Η αρχή των κεραιών ραδιοφώνου και τηλεόρασης είναι να μετατρέπουν τα κατευθυνόμενα κύματα σε μια γραμμή μετάδοσης σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαδίδονται σε ελεύθερο χώρο ή αντίστροφα, επιτυγχάνοντας έτσι λήψη και μετάδοση σήματος.
Ορισμός και λειτουργία των κεραιών: Μια κεραία είναι μια συσκευή ικανή να εκπέμπει αποτελεσματικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση στο διάστημα ή να δέχεται ηλεκτρομαγνητικά κύματα από μια συγκεκριμένη κατεύθυνση στο διάστημα. Στα συστήματα επικοινωνίας, η κεραία δρα παρόμοια με το "στόμα" και τα "αυτιά" ενός ανθρώπου: μπορεί να μετατρέψει ηλεκτρικά σήματα (κατευθυνόμενα κύματα) σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα για μετάδοση στο διάστημα, και μπορεί επίσης να λάβει ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο διάστημα και να τα μετατρέψει ξανά σε ηλεκτρικά σήματα. Για παράδειγμα, ένα ραδιόφωνο λαμβάνει ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από έναν σταθμό εκπομπής μέσω της κεραίας του και μια τηλεόραση λαμβάνει ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μεταδίδονται από έναν τηλεοπτικό σταθμό μέσω της κεραίας του.
Μετατροπή μεταξύ κατευθυνόμενων κυμάτων και ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων: Τα κατευθυνόμενα κύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα στα οποία το σύνολο ή το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειάς τους περιορίζεται σε μια πεπερασμένη διατομή-(όπως μια γραμμή μετάδοσης) και διαδίδεται κατά μήκος μιας καθορισμένης κατεύθυνσης. Η λειτουργία μιας κεραίας είναι να «απελευθερώνει» αυτά τα καθοδηγούμενα κύματα που περιορίζονται στη γραμμή μετάδοσης σε ελεύθερο χώρο, σχηματίζοντας ελεύθερα διαδιδόμενα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. αντίστροφα, μπορεί επίσης να «συλλάβει» ηλεκτρομαγνητικά κύματα στον ελεύθερο χώρο και να τα περιορίσει στη γραμμή μεταφοράς. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει κατανοητή μέσω μιας αναλογίας με το ταξίδι με τρένο: οι επιβάτες (ηλεκτρομαγνητικά κύματα) περιορίζονται στην κατεύθυνση της κίνησής τους μέσα στο τρένο (γραμμή μεταφοράς), αλλά μπορούν να κινούνται ελεύθερα μετά την έξοδο από το σταθμό (μέσω της κεραίας). η κεραία είναι σαν πόρτα τρένου, επιτρέποντας στους επιβάτες τόσο να «επιβιβαστούν» (λάβουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα) όσο και να «αποβιβαστούν» (εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα).