●方向性

※方向性圖

天線(xiàn)的基本功能是將饋線(xiàn)傳輸?shù)碾姶挪ㄗ優(yōu)樽杂煽臻g傳播的電磁波，天線(xiàn)的方向圖是表征天線(xiàn)輻射時(shí)電磁波能量（或場(chǎng)強(qiáng)）在空間各點(diǎn)分布的情況，它是描述天線(xiàn)的主要參數(shù)之一。

天線(xiàn)的方向性圖是一個(gè)立體圖形，它的特性可以用兩個(gè)互相垂直的平面（E平面和H平面）內(nèi)方向性圖來(lái)描述。天線(xiàn)方向性圖能直觀(guān)地反映出天線(xiàn)輻射能量集中程度、方向性圖越尖銳，表示輻射能量越集中，相反則能量分散。若天線(xiàn)將電磁能量均勻地向四周輻射，方向性圖就變成一球面，稱(chēng)作無(wú)方向性，這就是一理想點(diǎn)源在空中輻射場(chǎng)。天線(xiàn)方向性圖可通過(guò)測(cè)試來(lái)繪制，如測(cè)得的是功率，即可繪出功率方向性圖，如測(cè)得的是場(chǎng)強(qiáng)，則繪出場(chǎng)強(qiáng)方向性圖，但兩者圖形形狀是*一樣的。通常圖形方向性圖有多個(gè)葉瓣，其中zui大輻射方向的是葉瓣，稱(chēng)主瓣，其余稱(chēng)副瓣（或旁瓣）。在方向性圖中主瓣信息是我們zui關(guān)心的。

（1）方向性圖主瓣寬度

方向性圖主瓣寬度是指半功率點(diǎn)（功率下降為zui大輻射方向功率一半之點(diǎn)）之間寬度，它是由主瓣zui大值“1”下降到“0.5”處兩點(diǎn)與零點(diǎn)連接形成的夾角，用2θ_0.5來(lái)表示，如下圖所示。

（2）方向性圖主瓣零點(diǎn)角

如上圖所示，方向性圖主瓣零點(diǎn)角是指主瓣兩側(cè)零輻射方向之間夾角，用2θ₀來(lái)表示。

（3）方向性圖副瓣零電平

方向性圖副瓣功率電平表示副瓣功率電平相對(duì)于主瓣功率電平的比值，一般用分貝（dB）來(lái)表示，即：

一般希望副瓣電平越低（即負(fù)值越大）越好。

※方向性系數(shù)

方向性圖雖然一定程度上反映了天線(xiàn)輻射狀態(tài)，但它是一個(gè)相對(duì)值，為了定量描述天線(xiàn)集中輻射程度，引進(jìn)了方向性系數(shù)這一概念。

方向性系數(shù)定義是：在同一距離及相同輻射條件下，某一天線(xiàn)zui大輻射方向性上輻射功率密度S_max（或場(chǎng)強(qiáng)平方E_max）與無(wú)方向天線(xiàn)（點(diǎn)源）輻射功率密度S₀（或場(chǎng)強(qiáng)平方E²₀）之比，用D來(lái)表示:

可見(jiàn)，方向性越尖銳的天線(xiàn)D越大，相反則D越小，若D=1，則表示為無(wú)方向性天線(xiàn)，是一個(gè)理想點(diǎn)源輻射場(chǎng)。

●天線(xiàn)效率

一般來(lái)說(shuō)構(gòu)成天線(xiàn)的導(dǎo)體和絕緣介質(zhì)都有一定的能量損耗，輸入天線(xiàn)的功率不可能全部轉(zhuǎn)化為自由空間電磁波的輻射功率，我們把天線(xiàn)輻射功率Pr與天線(xiàn)輸入功率之比稱(chēng)作天線(xiàn)效率，即：

ηa=Pr/Pi

通常微波天線(xiàn)的效率都很高，ηa接近于1.另外需要值得提出的是這里定義的天線(xiàn)效率并沒(méi)有包含因天線(xiàn)與饋線(xiàn)傳輸系統(tǒng)失配引起的損耗，如考慮到天線(xiàn)輸入端的反射系數(shù)Г，則天線(xiàn)總效率為：ηA=（1-｜Г²｜）x ηa

●增益系數(shù)（增益）

增益系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)增益，它的定義是：在同一距離及相同輸入功率的條件下，某一天線(xiàn)在zui大輻射方向上的輻射功率密度Smax（或場(chǎng)強(qiáng)平方E²max）與無(wú)方向天線(xiàn)（理想點(diǎn)源）的輻射功率密度S₀(或場(chǎng)強(qiáng)平方E²₀)之比，用G來(lái)表示。

即G=ηa﹒D

可見(jiàn)，增益系數(shù)是綜合衡量天線(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率和方向性的參數(shù)，它是方向性系數(shù)與天線(xiàn)效率的乘積。在實(shí)際應(yīng)用中，天線(xiàn)增益系數(shù)與方向系數(shù)為重要的參量，盡管它們之間密切相關(guān)。對(duì)于微波面式天線(xiàn)，它們的轉(zhuǎn)換效率都很高，ηa=1，因此G=D。分析證明，對(duì)于微波面式天線(xiàn)，它的增益系數(shù)與天線(xiàn)口徑大小有如下關(guān)系：

式中：S為天線(xiàn)輻射口面的實(shí)際面積；ηe為口面利用系數(shù)，或稱(chēng)口徑效率，它主要是由口面上電磁場(chǎng)振幅分布和相位分布決定的。當(dāng)口面分布均勻且同相時(shí)，ηe=1，可獲得zui大增益，由上式可見(jiàn)：Se=S﹒ηe （Se稱(chēng)為天線(xiàn)口徑有效面積），對(duì)于無(wú)方向天線(xiàn)（理想點(diǎn)源）來(lái)說(shuō)，G=D=1，它的有效面積為：

增益系數(shù)一般用分貝來(lái)表示：GdB=10lgG(dB)

●天線(xiàn)阻抗

天線(xiàn)阻抗是指天線(xiàn)輸入端口向天線(xiàn)輻射口方向看過(guò)去的輸入阻抗，它取決于天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和工作頻率。只有天線(xiàn)的輸入阻抗與饋線(xiàn)阻抗良好匹配時(shí)，天線(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率才zui高，否則將在天線(xiàn)輸入端口上產(chǎn)生反射，在饋線(xiàn)上形成駐波，從而增加了傳輸損耗。大多數(shù)天線(xiàn)輸入阻抗的匹配是在工程設(shè)計(jì)中采用近似計(jì)算，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，修正來(lái)確定的。

●天線(xiàn)極化

天線(xiàn)極化是指天線(xiàn)zui大輻射方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度（E）矢量的取向。線(xiàn)極化是一種比較常用的極化方式，線(xiàn)極化由可分為“垂直極化和水平極化”，前者電場(chǎng)矢量與地面垂直，后者則與地面平行。

●頻帶寬度

天線(xiàn)所有的電參數(shù)都與工作頻率有關(guān)，當(dāng)工作頻率偏離中心頻率f0時(shí)，天線(xiàn)的電參數(shù)將變差。天線(xiàn)的頻帶寬度是指天線(xiàn)可以正常工作的頻率范圍，在這范圍內(nèi)天線(xiàn)的方向性圖、增益、阻抗等技術(shù)參數(shù)都在指標(biāo)允許的范圍內(nèi)變化。

來(lái)源：大西洋儀器