衡量一副天线的好坏,要用天线的电参数来描述。天线的主要电参数包括:方向性、增益、效率、输入阻抗、辐射阻抗、频带宽度等。
(1)天线的方向性天线的方向性是描述天线在不同方向的不同特性。对于发射天线,它在不同方向上辐射电磁波的能量不同,对于接收天线,它对来自空间不同方向、强度相同的电磁波相对接收的能力不同。不同形式的天线,其方向性也不相同。天线的方向性可用方向性图、方向系数或波瓣宽度(辐射宽度)来表示。
由于天线在水平面和垂直面的方向性不同,因此,表示一副天线的方向性,必须有水平面和垂直面两个方向图。
(2)天线的增益天线的增益与放大器的增益不同,它不是把输入信号放大,而是描述定向天线辐射或接收电磁波的能力比标准天线大的程度。定向天线的增益定义:在电磁波场强相等的条件下,定向天线在最大接收方向(即主瓣最大值方向)向匹配负载输出的有用电视信号功率与放在该处的无损耗全向天线(标准天线)向匹配负载输出的有用电视信号功率之比,或两者电平之差。常用符号G来表示,定向天线的增益越大,它的方向性越强。
(3)天线的效率一般说来,天线从馈线得到的功率,一部分由天线辐射出去;另一部分将由构成天线体的导体及介质损耗掉。天线效率等于发射功率与输入功率之比。同一副天线,在接收和发射两种状态下,其效率值是相同的。
在接收状态下,天线的效率定义为天线实际向匹配负载输出的最大功率和假定天线无损耗时向匹配负载输出的最大功率的比。常用符号η来表示。
(4)输入阻抗天线的输入阻抗定义为天线两馈电点(即天线输入端)的高频电压与高频电流之比。不同天线的输入阻抗一般是不同的。
一般来说,输入阻抗是由电阻和电抗组成的复合阻抗。由于电抗中会储存一部分能量,使天线输出的电视信号功率减少。但当天线处于谐振状态时,输入阻抗为纯电阻。这就是电视接收天线(八木天线)的尺寸与接收电视频道有关的原因。八木天线中的有源振子一般采用折合半波振子,振子的上下两导体长度为入/2时,折合振子的输入阻抗是纯电阻。在设计、制作电视接收天线时,天线振子的长度比半波长要短,约为O.48λ。
用馈线连接天线时,要选用馈线的特性阻抗与天线的输入阻抗相同,也称匹配,才能有效地传输天线上接收到的信号能量。
(5)频带宽度天线的频带宽度是指天线的增益、方向性系数、输入阻抗等电气特性满足规定要求时,向馈线输送的功率为中心频率处输出功率的1/2时所对应的两个频率之差。也称为天线的通频带。
有线电视台接收VHF频段信号使用的单频道八木天线,要求其频带宽度为8 MHz,接收13~24频道的多路微波天线,接收频率范围为470~566 MHz,频带宽度应为96 MHz。
(6)电压驻波比当天线与馈线不匹配时,从接收天线向馈线传输能量中就有一部分被反射,在天线中形成驻波,这个驻波的最大电压与最小电压之比称为天线的电压驻波比,它决定于天线的输入阻抗与电缆特性阻抗的匹配程度。当天线输入阻抗严格等于电缆特性阻抗时,实现完全匹配,驻波比为l,从天线向电缆传输的信号能量最大。电压驻波比越大,阻抗越不匹配,天线向电缆传输的效率越低。
天线的电压驻波比不仅同天线本身的性质有关,也同使用韵电缆和阻抗匹配器的性质有关。天线系统匹配越好,电压驻波比越接近1。