第二章--天线基础知识ppt课件.ppt

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1、第二章第二章 天线基础天线基础主要内容：主要内容：v 发射天线的电参数（特性发射天线的电参数（特性参数）参数）v 电基本振子的辐射电基本振子的辐射v 自由空间的对称振子自由空间的对称振子第一节：第一节： 天线电参数天线电参数 问题的提出：问题的提出：不同天线具有不同的形式或不不同天线具有不同的形式或不同的源分布，因而具有不同的辐射场分布。同的源分布，因而具有不同的辐射场分布。 实际工程中，如果用不同的辐射场来比较不实际工程中，如果用不同的辐射场来比较不同天线在某一方面的特性孰优孰劣的话，既不同天线在某一方面的特性孰优孰劣的话，既不直观又不方便，因而往往要采用将介绍的一些直观又不方便，因而往往要

2、采用将介绍的一些天线指标来说明。天线指标来说明。 天线指标（天线电参数）天线指标（天线电参数）：是指描述天线某：是指描述天线某一方面特性的参数，是衡量天线性能的尺度。一方面特性的参数，是衡量天线性能的尺度。第一节第一节 天线电参数天线电参数1、方向函数、方向图、方向图参数、方向系数、方向函数、方向图、方向图参数、方向系数2、波束范围或波束立体角、波束效率、波束范围或波束立体角、波束效率3、辐射强度、辐射功率、辐射强度、辐射功率4、输入阻抗与辐射电阻、输入阻抗与辐射电阻5、方向性系数、方向性系数D(定向性定向性D)、增益增益G6、方向性系数、方向性系数D(定向性定向性D)、分辨率分辨率7、天线的

3、有效长度、有效面积、天线的有效长度、有效面积8、天线的极化、天线的极化9、频带宽度、频带宽度 方向性方向性 天线的方向性天线的方向性是指在远区相同距离的条是指在远区相同距离的条件下，天线的辐射特性与空间方向的关系。件下，天线的辐射特性与空间方向的关系。 所有天线都具有方向性，为了描述天线所有天线都具有方向性，为了描述天线的方向性，引入以下电参数：的方向性，引入以下电参数： 方向函数（场强方向函数方向函数（场强方向函数 功率方向函数）功率方向函数） 方向图方向图 方向图参数方向图参数 方向函数方向函数 (1) 场强方向函数：场强方向函数：以天线为中心，远以天线为中心，远区某一恒定半径的球面上辐射

4、场强大小的区某一恒定半径的球面上辐射场强大小的分布情况。分布情况。 天线在远区的场强可以表示为：天线在远区的场强可以表示为：其中方向函数定义为其中方向函数定义为60( , , )( , )jkrIE rfer 60( , )( , , )IfE rr (2) 归一化归一化场强方向函数场强方向函数 定义：定义： 为了便于比较不同天线的方向图。为了便于比较不同天线的方向图。 其中，其中， 为天线在任意方向上的辐射场，为天线在任意方向上的辐射场，为天线在最大辐射方向上的辐射场，为天线在最大辐射方向上的辐射场， 为方向函数为方向函数的最大值。的最大值。 maxmax( , , )( , )( , )E

5、 rfFEf ( , , )E r maxEmaxf (3) 归一化功率方向函数：归一化功率方向函数：以天线为中以天线为中心，远区某一恒定半径的球面上辐射场平心，远区某一恒定半径的球面上辐射场平均功率密度的相对分布情况。均功率密度的相对分布情况。 其与场强方向图的关系可以表示为：其与场强方向图的关系可以表示为：222max( , , )( , )( , )E rPFE (1) 方向性天线：方向性天线：具有在某些方向比其具有在某些方向比其它方向能更有效地接收或辐射电磁波的特它方向能更有效地接收或辐射电磁波的特点。所有的真实天线均为方向性天线。点。所有的真实天线均为方向性天线。 (2) 各向同性天

