天線方向性

向性概念

全部無線電設備都依靠空間傳播的電磁波工作，而電磁波的發射或接收都要通過天線來實現，根據IEEE標準，天線定義為“輻射或接收無線電波的裝置”，即天線是這樣一個部件：將電路中的高頻振盪電流或饋線上的導行波有效地轉變為某種極化的空間電磁波，並保證電磁波按所需的方向傳播（發射狀態），或將來自空間特定方向的某種極化的電磁波有效地轉變為電路中高頻振盪電波或饋線上的導行波（接收狀態）。所謂波的極化，是指在垂直於傳播方向平面內電場強度矢量E隨時間變化的方式，亦即電場矢量在空間的取向，上述定義表明天線具有以下特性：

阻抗特性

天線應能將高頻電流能量儘可能多地轉變為電磁波能量，這首先要求天線是一個良好的“電磁開放系統”，其次要求天線與發射機（源）匹配或與接收機（負載）匹配。

方向特性

天線應使電磁波儘可能集中於所需的方向上，或對所需方向的來波有最大的接收。

極化特性

天線應能發射或接收規定極化的電磁波。

頻寬特性

天線應有足夠的工作頻帶。

原理

各種無線電設備對天線方向性的要求是千差萬別的，例如精密測量雷達要求天線輻射的電磁波集中在極小的空間立體角內，稱為“針狀波束”；通信基站和電視發射台則要求電磁波在水平面內方向均勻輻射，即具有“全向性”，通常用方向圖和一些有關參數來描述不同的方向性。

方向性圖

天線輻射電磁場在以天線為中心，某一距離為半徑的球面上隨空間角度（包括方位角和俯仰角）分布的圖形，稱為輻射方向圖。球面的半徑，也就是場點到天線的距離必須滿足遠區條件。

因為天線方向圖一般呈花瓣圖。最大輻射方向兩側第一個零輻射方向線以內的波束稱為主瓣，與主瓣方向相反的波束稱為背瓣，其餘零輻射方向間的波束稱為副瓣或旁瓣。

天線的三維方向圖比較形象，天線在整個空間的輻射分布可一目了然，但繪製繁難。

一般情況下不需要對空間每方向都仔細地研究，因此在天線的設計和測試中往往只採用兩個主平面上的二維方向圖來表征天線在整個空間的輻射情況，主平面一般是指通過天線對稱軸或最大輻射方向的兩個相互垂直的特殊平面，其選取方法視具體天線而異。

例如：對於絕大多數天線，最通用的是取與電場矢量平行的E面和與電場矢量垂直的H面。

半功率波束寬度、第一零點波束寬度

用方向圖來描述天線的方向性有時候不夠方便，因而常採用半功率波束寬度、第一零點波束寬度和副瓣電平等參數來表示天線輻射電磁場能量在空間的分布概貌。

半功率波束寬度（又稱波瓣寬度）是指方向圖的主瓣內功率密度等於最大功率密度的一半（或場強為最大值的0.707倍）的兩方向間的夾角。

第一零點波束寬度（又稱為主瓣張角）是指主瓣兩側第一個零點間的夾角。