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