Η κεραία δέσμης, γνωστή και ως κεραία Yagi-Uda, Yagi, ή κατευθυντική κεραία, εφευρέθηκε το 1920 από δύο Ιάπωνες επιστήμονες, τους γιατρούς Yagi και Uda, ενώ πειραματίζονταν με διπολικές κεραίες. Οι διπολικές κεραίες είναι οι απλούστερες μορφές κεραιών και χρησιμοποιούν ένα κομμάτι σύρμα ή ένα μόνο στοιχείο. Οι παλαιού τύπου κεραίες τηλεόρασης που είναι τοποθετημένες σε στέγες είναι ένα παράδειγμα κεραίας δέσμης.
Μια κεραία δέσμης χρησιμοποιεί πολλά καλώδια, που ονομάζονται επίσης στοιχεία, σε συγκεκριμένα αλλά διαφορετικά μήκη που τοποθετούνται παράλληλα μεταξύ τους και απέχουν περίπου 1 μήκος κύματος μεταξύ τους. Το κεντρικό στοιχείο ονομάζεται κινούμενο στοιχείο και είναι το σημείο όπου η κεραία συνδέεται με τη γραμμή τροφοδοσίας, ένα κομμάτι σύρματος ή καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο άλλο άκρο στον πομπό, τον δέκτη ή τον πομποδέκτη. Τα μακρύτερα στοιχεία ονομάζονται ανακλαστήρες επειδή αντανακλούν οποιοδήποτε σήμα που περνά πέρα από το κεντρικό στοιχείο. Τα μικρότερα στοιχεία ονομάζονται σκηνοθέτες επειδή κατευθύνουν την κατεύθυνση που πρέπει να πάει το σήμα.
Οι κεραίες δέσμης χρησιμοποιούν μια τεχνική γνωστή ως beamforming για μετάδοση και/ή λήψη σήματος. Το Beamforming παίρνει ένα σήμα και καθοδηγεί την κατεύθυνση που πηγαίνει. Η διαμόρφωση δέσμης χρησιμοποιείται συχνά σε τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές εκπομπές, ραδιόφωνο ερασιτεχνών (ζαμπόν) και σε πύργους κινητής τηλεφωνίας.
Η πλευρά της κεραίας με τα μικρότερα στοιχεία, τα σκηνικά, θεωρείται η μπροστινή πλευρά της κεραίας δέσμης, ενώ η πλευρά με τα μακρύτερα στοιχεία, οι ανακλαστήρες, είναι η πίσω πλευρά. Για τη λήψη ενός σήματος, η κεραία είναι στραμμένη προς την κατεύθυνση του σήματος και τα μικρότερα στοιχεία τραβούν το σήμα στο μεσαίο στοιχείο. Τα μακρύτερα στοιχεία αντανακλούν κάθε σήμα που θα χαθεί πίσω στο κεντρικό στοιχείο.
Η χρήση μιας κεραίας δέσμης για τη μετάδοση ενός σήματος λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο. Η κεραία δέσμης είναι στραμμένη προς την κατεύθυνση που ο πομπός θέλει να πάει το σήμα. Το σήμα πηγαίνει από τον πομπό ή τον πομποδέκτη, μέσω της γραμμής τροφοδοσίας, στο κεντρικό στοιχείο της κεραίας. Οι σκηνοθέτες στέλνουν το σήμα προς την κατεύθυνση που πρέπει να πάει, ενώ οι ανακλαστήρες αντανακλούν κάθε σήμα που θα χαθεί προς τα μικρότερα στοιχεία προς αποστολή.