6、线（等方向性天线）：各向同性天线（等方向性天线）：在所有方向上具有相同辐射的假想的无损在所有方向上具有相同辐射的假想的无损耗天线，又称为耗天线，又称为理想点源理想点源。通常被作为参。通常被作为参考，进而来表示实际天线的方向特性。考，进而来表示实际天线的方向特性。根据方向性对天线进行分类根据方向性对天线进行分类 方向图方向图 将天线的方向函数以图形的形式表示出将天线的方向函数以图形的形式表示出来，即为天线的方向图。来，即为天线的方向图。 方向图对天线方向特性的描述更为直观。方向图对天线方向特性的描述更为直观。 方向图的类型有方向图的类型有归一化场强方向图归一化场强方向图和和归归一化功率方向图一化

7、功率方向图。 方向图通常是方向图通常是空间三维立体形状空间三维立体形状。 在绘制方向图时一般只绘制两个相互垂直在绘制方向图时一般只绘制两个相互垂直的典型平面（通过天线最大辐射方向）的方的典型平面（通过天线最大辐射方向）的方向图，这两个相互垂直的典型平面即为向图，这两个相互垂直的典型平面即为主平主平面面。 主平面的选取：主平面的选取： （1）赤道面与子午面）赤道面与子午面 （2）水平面与子午面）水平面与子午面 （3）E面与面与H面面方向图主平面的选取方向图主平面的选取 一般来说，波瓣图的表示需要用到两个互相垂直一般来说，波瓣图的表示需要用到两个互相垂直的剖面，称为主平面波瓣图（的剖面，称为主平面

8、波瓣图（xozxoz和和xoy),xoy),但绕轴对称但绕轴对称的波瓣图只要一个剖面图就够了的波瓣图只要一个剖面图就够了方向图的具体画法方向图的具体画法 （1）极坐标系极坐标系 比较直观，波束较少时采用，如线天线比较直观，波束较少时采用，如线天线 （2）直角坐标系直角坐标系 坐标可以任意扩展，比较清晰，波束较多坐标可以任意扩展，比较清晰，波束较多时采用，如口径天线时采用，如口径天线方向图参数方向图参数波瓣宽度：波瓣宽度： 零功率点波瓣宽度零功率点波瓣宽度 半功率点波瓣宽度半功率点波瓣宽度副瓣电平副瓣电平(Side Lobe Lever SLL)前后比前后比0002,2,2EH0.50.50.5

9、2,2,2EH例1：某天线具有场波瓣图 求半功率波束宽度（HPBW)和零功 率点波瓣宽度（FNBW)。2( )cos,090E例2：某天线具有场波瓣图 ，求其半功率点波瓣宽度和零功率点波瓣宽度。2()( sin)dArdrdr d 式中：式中：d =立体角，表示立体角，表示为立体弧度（为立体弧度（sr)或平方度（或平方度（口口）= 所张的立所张的立体角体角dA222=41=1180=1(deg )3282.80644=3282.8064 4 =41253srrad口完整球面所张的立体角（sr)立体弧度完整球面立体角/4平方度立体弧度波束范围或波束立体角波束范围或波束立体角立体角立体角天线的波束

10、范围或波束立体角天线的波束范围或波束立体角 天线的波束范围（或波束立体角）天线的波束范围（或波束立体角） 为天线为天线的辐射功率等效地按辐射强度的最大值均匀地的辐射功率等效地按辐射强度的最大值均匀地流出时的立体角。流出时的立体角。2max00244( , )sin( , )( , )AAnUUd dPdFdsr A 波束范围是指天线的所有辐射功率等效地波束范围是指天线的所有辐射功率等效地按按 的最大值均匀流出时的立体角，因的最大值均匀流出时的立体角，因此辐射功率为此辐射功率为 瓦，而波束范围以外瓦，而波束范围以外的辐射视为零。的辐射视为零。 天线的波束范围通常可近似地表示成两个天线的波束范围通

