Antennen sind wesentliche passive Komponenten in allen drahtlosen Kommunikations-, Radar-, Navigations- und anderen drahtlosen Systemen. Im Wesentlichen handelt es sich um Wandler elektromagnetischer Energie, die eine bidirektionale Umwandlung zwischen geführten elektromagnetischen Wellen in Übertragungsleitungen und freien elektromagnetischen Wellen im freien Raum ermöglichen und gleichzeitig die Aufgaben der Abstrahlung und des Empfangs elektromagnetischer Wellen übernehmen. Aus Sicht der Systemarchitektur verbindet die Antenne die HF-Sende-/Empfangseinrichtung mit dem räumlichen Ausbreitungsmedium und ist die einzige Schnittstelle zwischen elektrischen Signalen und räumlichen elektromagnetischen Signalen. Ohne Antenne können alle drahtlosen Geräte keine Signalübertragung über große Entfernungen realisieren und lediglich den Signalfluss innerhalb der Schaltung abschließen. Das Funktionsprinzip einer Antenne beruht vollständig auf den Gesetzen der elektromagnetischen Induktion und Strahlung der elektromagnetischen Feldgleichungen von Maxwell, die den bidirektionalen Sende- und Empfangsprozess bestimmen.

Im Sendebetrieb überträgt der HF-Sender über eine Speiseleitung eine aus hochfrequentem Wechselstrom und hochfrequenter Wechselspannung bestehende geführte Welle an den Antennenkörper. Wenn gewöhnliche Leitungen Hochfrequenzsignale übertragen, ist das elektromagnetische Feld um den Leiter herum eingeschlossen und kann sich nicht nach außen ausbreiten und abstrahlen. Antennen werden jedoch mit speziellen Strukturen entwickelt, um die Bedingungen für diese Begrenzung des elektromagnetischen Feldes aufzuheben. Wenn die physikalische Größe der Antenne der Betriebswellenlänge entspricht, erzeugen die wechselnden Ladungen auf dem Antennenleiter periodische Schwingungen und regen dadurch wechselnde elektrische und magnetische Felder an. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Strahlung regt ein wechselndes elektrisches Feld ein wechselndes magnetisches Feld an, das wiederum ein wechselndes elektrisches Feld erzeugt. Beide Felder sind gekoppelt und werden abwechselnd erzeugt. Dadurch entstehen elektromagnetische Wellen, die sich von den Leitern lösen und sich weiter in den freien Raum ausbreiten. So wird die elektrische Energie in den Schaltungen in elektromagnetische Energie im Raum umgewandelt.

Im Empfangsbetrieb sind Prozess und Übertragung vollständig umkehrbar. Treffen sich im Raum ausbreitende elektromagnetische Wellen auf die Antennenstruktur, schneidet das wechselnde elektromagnetische Feld den Antennenleiter und induziert in der Antenne eine periodische Wechselspannung sowie einen Induktionsstrom. Diese schwachen elektrischen Signale werden über eine Speiseleitung an den Empfänger übertragen. Nach der Verstärkung, Filterung, Demodulation und weiteren nachfolgenden Verarbeitung werden die ursprüngliche Sprache, Daten, Bilder und andere Nutzinformationen wiederhergestellt. Damit wird die elektromagnetische Energie im Raum in elektrische Energie der Schaltung umgewandelt. Die überwiegende Mehrheit der Antennen weist beim Senden und Empfangen Reziprozität auf. Das bedeutet, dass dieselbe Antenne sowohl die Sende- als auch die Empfangsanforderungen erfüllen kann und die Leistungsparameter für Senden und Empfangen im Wesentlichen identisch sind. Nur einige speziell für das Senden oder Empfangen ausgelegte Antennen werden entsprechend optimiert.

Der Strahlungswirkungsgrad und die Betriebsleistung einer Antenne sind nicht fest und unveränderlich, sondern hängen im Wesentlichen von den Strukturabmessungen, der Form, dem Material, dem Zustand der Impedanzanpassung und der Betriebsfrequenz ab. Niederfrequenzantennen haben längere Wellenlängen, weshalb ihre physikalischen Abmessungen im Allgemeinen größer sind. Sie werden häufig für Rundfunk, Fernsehen und Kurzwellenkommunikation eingesetzt. Hochfrequenzantennen haben kürzere Wellenlängen, kompakte Strukturen und werden in großem Umfang in 5G-Kommunikation, WiFi, Satellitennavigation und anderen Szenarien eingesetzt. Gleichzeitig muss die Konstruktion der Antenne die Resonanzbedingung erfüllen. Nur im Resonanzzustand ist der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Umwandlung der Antenne am höchsten und der Signalverlust am geringsten. Dies ist auch die zentrale Grundlage für die Auswahl und Abstimmung von Antennen. Kurz gesagt besteht der zentrale Wert einer Antenne darin, eine elektromagnetische Übertragungsbrücke zwischen dem Schaltungssystem und dem freien Raum zu schaffen und dadurch die Übertragung und Interaktion drahtloser Signale über große Entfernungen zu ermöglichen.