本文給出了天線的18個參量和求解方法，分別為：天線的定義，天線的求解過程，方向圖，E面和H面定義，方向性系數(shù)，任意方向方向性系數(shù)，主瓣寬度，副瓣電平定義，輻射效率，反射效率，總效率，天線的增益，輸入阻抗，極化，有效長度，有效面積，口徑效率，帶寬。
1.天線的定義
天線是一種發(fā)射和接收電磁波的裝置。下圖是天線作為發(fā)射裝置的情形，可看到天線可以實現(xiàn)電磁波從傳輸系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)波到空間自由波的相互轉(zhuǎn)換。
天線也可以通過微波電路來建模，如下圖：天線可以看作微波電路中的負載的一部分。其中，RL為負載電阻，Rr為輻射電阻，XA為輻射電抗。
2.天線的求解過程
天線輻射的機理就是電荷的振蕩。天線的求解過程就是根據(jù)麥克斯韋方程組，用源求解到場。
其中源包括，電型源和磁型源。電型源的參量為電流密度J和電荷密度ρ。磁型源的參量為磁流密度JM和電荷密度ρM。
場包括，電場E和磁場強度H。
求解的方法包括直接法和間接法兩種。直接法就是根據(jù)J、ρ、JM、ρM，再通過亥姆霍茲方程，求解出E和H。間接法就是根據(jù)J、ρ、JM、ρM，求得一個矢量磁位A作為中間量，再通過A求出E和H。
3.天線的輻射方向圖
將天線遠區(qū)輻射場的振幅與方向之間的關(guān)系用曲線表示出來，這種曲線圖稱為天線的輻射方向圖。
將離開天線一定距離R處的天線遠區(qū)的輻射電場與角度坐標等參數(shù)的關(guān)系式稱為天線的方向圖函數(shù)，記作|F(θ，φ)|。
將方向圖|F(θ，φ)|關(guān)于它的最大值進行歸一化，得到的函數(shù)稱為歸一化方向圖函數(shù)，記為|f(θ，φ)|。
天線的方向圖分為場強方向圖、功率方向圖、相位方向圖和極化方向圖。通常所說的方向圖是我們上面所表示的場強方向圖。
4.方向圖的E面和H面
E面就是電場所在的面，電場線不會穿透的面。
H面就是磁場所在的面，磁場線穿不透的面。
5.天線的方向性系數(shù)
天線的方向性系數(shù)定義為天線在遠場區(qū)最大輻射方向上，某點的平均輻射功率密度與輻射功率相同的各項同性天線在同一點的輻射密度之比，記為D0。
其中，某點的輻射功率密度記為(Sav)max，各向同性天線的輻射密度記為(S0)av,下式中η0 =120π為自用空間的波阻抗。
總輻射功率Pr等于功率流密度矢量Sav沿著球面的面積分。
另外，按照上面的天線微波電路圖，總輻射功率也等于被輻射電阻Rr吸收的功率。由此一般通過兩個總輻射功率的式子可以求出天線的輻射電阻Rr。
對于無方向性的天線（也就是各項同性天線），它的輻射密度 (S0)av和方向性系數(shù)等于下式，公式中的R是指離開天線的距離：
對于任意一個天線，方向性系數(shù)的計算式為下式：
6.任意方向的方向性系數(shù)D
上面所講到的D0是最大輻射方向上的方向性系數(shù)。那么，任意方向的方向性系數(shù)，可用D來表示：
另外，上式也可寫作：
方向性系數(shù)D0、輻射電阻Rr、方向性函數(shù)|F(θ，φ)|，三者之間的關(guān)系為：
7.方向圖的主瓣寬度
方向圖的主瓣寬度又要做半功率波束寬度。最大輻射方向上的電場方向圖最大值為Emax，將Emax下降根號二分之一倍，此時功率下降為1/2倍，這個時候的夾角稱為主瓣寬度，又稱3dB波束寬度，記作2θ0.5。
8.副瓣電平
副瓣電平是指副瓣的最大值與主瓣最大值的比值，通常用dB表示：
副瓣方向通常是不需要輻射或接收能量的方向。所以副瓣電平越低，表示天線在不需要的方向上輻射或接收的能量越低，所以在這些不需要的方向上對雜散來波的抑制能力越強，抗干擾能力也越強。
9.天線的輻射效率
天線的輻射效率定義為天線的輻射功率Pr與輸入功率Pin之比，記為ηA。
式中，PL為天線的損耗功率，Im為天線輸入電流的幅值。其中，PL等于：
所以天線的輻射效率也等于下式：
10.天線的反射效率
天線的反射效率定義為天線輸入端的反射效率，記為ηr，等于下式：
其中，
11.天線的總效率
12.天線的增益
將方向性系數(shù)和天線效率聯(lián)系起來，就得到天線的增益，用G0。
此外，在仿真軟件中有Realized Gain，是我們真正關(guān)心的天線增益，它等于下式：
13.天線的輸入阻抗
14.天線的極化
天線的極化是電場矢量的終端移動的軌跡。
接收天線最佳接收條件是：負載與自身的輸入阻抗共軛匹配，最大接收方向?qū)蕘聿ǚ较?，天線的極化與來波的極化匹配。
15.天線的有效長度
天線作為接收時，其有效長度Le定義為：天線上的開路感應(yīng)電壓UA與入射電場Ei之比。相距甚遠的發(fā)射天線所輻射的電磁波，在接收天線處可等效為均勻平面波，所以天線上的開路電壓為有效長度乘以入射電場：
如果來波電場極化方向與接收天線極化不同，開路感應(yīng)電壓寫作以下：
天線作為發(fā)射天線時，有效長度有兩種定義方法：
定義一，天線的有效長度Le等于：物理長度乘以天線上的電流用輸入端電流來歸一化后的平均電流。
對于沿著z軸放置，且原點在天線中心位置的直線天線，其物理長度假設(shè)為2h，則歸一化的平均電流為：
式中，I(z)為天線上的電流分布，Iin為輸入電流。
定義二：在天線最大輻射方向上產(chǎn)生相同電場的條件下，用一個長度Le的假想的基本振子來代替該天線，其中基本振子上的均勻電流幅度等于該天線輸入端電流Iin，則此時基本振子的長度就為該天線的有效長度。
16.天線的有效面積
天線的有效面積Se定義為：在天線的極化與來波極化完全匹配，以及負載與天線阻抗共軛匹配的情況下，天線在某方向上接收并傳輸至負載的功率Pre(θ,φ)與入射來的均勻平面波功率密度Wi之比。
天線接收功率最大的方向，有效面積也最大。
17.天線的口徑效率
天線的口徑效率定義為天線的有效面積與物理面積之比。
18.天線的頻帶寬度
天線的性能參數(shù)如輸入阻抗、方向圖、主瓣寬度、副瓣電平、波束指向、極化、增益都是隨頻率的改變而改變。工程中一般要給出天線的頻帶寬度，簡稱天線的帶寬，其定義為天線某個性能參數(shù)符合規(guī)定標準時的頻率范圍。頻率范圍的中心處頻率稱為中心頻率f0。
（1）絕對帶寬
指天線能實際工作的頻率范圍，即上下限頻率之差：
（2）相對帶寬
由上下限頻率之差與中心頻率之比來表示：
（3）比值帶寬
指上下限頻率之比，即f2:f1。
對于中等以下帶寬的天線，一般用相對帶寬表示。對于超寬帶天線，可采用比值帶寬來表示。
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