11、常可近似地表示成两个主平面内主瓣半功率波束宽度主平面内主瓣半功率波束宽度 和和 之之积，即积，即0.52E0.52H0.50.522AEH 波束范围( , )U max( , )AU 波束范围的计算波束范围的计算例例1.1.设部分球面所张的立体角设部分球面所张的立体角 介于介于 和和 之间，求其平方度之间，求其平方度2040 (7050或北纬）3070 (070或东经3） 例例2.2.具有具有 场强波瓣图的天线的波束范围场强波瓣图的天线的波束范围cosA波束效率总的波束范围总的波束范围 由主瓣范围由主瓣范围 加上副加上副瓣范围瓣范围 所构成，即所构成，即主波束范围与总波束范围之比称为波束效主波

12、束范围与总波束范围之比称为波束效率率 ，即，即 副瓣范围与总波束范围之比称为杂散因子副瓣范围与总波束范围之比称为杂散因子 ，即即 AMmAMm M=MMA波束效率m=1mmAMm杂散因子辐射强度辐射强度定义：定义：每单位立体角内天线辐射的功率。每单位立体角内天线辐射的功率。单位：单位：W sr-1(W deg-1)天线的辐射强度与距离无关，其反映了天天线的辐射强度与距离无关，其反映了天线在空间能量的分布情况。线在空间能量的分布情况。( , )U 坡印廷矢量（坡印廷矢量（Poynting vector）：是电磁场中的能：是电磁场中的能流密度矢量。空间某处的电场强度为流密度矢量。空间某处的电场强度

13、为E，磁场强度为，磁场强度为H，该处电磁场的能流密度为，该处电磁场的能流密度为S=EH，方向由，方向由E和和H按右手螺旋定则确定，大小为按右手螺旋定则确定，大小为S=EHsin，为为E和和H的夹角，表示单位时间通过垂直单位面积的能量，的夹角，表示单位时间通过垂直单位面积的能量，单位为单位为瓦瓦/米米2 。天线中坡印廷矢量等于。天线中坡印廷矢量等于12SEH坡印廷矢量坡印廷矢量Prf的物理意义：的物理意义：若做一包围天线的封闭面，若做一包围天线的封闭面，通过此闭合面的电磁波功率的总和。通过此闭合面的电磁波功率的总和。封闭面在近区，封闭面在近区，则坡印廷矢量为则坡印廷矢量为复数复数，既有，既有辐射

14、的辐射的有功功率有功功率，又有震荡的，又有震荡的无功功率无功功率。封闭面在远区，封闭面在远区，坡印廷矢量为坡印廷矢量为实数实数，只有辐，只有辐射的射的有功功率有功功率，震荡的，震荡的无功功率为零无功功率为零。天线的辐射功率：天线的辐射功率：r1P( , )( , )2fsssSdsUdsEHds 辐射强度与辐射功率密辐射强度与辐射功率密度和场强之间的关系：度和场强之间的关系：2221( , )( , )2120USrEr 辐射阻抗辐射阻抗定义：定义：假设天线的辐射功率被一等效阻抗所假设天线的辐射功率被一等效阻抗所“吸吸收收”，该阻抗上所流过的电流为天线上某处的电流，该阻抗上所流过的电流为天线上

15、某处的电流，则此等效阻抗为天线的辐射阻抗。则此等效阻抗为天线的辐射阻抗。辐射电阻的大小反映了天线辐射能力的大小，若天辐射电阻的大小反映了天线辐射能力的大小，若天线的辐射电阻越大则其辐射能力越大。线的辐射电阻越大则其辐射能力越大。2rr2rr222P1P22Re(P )2Im(P )ffrrrrrffrrIZZIZRjXRXII输入阻抗输入阻抗定义：定义：天线输入端所呈现的天线输入端所呈现的阻抗。阻抗。引入损耗功率引入损耗功率Pd和损耗电阻和损耗电阻Rd22inininininininPVZRjXIIr2P2|infdddPPPRI天线效率 :定义：定义：天线的辐射功率与天线的输入功率天线的辐射

