一、概述
1．方向图
2．天线效率
4．天线阻抗
5．天线极化
6．频带宽度
三、实验用的天线－角锥喇叭天线
四、天线测量实验系统的建立
1．系统连接
2．测试实验系统的阻抗匹配情况
3．测试实验系统中两天线间距离及架设高度的选择
（1）两天线架设最小间距Vmin
（2）天线架设高度
五、测量
1．天线增益系数的测量
（1）测量理论
（2）测量方法
2．天线方向性图的测量
（1）方法（一）
（2）方法（二）
六、附录－同轴传输系统中微波天线测量实验
微波天线测量实验
一、概述
微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。本文作为结合实验内容，对天线系统架设于调整，天线的增益系数，天线方向性图的测量实验，及实验使用的天线性能等方面内容作一些介绍。
二、微波天线主要技术参数
1． 方向性
（1）方向性图
天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描 性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。
a. 方向性图主瓣宽度
b. 方向性图主瓣零点角
如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。
c. 方向性图副瓣电平
方向性图副瓣功率电平表示副瓣功率电平相对于主瓣功率电平的比值，一般用分贝（dB）来表示，即：
（1）
一般希望副瓣电平越低（即负值越大）越好。
（2）方向性系数
上述方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态，但它是一个相对值，为了定量描述天线集中辐射程度，引进了方向性系数这一概念。方向性系数定义是：在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）与无方向天线（点源）辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用D来表示：
（2）
可见，方向性越尖锐的天线D越大，相反则D越小，若D＝1，则表示为无方向性天线，是一个理想点源辐射场。
2． 天线效率
一般来说构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗，输入天线的功率不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率，我们把天线辐射功率Pr与天线输入功率之比称作天线效率，即：ηa＝Pr/Pi （3）
通常微波天线的效率都很高，ηa接近于1。另外需要值得提出的是这里定义的天线效率并没有包含因天线与馈线传输系统失配引起的损耗，如考虑到天线输入端的反射系数Γ，则天线总效率为：ηA＝（1－｜Γ2｜）•ηa （4）
3． 增益系数（增益）
增益系数简称增益，它的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下，某一天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）与无方向天线（理想点源）的辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用G来表示：
（5）
比较（2）、（3）、（4）式可见：
即 G＝ηa•D （6）
可见，增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向性的参数，它是方向性系数与天线效率的乘积。在实际应用中，天线增益系数与方向系数为重要的参量，尽管它们之间密切相关。
对于微波面式天线，它们的转换效率都很高，ηa＝1，因此G＝D。分析证明，对于微波面式天线，它的增益系数与天线口径大小有如下关系：
（7）
式中：S为天线辐射口面的实际面积；ηe为口面利用系数，或称口径效率，它主要是由口面上电磁场振幅分布和相位分布决定的。当口面分布均匀且同相时，ηe＝1，可获得最大增益，由（7）式可见：
Se＝S•ηe （8）
Se称为天线口径有效面积。
对于无方向天线（理想点源）来说，G＝D＝1，它的有效面积为：
（9）
增益系数一般用分贝来表示：GdB＝10lgG（dB） （10）
4． 天线阻抗
天线阻抗是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻抗，它取决于天线结构和工作频率。只有天线的输入阻抗与馈线阻抗良好匹配时，天线的转换效率才最高（参见4式），否则将在天线输入端口上产生反射，在馈线上形成驻波，从而增加了传输损耗。大多数天线输入阻抗的匹配是在工程设计中采用近似计算，然后通过实验测量，修正来确定的。
5． 天线极化
天线极化是指天线最大辐射方向上的电场强度（E）矢量的取向。线极化是一种比较常用的极化方式，线极化又可分为“垂直极化和水平极化”，前者电场矢量与地面垂直，后者则与地面平行。
6． 频带宽度
天线所有的电参数都与工作频率有关，任何天线的工作频率都有一定服务。当工作频率偏离中心工作偏离f0时，天线的电参数将变差。天线的频带宽度是指天线可以正常工作的频率范围，在这范围内天线的方向性图、增益、阻抗等技术参数都在指标允许的范围内变化。
三、实验用的天线－角锥喇叭天线
本实验测量系统采用的是天线是一对角锥喇叭天线。这是一种广泛使用的微波天线，它具有结构简单，馈电方便，频带较宽，增益高等整体优点，不仅在微波通信工程中大量用作反射面通信的馈源，且还用来作文对其它通信进行校正和测量的通用标准通信。
喇叭天线是由逐渐张开的波导构成。如图3所示。逐渐张开的过渡段既可以保证波导与空间
的良好匹配，又可以获得较大的口径尺寸，以加强辐射的方向性。喇叭天线根据口径的形状可分为矩形喇叭天线和圆形喇叭天线等。图3中图（a）保持了矩形波导窄边不变，逐渐展开宽边而得到H面扇形喇叭；图（b）保持矩形波导宽边不变逐渐展开窄边而得到E面扇形喇叭；图（c）就是我们实验所采用的，宽边和窄边同时展开而成的角锥喇叭天线；图（d）为圆波导逐渐展开形成的圆锥喇叭。
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