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天線在電磁波（EM）的傳輸與接收過程中扮演著核心角色。它能夠因時變信號，如正弦波形，所引起的時變電場而輻射出電磁波。天線的形狀和尺寸多樣，但本質上都是用于發射與接收無線電波的金屬構造。即便是在高頻段，即便是較短的線段，也能發揮天線的作用。

天線主要分為兩大類：(1) 定向天線，(2) 全向天線。

定向天線主要在特定方向上傳遞能量，比如碟形天線常用于衛星通信和雷達系統。與之相對，全向天線則向四面八方發射電磁波能量。實際上，構建一個真正的全向天線相當困難，但像偶極子（或單極子）天線這樣的設備，盡管并非完全全向，仍可被視為全向天線。這類天線廣泛應用于廣播領域，比如電視和廣播電臺的信號傳輸。

總體來說，天線包括下面幾種重要的參數：

天線波束模式

天線半功率波束寬度（HPBW）

主瓣功率對第一旁瓣功率比

主瓣功率與非主波瓣功率（所有旁瓣功率）之比

天線阻抗

天線回波損耗

天線帶寬

天線增益，和天線極化

天線波束模式展示了信號功率或幅度的角度依賴性。在此，我們采用方位角和俯仰角來描述這些角度。方位角是以水平面為基準，通過設定一個參考方向（如北方）來確定的角度，其與地球平面平行。而俯仰角則是相對于水平面定義的角度，該水平面垂直于方位角所在的平面。下圖中詳細展示了這些角度。 天線波束模式通常是天線形狀，尺寸和頻率的函數。

圖1： and .

如圖所示，一般情況下，波束圖案是由主瓣、若干旁瓣以及零點構成的。我們通常期望信號能夠在主瓣所指的方向上傳播。因此，旁瓣的存在是不理想的，需要對其進行降低。圖9.2展示了定向天線的波束方向圖。而理想狀態下的全向天線波束圖案則用球體來表示。

圖2： beam . AF, array .

HPBW

鑒于圖1中y軸所展示的是相對于主瓣峰值歸一化的信號強度，若跨越1/sqrt(2)界限并觀察波束圖，便能夠確定HPBW的位置。所謂的“半功率”是指輸出功率減少至其頻帶中值的一半。這一點可以通過審視以下公式來領會。

and

其中，P2代表輸出功率，而P1則表示輸入功率。

V2代表輸出，而V1則指代輸入。

因此antenna是什么意思，HPBW亦被稱作3dB波束寬度。換言之antenna是什么意思，這指的是兩個天線方向圖上的點之間形成的角度間隔，即方位角或仰角，此時功率降至其峰值的一半。仰角則是以天線在xy平面上的投影為基準進行測量的。

主瓣與第一旁瓣功率之比

該參數所指為最大旁瓣與主瓣功率之比，通常情況下是指第一個旁瓣與主瓣的功率比。為了減少無線通信系統中的干擾現象，我們期望將這一比值降至最低。以蜂窩通信系統為例，為了減少用戶之間的干擾，我們傾向于采用定向天線，并將天線的主瓣對準目標用戶。然而，這些天線產生的旁瓣也可能引發干擾。自適應天線能夠將主瓣對準目標用戶，同時調整至干擾用戶的零點位置。

非主瓣功率（全側瓣功率）與主瓣功率之比

這是定向天線的一個顯著特點，它反映了該類型天線抑制旁瓣的能力。相較于僅以第一旁瓣與主瓣功率比作為衡量標準的方法，定向天線測量方法更具優越性，這是因為它全面考量了所有旁瓣的功率輸出，從而能夠評估出可能的最大干擾電平。

此參數反映了天線的等效阻抗特性。類似于其他傳輸媒介（如電纜、波導等）以及各類電路元件，天線能夠通過電容器、電感器和電阻器的組合進行有效的建模。

圖3：戴維寧等效

圖4：

天線阻抗能夠反映其特性。一般來說，元件的阻抗并非固定不變，而是會隨著頻率的改變而有所變動。在電路理論領域，我們知道，當負載阻抗ZL與電路阻抗Z相匹配時，戴維寧電路能夠實現能量的最大傳遞，如圖3所示。由于Z和ZL都受到頻率的影響，因此我們只需針對特定頻率來調整天線負載的匹配。

在發射設備的一端，天線與信號發射源相連接，如圖9.5中所示。確保天線阻抗與信號源相匹配極為關鍵，這樣做是為了確保信號能夠從源端到天線端實現最大功率的傳輸。我們通常在天線接口（記作Z a）處觀察其阻抗值。在圖9.5中起步網校，Z 0代表的是傳輸線路（比如連接電纜）所具有的特性阻抗。

若阻抗未能實現良好匹配，能量傳輸將無法達到最高效率。此類情況下，能量可能會發生反射，進而引發傳輸線路上的干擾及不期望的駐波現象。這些現象會降低功率轉換的效率。正如我們之前所述，天線的阻抗會隨著頻率的改變而變化。因此，天線只能在特定的頻率范圍內實現正確的匹配。