第一章 天线
第一章 天线
1. 天线的定义
天线是辐射或接收无线电波的工具，是自由空间和导波装置之间的过渡设备。
2. 天线的类型
2.1. 线天线
线天线
线天线随处可见，有不同的形状。例如直导线、环形以及螺旋形。环形天线可以是任意形状。
指向原始笔记的链接2.2. 口径天线
口径天线
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2.3. 阵列天线
阵列天线
阵列天线是指在电气和几何上恰当配置的多辐射元的组合。阵列的配置, 可以利用单元辐射相加, 使得在某个或某些方向给出最大值, 而在其它一些方向给出最小值, 或获得别的所期望的特性。
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2.4. 反射器天线
反射器天线
反射器天线是用来发射和接收传播数百万里的信号的。通常使用抛物面反射器。也有其他类型的反射器结构，例如卡塞格伦馈源的抛物面反射器和角形反射器。
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2.5. 透镜天线
透镜天线
透镜主要是用来使发散的入射能量平行传播, 以免扩散到不需要的方向上去。透镜的外形和材料选择得当就能将各种形式的发散能量变为平面波。透镜天线的使用场合大多与抛物面反射器相同, 特别是在较高的频率上。当频率比较低时, 透镜的尺寸和百量变得异常庞大。
透镜天线是按照制造它的材料或几何形状来分类的, 下图表示了它的几种形式。
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3. 辐射机理
辐射的机理研究的是电磁场如何由源产生，随后又如何沿着传输线和天线传载和导引，最后又如何形成自由空间波，这样一整个过程。
从电压源开始，假设其按照正弦波在传输线上施加电压，则两根导体之间则会产生电场，电场伴随有电力线。电力线会带动电子的移动，从而产生电流，从而产生磁场强度，磁场强度又伴随磁力线，磁力线与磁场相切。
场的激发 1需要电荷，但是场的维持不需要电荷。
图 a 表示，开始的四分之一个周期所建立的电力线，此时臂上的电荷到达最大值。随后电荷开始减弱，可以看作引入负电荷，电力线的方向与最开始的相反。当第一个周期的前半期结束时，一个完整的闭合电力线就已经产生了。
4. 细导线天线的电流分布
从无损耗双导线传输线开始分析。在每一条导线上电荷运动形成行波电流，其电流量为总电流的
。由于导线终点是开放的，于是行波电流在终点处形成全反射，在导线上形成正弦形纯驻波。 对于平衡的双导线传输线的两导线而言，两导线之间的电流数值相等但相位相反。如果之间的距离很小（
），那么产生的辐射场之间会相互抵消。当彼此靠得不再很近，辐射场之间无法抵消的时候，系统具有了辐射。 此时的天线为驻波天线，因为振子上的电流为驻波分布。
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第二章 天线的基本参数
第二章 天线的基本参数
通过天线的基本参数，能对天线的性能进行全面的描述。需要注意参数之间相互关联的部分。
1. 方向图
方向图
天线的方向图定义为“天线辐射特性与空间坐标之间的函数图形。大多数方向图是在远场区确定的, 井表示为方向坐标的函数。辐射特性包括辐射强度、场强、相位和极化”。
人们最关心的辐射特性是在半径一定的球面上，随着观察者位置的变化，辐射能量在三维空间的分布。
在
半径恒定时接收功率描绘的图形称为功率方向图，而在半径一定时，电场 (或磁场) 在空间随方向变化的图形称为场方向图。在大多数实际应用场合中, 几个
（方位角）值一定以 （俯仰角）为变量的方向图, 加上几个 值一定以 为变量的方向图, 可给出大部分必要的有用数据。 1. 各向同性、定向性和全向性方向图
各向同性辐射器是一种“在所有方向的辐射都相同的假想天线”。与之相对的是定向天线，“在不同方向辐射或接收电磁波的能力各不相同”。
上图是定向性天线的方向图。可以看出，在方位面是无方向性的，在俯仰面是有方向性的。这种方向图称为全向性方向图。全向性方向图是定向性方向图的一种特殊形式。
2. 主面方向图
人们常用 E 面和 H 面 (即主面) 的方向图来描述天线性能。对于线极化天线, “包含电场矢量和最大辐射方向的平面”定义为 E 面, “包含磁场矢量和最大福射方向的平面”定义为 H 面。
3. 方向图的波瓣
波瓣
方向图的各个部分叫做波瓣，它可细分为主瓣、副瓣、旁瓣和背瓣。辐射波瓣是“以辐射强度相当弱的方向为界限划分的方向图的各个部分”。
1. 主瓣和副瓣
主瓣
主瓣定义为包含最大辐射方向的辐射波瓣。可以有一个以上的主瓣。主瓣以外的波瓣都是副瓣。
指向原始笔记的链接副瓣
副瓣电平通常由所讨论的副瓣与主瓣功率密度之比来表示, 此比值通常叫做旁瓣比或旁瓣电平。
指向原始笔记的链接2. 旁瓣
指向原始笔记的链接旁瓣
旁瓣是“在某个不需要的方向上出现的辐射波瓣” （通常是指在主波束所在半球内与主瓣毗邻的波瓣）。
指向原始笔记的链接4. 场的分区
通常把天线周围的空间细分为三个区域：感应近场区、辐射近场区、远场区。跨过场区之间边界的时候，场结构没有急剧的突变，但是不同场区之间有着明显的差别。
感应近场区
感应近场区是感应场占支配地位，紧靠着天线周围的区域。
对于大多数天线，此区域的外边界为离天线表面的距离为，
指向原始笔记的链接感应近场区外边界距离计算式
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为天线的最大尺寸； 为波长。 辐射近场区
辐射近场区为感应近场区与远场区之间的区域, 这个区域内辐射场起主要作用，而且场的角向分布与距离有关。按照类似的光学术语，有时将在无限远处聚焦的天线的辐射近场区称为菲涅尔区。如果天线的最大尺寸远小于波长, 可以没有这种场区。
辐射近场区内边界距离为，
外边界距离为，辐射近场区内边界距离计算式
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为天线最大尺寸； 为波长 指向原始笔记的链接辐射近场区外边界距离计算式
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为天线最大尺寸； 为波长。 Transclude of 远场区指向原始笔记的链接2. 极化
指向原始笔记的链接极化
极化（Polarization）是指电磁波中电场矢量（电场强度）的振动方向随时间的变化方式。简单来说，极化描述了电磁波的电场如何在空间和时间中振动。极化是电磁波的一个基本特性，影响电波的传播特性和如何与物体（如天线、材料）相互作用。
1. 线极化、圆极化和椭圆极化
1.1. 线极化
1.2. 圆极化
只有当两分量
2. 极化损耗因子
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