mida praktikas leidub. Selle ees olev antenn saab paraboolilt fookusesse koondatud signaale ning antenn ise saadab sama nurga all raadiolaineid paraboolile.
Paraboolpind koosneb metallist või teistest elektrijuhtidest.
Kaalu vähendamiseks võib parabooliks auke kuid signaal hakkab olulisemalt moonduma kui nende aukude diameetrid on üle 10% lainepikkusest.
Raadiolainetelt saadud energia kasvab eksponentsiaalselt lainepikkusest laiema parabooli korral. Suured paraboolid on sateliitidega suhtlevatel antennidel või raadioteleskoopidel. Raadioastronoomias kasutatakse 21 cm vesiniku spektrijoonte tuvastamiseks 25 meetrise diameetriga parabooli.
Heinrich Hertz tegi esimese paraboolantenni 1888. aastal mida ta kasutas raadiolainete saatmiseks (tekitades laineid induktor-kondensaator kombinatsiooniga) ja ka vastuvõtmiseks. Ta avastas ka, et metall peegeldab elektromagnetlaineid kuid elektrit mittejuhtivad materjalid lasid EM laineid kergesti läbi.

Raadiolained võivad maapinda mingil määral läbida ja seejärel väljuda. Seda efekti kasutatakse ära metallidetektorites, mis saadavad vahelduvvooluga loodud raadiolained maa sisse ja mõõdavad elektroodidega tagasi tulnud raadiolaineid.

Antennide kaugust saab suurendada osade sagedustega (~3-300 MHz), mis peegelduvad Maa ionosfäärilt (~50-1000 km) tagasi maa poole. Selline peegeldumine võimaldab raadiolainetel ületada Atlandi ookeani ~2-3 peegeldusega. Oluliseks eelduseks on sobiv ja ühtlane ioniseeritud osakeste hulk ionosfääris, mille hulk suureneb päeval päikesekiirguse ioniseeriva kiirguse tõttu kuid langeb öösel. Tagasipeegeldumine võib osadel lainetel toimuda signaali vertikaalselt taevasse saatmisel ja ka horisondi kohale sihtides.
Üldiselt peegelduvad ionosfäärilt paremini tagasi üle 10 meetrise lainepikkusega lained (illustratsioonil parempoolsesse otsa jääv). Lühema lainepikkusega raadiolained kalduvad atmosfääri läbima. Läbivus ja peegeldumine on kahepoolsed. Kui kosmosest pääseb mingi sagedus maapealsetele antennidele, siis tõenäoliselt saavad antennid seda sagedust kosmosesse tagasi saata.