16、功率与天线的输入功率之比，即之比，即,rrrinrdrdinrdPPRPPPRRPPP式中和分别为输入功率、辐射功率和损耗功率天线的效率表示天线在能量转换上的效能。天线的效率表示天线在能量转换上的效能。方向性系数D(定向性D)：问题的提出：由于方向图只能表示同一种类由于方向图只能表示同一种类天线在各不同方向上辐射能量的大小，不便天线在各不同方向上辐射能量的大小，不便于比较不同种类天线在空间辐射能量的集中于比较不同种类天线在空间辐射能量的集中程度。为了定量地比较不同天线的方向性，程度。为了定量地比较不同天线的方向性，提出了方向性系数的概念。提出了方向性系数的概念。方向性系数D的定义1：天线在最大

17、辐射方向上天线在最大辐射方向上的方向性系数是指在相同辐射功率，相同距离的方向性系数是指在相同辐射功率，相同距离的情况下，天线在该方向上的辐射功率密度的情况下，天线在该方向上的辐射功率密度S Smaxmax（或场强（或场强E Emaxmax的平方的平方, ,或辐射强度或辐射强度U Umaxmax) )与无方向与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度性天线在该方向上的辐射功率密度S S0 0（或场强（或场强E E0 0的平方的平方, ,或辐射强度或辐射强度U U0 0）之）之比值。比值。 设该天线和无方向性天线辐射功率分别为设该天线和无方向性天线辐射功率分别为 和和 ，且，且 ，则该天线方向性系数为

18、：，则该天线方向性系数为：rP0rP0rrPP0r0r02maxmaxmaxPP2000rrrrPPPPSEUDSEU方向性系数D的定义2：远场区最大辐射方向上远场区最大辐射方向上同一点辐射功率或场强相同时，无方向性天线同一点辐射功率或场强相同时，无方向性天线与研究天线的辐射功率之比。与研究天线的辐射功率之比。 max0r0rP|PEED方向性系数的含义：1）D越大，方向性越强，辐射越集中；越大，方向性越强，辐射越集中；2）若要求在远区最大辐射方向同一点场强相同，）若要求在远区最大辐射方向同一点场强相同，则则D越大，需要的辐射功率越小。越大，需要的辐射功率越小。方向性系数D的计算：2maxr0

19、rmax022222maxr00PP1212041 |( , )|P( , )2120240sESSrEEdsFd 244444( , )sin( , )ADFd dPd 由推导可以看出，波束范围越小，则定向性越由推导可以看出，波束范围越小，则定向性越高。若一个天线仅对上半空间辐射，其波束范高。若一个天线仅对上半空间辐射，其波束范围围 ，则其定向性为，则其定向性为2sr 422D0.50.541253D口近似近似定向性：定向性：克劳斯克劳斯近似式近似式方向性系数D的计算：2maxr0rmax022222maxr00PP1212041 |( , )|P( , )2120240sESSrEEdsF

20、d 244444( , )sin( , )ADFd dPd 精确定精确定向性：向性：对于任意指定对于任意指定 方向的方向性系数为：方向的方向性系数为：11( ,) 211112112200( ,)( ,)4( ,)( , )sinDDFFFd d 场强E与方向性系数D之间的关系：坡印亭矢量坡印亭矢量S的定义：单位时间内流过与电磁的定义：单位时间内流过与电磁波传播方向相垂直单位面积上的电磁能量（功波传播方向相垂直单位面积上的电磁能量（功率流密度），率流密度），S的方向代表波的传播方向。的方向代表波的传播方向。无方向性天线的功率密度为：无方向性天线的功率密度为：根据方向性系数的定义：根据方向性系数

21、的定义：结合以上两式得结合以上两式得: :2max20EDE20002142120rPESrmaxmax6060( , )( , )( , )rrPDPDEEEFFrr 1Re* 1202avrESE HeH方向性系数D的物理意义：1.1.当辐射功率相同时，方向性天线在最大辐射当辐射功率相同时，方向性天线在最大辐射方向的场强是无方向性天线场强的方向的场强是无方向性天线场强的 倍。显倍。显然主瓣越窄，方向性系数越大。然主瓣越窄，方向性系数越大。2.2.若要求在最大辐射方向场点产生相同场强若要求在最大辐射方向场点产生相同场强（EM=E0)，有方向性天线的辐射功率只需无方，有方向性天线的辐射功率只需

