天线基本术语。 了解 E 场、H 场、端口和辐射模式。了解极化、阻抗匹配和带宽。
常用天线术语
描述天线性能的常用术语：
电场电场分量
H-场磁场分量
端口：输入或输出的唯一接口
辐射模式天线在空间分布能量的方式
带宽：天线工作的频率范围
指向性：天线聚焦能量的程度
阻抗匹配：衡量天线将输入功率转换为辐射功率的程度
极化 电场矢量描述
H 场用于表示电流产生的磁场，而B 场则 表示磁场密度（换句话说，H 场有点像磁场线的数量，而 B 场则表示磁场线的密集程度）。端口指的是天线的信号输入/输出连接。辐射模式可通过指向性进一步量化。带宽定义了天线按设计工作的频率范围。指向性是一个值（通过天线模式计算得出），用于量化天线聚焦能量的程度。 指向性越高，天线波束越集中。阻抗匹配是衡量天线将输入功率转换为辐射功率的程度。极化描述了能量在自由空间传播时电场矢量的方向。
电磁场
E 场和 H 场定义了两个正交参考平面
电场（E 平面）决定极化方向E 场水平：天线水平极化
E 场垂直：天线垂直极化
E 场旋转：天线为圆极化
天线辐射能量由电场和磁场分量 E 和 H 组成，它们定义了两个正交的参考平面。天线的极化由 E 场平面方向决定。当 E 场位于水平面时，天线被视为水平极化。同样，当电场位于垂直面时，天线为垂直极化。电场也可以作为时间和距离的函数旋转。在这种情况下，天线被称为圆极化。
极化类型
用于定义偏振的测量参数：
偏振比
轴向比 (AR)
Tau（椭圆倾斜）
辐射波的偏振会导致电场矢量在传播方向上随时间变化，它是代表瞬时电场的箭头端点所描绘的曲线。如果电场随时间沿传播方向旋转，则称该电磁波为椭圆极化。沿传播方向在任意时间点上的电场矢量可分为水平分量和垂直分量。只有水平或垂直分量的电磁波被视为线性极化。
天线带宽
天线是
- 空间选择性能量收集器
- 频率选择性能量收集器
带宽一词用于描述天线
能够令人满意地工作的频率范围：
- 没有唯一的定义
- 它定义了所选天线特性（取决于天线应用）符合特定规格的带宽
- 例如，40% 为宽带，20% 为 OEWG 探头的典型带宽
天线带宽用于描述天线的频率选择性，通常用百分比表示。可以评估几个不同的设计参数来定义天线带宽。
天线带宽定义
辐射模式带宽定义了一个频率范围，在此范围内，一定的波束宽度和/或侧叶和/或交叉波保持在指定水平。
增益带宽定义了天线增益保持在规定范围内的频率范围。
输入阻抗带宽定义了一个频率范围，在此范围内，其反射系数小于给定的水平，例如 -10dB。
天线带宽可通过辐射模式特性、增益和/或输入阻抗来量化。使用哪些测量值通常由应用和哪些性能指标被认为是最重要的来确定。例如，在无线应用中，天线增益（包括输入能量到辐射能量的转移）通常比整体模式特性更重要。
增益、指向性和效率
增益/指向性：天线聚焦能量的程度
一般情况下，测量增益并计算指向性
效率 (dB) = 指向性 (dB) - 增益 (dB)
我们已经介绍过天线的 "增益 "一词，但它到底代表什么呢？增益与指向性一样，用于量化天线聚焦能量的程度。与指向性不同的是，增益是一个测量参数，而指向性是通过计算得出的。
因此，增益考虑了从输入功率到辐射输出功率传输过程中产生的额外红外损耗和热损耗。这些损耗决定了天线效率，也就是指向性和增益之间的差异。实际增益与（IEEE）增益的不同之处在于，它 "因阻抗失配系数而减小"。这种失配引起的损耗高于上述耗散损耗；因此，实际增益总是小于增益。
天线测量单位
各向同性辐射器是一种向所有方向均匀辐射的电磁能量理论点源。
dB - 分贝，对数单位，用于表示两个数值的比值
dBm - 相对于 1 毫瓦 (mW) 的分贝 - 例如，0 dBm = 1 mW
dBi--相对于各向同性辐射器的分贝
到此为止，我们一直在讨论相对的天线测量参数，这些参数用 dB 值表示。要获得绝对值，需要将测量参数参照一个已知量。对于绝对功率，其值以瓦（dBW）或毫瓦（dBm）为基准。在测量增益时，使用的绝对值是各向同性辐射器，即理论上向所有方向均匀辐射的电磁能量点源（即完美的全向天线）。相对于该各向同性辐射器的测量增益用 dBi 表示。
指向性
30 厘米 x 30 厘米 孔径指向性
其中
A 是孔径面积（平方米
λ 是波长（米），以及
η 是孔径效率
指向性可通过天线图案或天线设计参数用上式计算得出。由于该值不包括天线辐射损耗（即天线效率），因此指向性应始终大于实际测量增益。
因此，对于 30 厘米 x 30 厘米的均匀照射正方形孔径，可以绘制如上图所示的指向性与频率的函数关系图。
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