天线电性能相关基本概念

北京理工大学 | 李明健

天线电性能基本概念

天线的电性能，通常就是方向性、极化、输入阻抗、带宽。

增益（Gain），天线在最大辐射方向上远区某点的功率密度与输入功率相同的无方向性天线在同一点的功率密度之比：

带宽（bandwidth），天线电参数在容许范围内的频率范围（取最窄的），相对带宽：

$f_h$, $f_l$, $f_0$ 分别为最高频、最低频、中心频/设计频。相对带宽 $B<10\%$ 为窄带天线，$f_h/f_l>2$ 为宽带天线，3 以上为特宽，10 以上超宽，20 以上极宽。

方向图（或辐射方向图，或波瓣图，radiation pattern）：以天线为中心的远区球面上，辐射场振幅和方向的关系，$E_M$ 为最大值。

主平面，指最大方向分别与电场矢量和磁场矢量形成的平面，分别称E面和H面。

主瓣（主波束），包含最大值方向的瓣。

副瓣，除主瓣外的瓣，包括旁瓣和后瓣。

半功率波束宽度（HP，half power beamwidth），最大方向两侧半功率点方向 $\theta_{0.5}$ 之间的夹角，此处 $F(\theta_{0.5})=0.707$，越窄越好。

旁瓣电平 （side-lobe level）：旁瓣最大值与主瓣最大值之比：

越低越好，-20dB 表示比值0.1，-30~-40dB 低旁瓣天线，-40 dB 以下 超低旁瓣天线。

其他基本概念

电长度，对于电流元，为 $L/\lambda$.

远场区条件为 $r\gg \lambda/2\pi$.

辐射功率，实功率密度在球面上积分。辐射效率，辐射功率/输入功率，其中的损耗来自导体和介质的欧姆损耗。长波天线电尺寸小，辐射电阻小，辐射效率低，微波天线则辐射效率很高。

波长频率关系：$c$ 为光速

以上。