22、无方向性天线的向性天线的1/D倍。倍。 因此，对最大辐射方向而言，天线就是辐射因此，对最大辐射方向而言，天线就是辐射功率的放大器。通过辐射功率的空间分配来增功率的放大器。通过辐射功率的空间分配来增大最大方向的功率密度大最大方向的功率密度。 D方向性系数表明天线辐射能量的集中程度方向性系数表明天线辐射能量的集中程度例例1：试求证方向性系数的另一种定义：试求证方向性系数的另一种定义：在最大辐射方向上远区同一点具有相同在最大辐射方向上远区同一点具有相同电场强度的条件下，无方向天线的辐射电场强度的条件下，无方向天线的辐射功率与有方向天线的辐射功率之比，记功率与有方向天线的辐射功率之比，记为：为：例例2

23、 2: :已知某天线的归一化场波瓣图为：已知某天线的归一化场波瓣图为： 其余方向皆为零。求（其余方向皆为零。求（1 1）精确的定向性；）精确的定向性；（2 2）近似的定向性。）近似的定向性。max00rEErPDP( , )sinsin (0,0),( , )EE 例例3：在方向系数为：在方向系数为18的天线的最大方向的天线的最大方向上远区上远区3公里处测得其场强为公里处测得其场强为12mV/m，则该天线辐射功率多大？若采用无方向则该天线辐射功率多大？若采用无方向性天线发射，要使该点的电场强度不变，性天线发射，要使该点的电场强度不变，则需要多大辐射功率？则需要多大辐射功率？例例4：一喇叭天线方

24、向图近似为：一喇叭天线方向图近似为（1）求精确方向性系数）求精确方向性系数（2）求近似方向性系数）求近似方向性系数( )cos ,090 ,0360F天线增益G:定义：定义：天线在最大辐射方向上远区某点的功率天线在最大辐射方向上远区某点的功率密度密度Smax( (或场强或场强Emax的平方的平方) )与输入功率相同的与输入功率相同的无方向性天线在同一点的功率密度无方向性天线在同一点的功率密度S0( (或场强或场强E0的平方的平方) )之比，即之比，即002maxmax200ininininPPPPSEGSE增益G与方向性系数D之间的关系：0maxmax20maxmax220444ininPPi

25、nSSGSPrSSDPrPr60( , )( , )inP GEFr 增益G与电场强度E之间的关系：分辨率：定义：定义：第一零点波束宽度的一半，即第一零点波束宽度的一半，即FNBW/2。2FNBWHPBW22FNBWFNBW 结论：天线能够分辨出均匀分布于天空的无结论：天线能够分辨出均匀分布于天空的无线电发射机或点辐射源的数目线电发射机或点辐射源的数目N N的近似值为：的近似值为：4N天线的极化：定义：定义：天线在最大辐射方向上辐射场的极化，天线在最大辐射方向上辐射场的极化，一般指辐射电场矢量的取向，也即电磁场的振一般指辐射电场矢量的取向，也即电磁场的振动方向。动方向。辐射场的极化是指在辐射场

26、的极化是指在空间某一固定位置上电场空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹矢量端点随时间运动的轨迹。根据轨迹形状不同，。根据轨迹形状不同，可分为可分为线极化、圆极化线极化、圆极化和和椭圆极化椭圆极化。定义：定义：电场矢量沿着一条线做往复运动，线极电场矢量沿着一条线做往复运动，线极化化 又分为垂直线极化和水平线极化。又分为垂直线极化和水平线极化。线极化：垂直极化垂直极化水平极化水平极化所有的线极化都可分解为水平极化分量和垂直极化分量所有的线极化都可分解为水平极化分量和垂直极化分量圆极化：圆极化：电场矢量的大小不变，其末端做圆周电场矢量的大小不变，其末端做圆周运动，圆极化分为左旋圆极化和右旋

