我又糊涂了。根据在线各种天线偶极子计算器，如果 GPS 使用 1.575 和 1.228 GHz 信号，则偶极子天线需要在 10 厘米左右。然而，Adafruit 拥有（或拥有）约 9 平方毫米的微型 GPS 天线。还有支持 GPS 的 Apple Watch。
这是如何运作的？信号不能在近场条件下，而不是在轨道上的卫星。考虑 100 MHz。计算器将给出约 1.5 m 的偶极天线长度。我买过的每台立体声音响都配备了一个偶极天线，其长度与计算器现在预测的长度大致相同。Apple watch 和 Adafruit 天线如何使用（我猜）大约是计算器预测的 1/10 的天线？我意识到不同的天线几何形状会产生不同的结果，但是十倍？？？
让我们从一些天线基础知识开始。
天线效率与天线长度成正比在哪里
长度为它所接收的电磁波长度一半的天线称为“半波”天线。在自由空间中，1.575 GHz 的 GPS 信号的波长为 19 厘米，因此您可能需要一个 9.5 厘米的半波天线来接收信号，而天线本身不会造成效率损失。史蒂夫乔布斯现在正在他的坟墓里翻身。你不能在 iPhone 中放置 10 厘米天线！那么我们能做些什么来让它变小呢？
首先，您可以诱使波认为天线实际上是波长的一半，方法是将其设置为波长的四分之一，然后将其安装到相邻的导电接地平面或底盘上，该接地平面或底盘也至少为波长的四分之一。这被称为“四分之一波”天线。对于我们的 GPS 接收器，我们需要一个 4.25 厘米的四分之一波长天线来接收信号。还不够好，但至少我们正朝着正确的方向前进！我们还能做什么？
好吧，让我们回顾一下我们的等式. 有没有办法可以使波长更短，这样我们就可以拥有更短的天线？频率已经设定好了，我们无法改变它，但是相速度呢？相速度定义为在哪里是传输介质的介电常数，并且是渗透率。如果我们可以增加其中任何一个，我们已经为自己买了一些长度。
事实证明，大多数 GPS 天线都是微带天线，因此波部分通过空气传播，部分通过 PCB 基板传播，如图所示。
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计算在微带上传播的波的实际波长并不是很简单，但例如如果我们使用 FR4 作为 PCB 基板，如果幸运的话，我们可能能够将波长减少一半左右。太好了，所以我们将天线长度缩短到了 ~2.1 厘米。这够好吗？没有！
这就是事情开始变得有点毛茸茸的地方，毛茸茸的意思是非线性的。天线设计师问自己还能做些什么来使天线更小，他们发现了一个非常巧妙的技巧。您可以通过在地平面上开一个槽来“减慢”在微带中传播的波，从而迫使地平面上的返回电流走更长的路径。这有效地降低了波的相速度，这意味着您可以将天线做得更小，直到突然的 bing bang 轰隆它只有 9 平方毫米。现在这就是手机制造商想要使用的那种天线！
还有其他用于小型化天线的方法。围绕这个想法进行了很多研究，正如您可能看到的那样，它变得非常复杂。足够复杂，以至于大多数在线计算器都不会为您计算。
物理学对有效天线的尺寸没有设定下限。效率、大小和带宽之间存在权衡：我见过各种试图捕捉这一点的近似公式。GPS 具有低带宽，因此有效天线的最小尺寸很小。在实践中，天线尺寸越小，非理想材料特性（电阻率、介电吸收……）对效率的影响越大。
普通半波偶极子的特殊之处仅在于它易于分析、易于构建并且对其材料的特性相对不敏感。设计更小的高效天线是一项棘手的工作。
信号不能在近场条件下，而不是在轨道上的卫星。
工作在 150 kHz 至 1700 MHz 左右的 AM 无线电中的铁氧体棒状天线远不及传播波长的尺寸。他们只是利用电磁波的一部分从“以太”中提取信号：-
图片来自这个问答。提供向前链接。
铁氧体棒拾取 EM 波的磁性 (M) 部分。
它们不如偶极子或单极子有效，但它们“足够好”。
我并不是说您未指定且含糊不清的 GPS 天线按照此原理运行，而是说上述技术可以针对更高频率重新调整。
谁说需要一个非常高效的天线？
过去 - 需要有源天线（圆盘）才能获得几乎任何功能。虽然更好的天线始终是一个目标，但它们并不总是需要合理的性能。引擎盖下产生巨大处理增益的花哨硬件和数学是大部分性能的原因。
