天线的主要技术指标
天线的主要技术指标
天线的方向图
（一） 方向图
天线辐射的电场强度在空间各点的分布是不一样的，为了描述天线这种辐射强度的分布情况，我们可以用矢量来表示。把天线放置于坐标原点，并使其轴向与z轴方向重合，所有的矢量从原点出发，其长度代表电场强度。用连线连接各矢量端点，所围成的包络，就是天线的方向图。显然，方向图是三位的，但通常取其水平和垂直两个切面，故有水平方向图和垂直方向图，或e面(平行于电场)和h面（垂直于电场方向)方向图，如图3-25所示。
图 3-25 天线的方向图（垂直切面）
（二） 主瓣宽度
方向图反映了天线集中辐射能的情况。通常，方向图有许多叶瓣，最大辐射方向的叶瓣叫主瓣，其它叶瓣叫旁瓣(或付瓣)。主瓣宽度定义为当信号功率下降到最大辐射方向功率值的一半即-3db)(即场强下降为最大值的0.707倍) 处，两点之间的夹角宽度。一般情况下，口径为d的向抛物面天线，其主瓣宽度可用下式估算：
（3-13）
其中，λ为工作波长
例如：6米c波段天线为0.9°；3米c波段天线为1.8°；1.5米c波段天线为3.6°等。
（三） 副瓣电平
副瓣电平定义为：
副瓣电平=10lg（副瓣最大功率/主瓣最大功率）
（3-14）
副瓣电平高，易对其他同频无线通信系统产生干扰，也容易受干扰，故其值越小越好。副瓣电平也是天线的重要指标之一。
3.5.2 天线的增益
（一） 天线增益的定义
在相同输入功率条件下，天线在最强方向上某一点所产生的电场强度的平方(或功率p)与无耗理想点源天线在该点产生的电场强度的平方(或功率)之比，定义为改天显得增益g，即
（3-15）
若以分贝作为单位，则有
（ db ）
（3-16）
（二） 理想面天线的增益计算
设面天线的等效开口面积为，在上电场为同相均匀分布，则与理想点源天线的等效开口面积 之比即为面天线的增益，即
（3-17）
（三） 非理想面天线的增益
对于非理想面天线，其实际开口面积s与等效开口面积之比，定义为该天线的效率，即so=ηs，则非理想面天线的增益为
（3-18）
若用分贝数表示，则有
（ db ）
（3-19）
由于天线的效率与天线的形式、结构和加工工艺等因数有关，故不同的天线其效率也各不相同。在通常情况下，各种类型天线的效率可作如下估计：
网状普通抛物面天线：η≈50%
板状抛物面天线： η≈60%
卡塞格伦天线：η≈70%
3.5.3 天线的噪声温度
除了天线增益外，天线的噪声温度对整个接收系统的性能也有重要的影响，因为它将使系统的载噪比下降。因此，为了全面地衡量天线的综合性能，通常采用天线的品质因素来表示天线的性能。天线的品质因素定义为
q=ga/ta
（3-20）
其中，ga为天线的增益，ta为天线的噪声温度。
天线的噪声来源可分为外部和内部。由反射面和馈源本身的损耗引起的噪声为内部噪声；由天线所处的环境中存在的噪声的影响，其中包括空间大气吸收、宇宙噪声和地面热辐射等，为外部噪声。地面热辐射噪声往往通过碰地的天线主瓣和旁瓣进入天线的，故天线主瓣和旁瓣小的天线其噪声温度也越小。对于c波段天线，一般取20～40k左右。
3.5.4 天线的阻抗与驻波比
天线阻抗是指从天线输入端口(作为接收天线时，为输出端口)看向天线的输入阻抗，它是天线输入电压与电流之比。在微波频段，很少用天线阻抗概念，而用反射系数或驻波比来表示天线与馈线的阻抗匹配状况。
电压驻波比ρ与电压反射系数之间的关系为：
（3-21）
一般要求ρ应在1.4以内。
测量驻波比通常采用测量回波损耗lr法进行，lr的单位取分贝时，与ρ的关系为
（3-22）
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图 3-25 天线的方向图（垂直切面）
（二） 主瓣宽度
方向图反映了天线集中辐射能的情况。通常，方向图有许多叶瓣，最大辐射方向的叶瓣叫主瓣，其它叶瓣叫旁瓣(或付瓣)。主瓣宽度定义为当信号功率下降到最大辐射方向功率值的一半即-3db)(即场强下降为最大值的0.707倍) 处，两点之间的夹角宽度。一般情况下，口径为d的向抛物面天线，其主瓣宽度可用下式估算：
（3-13）
其中，λ为工作波长
例如：6米c波段天线为0.9°；3米c波段天线为1.8°；1.5米c波段天线为3.6°等。
（三） 副瓣电平
副瓣电平定义为：
副瓣电平=10lg（副瓣最大功率/主瓣最大功率）
（3-14）
副瓣电平高，易对其他同频无线通信系统产生干扰，也容易受干扰，故其值越小越好。副瓣电平也是天线的重要指标之一。
3.5.2 天线的增益
（一） 天线增益的定义
在相同输入功率条件下，天线在最强方向上某一点所产生的电场强度的平方(或功率p)与无耗理想点源天线在该点产生的电场强度的平方(或功率)之比，定义为改天显得增益g，即
（3-15）
若以分贝作为单位，则有
（ db ）
（3-16）
（二） 理想面天线的增益计算
设面天线的等效开口面积为，在上电场为同相均匀分布，则与理想点源天线的等效开口面积 之比即为面天线的增益，即
（3-17）
（三） 非理想面天线的增益
对于非理想面天线，其实际开口面积s与等效开口面积之比，定义为该天线的效率，即so=ηs，则非理想面天线的增益为
（3-18）
若用分贝数表示，则有
（ db ）
（3-19）
由于天线的效率与天线的形式、结构和加工工艺等因数有关，故不同的天线其效率也各不相同。在通常情况下，各种类型天线的效率可作如下估计：
网状普通抛物面天线：η≈50%
板状抛物面天线： η≈60%
卡塞格伦天线：η≈70%
3.5.3 天线的噪声温度
除了天线增益外，天线的噪声温度对整个接收系统的性能也有重要的影响，因为它将使系统的载噪比下降。因此，为了全面地衡量天线的综合性能，通常采用天线的品质因素来表示天线的性能。天线的品质因素定义为
q=ga/ta
（3-20）
其中，ga为天线的增益，ta为天线的噪声温度。
天线的噪声来源可分为外部和内部。由反射面和馈源本身的损耗引起的噪声为内部噪声；由天线所处的环境中存在的噪声的影响，其中包括空间大气吸收、宇宙噪声和地面热辐射等，为外部噪声。地面热辐射噪声往往通过碰地的天线主瓣和旁瓣进入天线的，故天线主瓣和旁瓣小的天线其噪声温度也越小。对于c波段天线，一般取20～40k左右。
3.5.4 天线的阻抗与驻波比
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电压驻波比ρ与电压反射系数之间的关系为：
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