27、圆极化。运动，圆极化分为左旋圆极化和右旋圆极化。圆极化：圆极化方式判断：圆极化方式判断：拇指指向电磁波的传播方向，拇指指向电磁波的传播方向，拇指指向电场的旋转方向，符合右手定则称为右拇指指向电场的旋转方向，符合右手定则称为右旋圆极化，符合左手定则称为左旋圆极化。旋圆极化，符合左手定则称为左旋圆极化。椭圆极化：椭圆极化：椭圆极化：电场矢量大小随时间变化，其末电场矢量大小随时间变化，其末端运动的轨迹是椭圆。椭圆极化分为左旋椭端运动的轨迹是椭圆。椭圆极化分为左旋椭圆极化和右旋椭圆极化。其极化方式的判断圆极化和右旋椭圆极化。其极化方式的判断同圆极化。同圆极化。椭圆极化的轴比椭圆极化的轴比rA：长轴和短

28、轴之比，左旋：长轴和短轴之比，左旋时，轴比为正，右旋时轴比为负；当轴比为时，轴比为正，右旋时轴比为负；当轴比为1时，为时，为圆极化圆极化，当轴比为无穷时，为，当轴比为无穷时，为线极线极化化。两正交线极化波两正交线极化波可合成任意极化波；可合成任意极化波；两旋向相反的圆极化波两旋向相反的圆极化波可合成任意极化波；可合成任意极化波；各种极化方式之间的分解：极化匹配：极化匹配：极化匹配：某种极化方式的天线，只能接收与其某种极化方式的天线，只能接收与其极化方式相同的电磁波，称为极化匹配。极化方式相同的电磁波，称为极化匹配。如水平线极化天线只能接收水平极化的电磁波，如水平线极化天线只能接收水平极化的电磁

29、波，右旋极化的天线只能接收右旋极化电磁波。右旋极化的天线只能接收右旋极化电磁波。极化失配：极化失配：意味着功率损失。意味着功率损失。例如用线极化天线接收左旋或右旋圆极化波，用例如用线极化天线接收左旋或右旋圆极化波，用右旋或左旋圆极化天线接收线极化波，均有右旋或左旋圆极化天线接收线极化波，均有3dB3dB的功率损耗。的功率损耗。主极化与交叉极化：主极化：主极化：在垂直于矢径的平面（等相位面）上，在垂直于矢径的平面（等相位面）上，可以将电场矢量分解为两个相互正交的极化分量，可以将电场矢量分解为两个相互正交的极化分量，与设计初衷一致的称为主极化分量，相反的称为与设计初衷一致的称为主极化分量，相反的称

30、为交叉极化分量。交叉极化分量。极化隔离度：极化隔离度：主极化分量与交叉极化分量的比值，主极化分量与交叉极化分量的比值，通常用通常用dBdB表示。极化隔离度充分大的前提下，同表示。极化隔离度充分大的前提下，同一频率可一频率可正交复用正交复用，即利用两个相互正交的极化，即利用两个相互正交的极化，以实现收发之间的同频隔离。以实现收发之间的同频隔离。例例1 1：在空气中沿：在空气中沿z z向行进的椭圆极化波具向行进的椭圆极化波具有有x和和y分量分量求通过单位面积所传送的平均功率求通过单位面积所传送的平均功率113sin()()6sin(75 )()xoyEtxVmEtxVm有效长度:定义：定义：在保持

31、天线最大辐射场强不变的条件在保持天线最大辐射场强不变的条件下，假设天线上的电流为均匀分布时的等效下，假设天线上的电流为均匀分布时的等效长度，记为长度，记为le。 等效长度与计算它时等效长度与计算它时的归算电流有关，把归的归算电流有关，把归算于输入电流算于输入电流lin的有效的有效长度记为长度记为lein，把归算于，把归算于波腹电流波腹电流lm的有效长度的有效长度记为记为lem。0( )lin einI lI z dz以天线长度为高度，实际电以天线长度为高度，实际电流与等效电流所包围的面积流与等效电流所包围的面积相等。相等。2FNBW定义：定义：天线输入端电压与电流之比，用天线输入端电压与电流之

