短波通信天線作為高頻電流與高頻電磁波之間的能量轉換裝置，其主要性能可由它的電參數來衡量。短波天線的電參數主要有方向性（包括方向圖和方向系數）、效率、增益系數、有效長度、輸入阻抗、極化特性和頻帶寬度等。

下面以短波發射天線為例給予說明。根據互易原理，短波接收天線的性能參數與其作為發射天線時相同。

1、方向圖

天線的方向性表示天線輻射的相對值與空間方向的關系。反映天線輻射方向性的函數稱為方向函數，例如基本振子的方向函數是f（θ，φ）＝sin θ，θ為偏離其軸線方向的角度。將方向函數用曲線描繪而得到的立體圖形稱為方向圖，但是為了方便起見，通常采用通過天線最大輻射方向的兩個相互垂直的平面的方向圖。比如采用與電場矢量和磁場矢量相平行的兩個平面，就可相應地得到E面方向圖和H面方向圖。

對于在地面上架設的短波線狀天線，則一般采用電場強度E隨方位角變化的水平平面方向圖和E隨射線仰角變化的垂直平面方向圖。如果令空間方向圖的最大值等于1，則得到所謂歸一化方向圖，相應的方向函數稱為歸一化方向函數，用ˉf（θ，φ）表示，其模值詳見表1中的1式。

表1：短波通信天線各電參數計算公式

利用極坐標表示的方向圖一般呈花瓣狀，故方向圖又稱為波瓣圖。最大輻射方向所在的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。在主瓣最大值兩側，功率密度相對于最大值減半的兩個方向之間的夾角稱為主瓣寬度，通常以2θ_3dB和2φ_3dB表示。主瓣寬度愈小，天線輻射的能量愈集中，天線的方向性也愈強。

有時，還用到旁瓣電平和前后輻射比的概念。前者是旁瓣最大值與主瓣最大值之比，后者為主瓣最大值與后瓣最大值之比。它們都在某種意義上反映了天線方向性的好壞。

2、方向系數

盡管方向圖形象地表示出了天線的方向特性，但是在定量分析天線的方向性時，還需要引入一個指標--方向系數，用符號D表示。它定義為：天線在最大輻射方向上的功率流密度S _max（或電場強度的平方E²_max）與總輻射功率相同的無方向性天線在同一距離處的功率流密度S₀（或E²₀）的比值，其公式詳見表1中的2式。式中P_r為天線的輻射功率；P_{r 0}為無方向性天線的輻射功率。由式2可推導出方向系數的一般計算式為，如表1中的3式。

對于電基本振子，f（θ，φ）＝ˉf（θ，φ）= sin θ，D=1.5。實際使用的天線，其方向系數D的數值為幾到幾千甚至幾萬。

天線的方向系數的物理意義是：在輻射功率和空間距離都相同的條件下，方向系數為D的天線所產生的電場強度是無方向性天線所產生電場強度的D^1/2倍，即表1中的4式。

從4式可以看出，與無方向性天線相比，采用有方向性天線時，相當于將其輻射功率提高到D倍，故又將（P_rD）稱為天線的等效輻射功率。

3、效率

天線的輻射功率P_r與其輸入功率P_T之比稱為天線的效率，η_A，其表達式為表1中的5式。

此處的功率均為實功率。發射天線的功率損耗P_d包括天線系統中的熱損耗、介質損耗和感應損耗等。按輻射功率和輻射電阻的關系，也可將損耗功率和損耗電阻用表1中6式表示。式中I_Am為天線電流振幅；Rd為歸于I_Am的損耗電阻。

由5式可得表1中的7式，式中R_r為天線的輻射電阻?？梢?，為了提高天線效率，應盡可能提高輻射電阻和減少損耗電阻。

4、增益系數

方向系數說明了天線輻射能量的集中程度，方向系數的增大相當于輻射功率的提高。天線效率則表示天線在能量變換上的效能。天線增益是將這兩者聯系起來，表示天線總的收益程度。天線增益定義為方向系數與天線效率的乘積，即表1中的8式。

由表1 中4式可得到最大電場強度E _max，如表1中的9式，式中r 為通信距離。9式說明，天線的增益系數表征它在最大輻射方向上比起理想無方向性天線來說所獲得的輸入功率增大的倍數。

5、有效長度

短波通信天線一般采用線狀天線，天線的有效長度用于衡量天線的輻射能力，它是一假想的天線長度。此假想天線的電流分布為均勻分布，電流大小等于該實際天線的波腹電流（或饋電點電流），而且在最大輻射方向上產生的場強等于該實際天線在最大輻射方向的場強。當天線為直立天線時，有效長度又稱為等效高度，用h _e 表示。

6、輸入阻抗

天線饋電點的高頻電壓與高頻電流的有效值相量之比稱為輸入阻抗，即表1中的10式。式中，R_in、X_in分別為天線的輸入電阻和輸入電抗。事實上，天線的輻射功率是一復功率，有用輻射功率加上天線導體的熱損耗、介質損耗等構成實功功率。若將此功率被一個電阻所吸收，并且通過這個電阻的電流就是饋電點電流，則這個電阻就是輸入電阻。輻射功率的無功分量并不輻射出去，只是儲存在天線近區中與源交換。它決定輸入阻抗的虛部。為了使天線從饋電處得到最大功率，必須使天線與饋線之間良好匹配，即使天線輸入阻抗等于饋線的特性阻抗。

7、極化特性

天線極化的定義是：在最大輻射方向上電場矢量的取向。可分為線極化、圓極化和橢圓極化。短波通信天線常用線狀天線，其極化方式為線極化，實用中還分為水平極化和垂直極化。天線可能在非預定的極化上輻射不需要的能量，這種不需要的輻射稱為交叉極化或寄生極化。對線極化來說，交叉極化方向與預定的極化方向相垂直。由于不同的極化波具有不同的傳播特性，通常要根據設備的性質和任務對電波的極化特性提出要求。

8、頻帶寬度

上述各電參數實際上都與頻率有關，它們都是在一定工作頻率上設計的。由于天線在應用中存在一定的工作頻率范圍，工作頻率偏離設計頻率（通常是工作頻帶的中心頻率）時往往要引起天線各個電參數的變化，如波瓣寬度的增大、旁瓣電平的提高、方向系數的降低、輸入阻抗的改變和極化特性的改變等。在實際應用中，要根據采用此天線的無線電技術設備的要求，規定天線電參數的容許變動范圍。當工作頻率變化時，天線的各種電參數不超過規定的容許變動范圍，這時所對應的頻率范圍稱為天線的頻帶寬度。隨著短波通信新技術的發展，特別是擴頻技術在短波通信中的應用，研究和開發高增益、寬頻帶的短波天線已成為影響短波通信發展的一個重要因素之一。

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