32、比，用Zin表示。即：表示。即： Rin-输入电阻输入电阻 Xin-输入电抗输入电抗 由于计算天线上的电流很困难，工程上常采用近由于计算天线上的电流很困难，工程上常采用近似计算或实验测定的方法确定天线的输入阻抗。似计算或实验测定的方法确定天线的输入阻抗。输入阻抗:inininininUZRjXI天线口径：互易定理互易定理: :任意类型的天线用作接收天线任意类型的天线用作接收天线时，它的极化、方向性、有效长度和阻时，它的极化、方向性、有效长度和阻抗均与它用作发射天线时的相同，这种抗均与它用作发射天线时的相同，这种同一天线收发参数相同的性质称为天线同一天线收发参数相同的性质称为天线收发的互易性。收

33、发的互易性。口径的概念是从接收天线的概念引入的口径的概念是从接收天线的概念引入的有效口径Ae(有效面积）：E如矩形电磁喇叭天线置于均匀平面电磁波中，如矩形电磁喇叭天线置于均匀平面电磁波中，其物理口径为其物理口径为A AP P, ,如果喇叭以其整个物理口径从如果喇叭以其整个物理口径从来波中摄取所有的功率，则喇叭吸收的总功率来波中摄取所有的功率，则喇叭吸收的总功率为为P=SiAP(W)。因此，可认为电磁喇叭从来波中因此，可认为电磁喇叭从来波中摄取的总功率正比于某一种口径的面积。摄取的总功率正比于某一种口径的面积。有效口径：有效口径：当天线的极化与来波极化相匹配，当天线的极化与来波极化相匹配，且负载

34、与天线阻抗匹配的最佳状态下，天线在且负载与天线阻抗匹配的最佳状态下，天线在该方向所接收的最大功率该方向所接收的最大功率Pr(W)与入射电波功率与入射电波功率密度密度Si(W/m2)之比，即之比，即rrP(P)eeiiAA SS但是来波并非是均匀的口径场，为此给出一个但是来波并非是均匀的口径场，为此给出一个小于物理口径的有效口径小于物理口径的有效口径口径效率：口径效率：有效口径有效口径Ae与物理口径与物理口径Ap之比之比eappAA假设一个有效口径为假设一个有效口径为Ae的天线，将其全部功率的天线，将其全部功率按一波束范围为按一波束范围为 的圆锥波瓣辐射，若口径的圆锥波瓣辐射，若口径上有均匀电场

35、上有均匀电场Ea，则其辐射功率为：，则其辐射功率为：()sr20()aeEPAWZZ0= =媒质的本征阻抗（在空气或真空中为媒质的本征阻抗（在空气或真空中为377377欧姆）欧姆）天线口径与定向性的关系式：天线口径与定向性的关系式：24eAD频带宽度:定义：定义：当工作频率变化时，天线的相关电参数当工作频率变化时，天线的相关电参数变化的程度在所容许的范围内，此时所对应的变化的程度在所容许的范围内，此时所对应的频率范围即为频带宽度。频率范围即为频带宽度。相对带宽相对带宽：绝对带宽绝对带宽： 或者或者 根据带宽的不同，天线可分为窄带天线、宽带天线根据带宽的不同，天线可分为窄带天线、宽带天线和超宽带天线。和超宽带天线。maxmin0100%ffBfmaxminBffmaxminfBf窄带天线：窄带天线：一般是相对带宽小于一般是相对带宽小于10%的天线，的天线，宽带天线：宽带天线：fh/fl大于大于2:12:1的天线。的天线。（fh/fl为比带为比带宽宽）特宽带天线：特宽带天线：fh/fl大于大于3:13:1的天线。的天线。超宽带天线：超宽带天线：fh/fl大于大于10:110:1的天线。的天线。对于宽带天线，往往用对于宽带天线，往往用fh/fl来表示带宽来表示带宽