天线理论 - 波束宽度
在本章中，我们将讨论天线辐射方向图中的另一个重要因素，即波束宽度。在天线的辐射方向图中，主瓣是天线的主波束，天线辐射的最大和恒定能量流经该波束。
波束宽度是大部分功率辐射的孔径角。该波束宽度的两个主要考虑因素是半功率波束宽度(HPBW)和第一零波束宽度(FNBW)。
半功率波束宽度
根据标准定义，"辐射图幅度从主波束峰值下降 50%（或 -3dB）的角度分离是半功率波束宽度。"
换句话说，波束宽度是大部分功率辐射的区域，即峰值功率。 半功率波束宽度是天线有效辐射场中相对功率大于峰值功率 50% 的角度。
HPBW 指示
当在辐射方向图的原点和主瓣上的半功率点之间画一条线时，在两侧，这两个矢量之间的角度称为 HPBW，即半功率波束宽度。借助下图可以很好地理解这一点。
该图显示了主瓣和 HPBW 上的半功率点。
数学表达式
半功率波束宽度的数学表达式为 −
$$Half\: power\: Beam \:with=70\lambda_{/D} $$其中
$\lambda$ 是波长 (λ = 0.3/频率)。
D 是直径。
单位
HPBW 的单位是 弧度 或度。
第一个零波束宽度
根据标准定义，"与主瓣相邻的第一个图案零点之间的角度跨度称为第一个零波束宽度。"
简单地说，FNBW 是主波束的主瓣上辐射图案零点之间的角度间隔。
FNBW 的指示
从辐射图案的原点开始，在两侧绘制与主波束相切的切线。这两条切线之间的角度称为第一个零波束宽度(FNBW)。
借助下图可以更好地理解这一点。
上图显示了半功率波束宽度和第一个零波束宽度，以辐射图的形式标记了小瓣和主瓣。
数学表达式
第一个零波束宽度的数学表达式为
$$FNBW = 2 HPBW$$ $$FNBW\:2\left ( 70\lambda/D ight )\:=140\lambda/D$$其中
- $\lambda$ 是波长 (λ = 0.3/频率）。
- D 是直径。
单位
FNBW 的单位是弧度或度。
有效长度和有效面积
在天线参数中，有效长度和有效面积也很重要。这些参数有助于我们了解天线的性能。
有效长度
天线有效长度用于确定天线的极化效率。
定义− "有效长度是接收天线开路端电压幅值与入射波阵面场强幅值之比，与天线极化方向相同。"
当入射波到达天线的输入端时，该波具有一定的场强，其幅值取决于天线的极化。这种极化应该与接收器端子处的电压幅度相匹配。
数学表达式
有效长度的数学表达式为 −
$$l_{e} = \frac{V_{oc}}{E_{i}}$$其中
$l_{e}$ 为有效长度。
$V_{oc}$ 为开路电压。
$E_{i}$ 为入射波的场强。
有效面积
定义 − "有效面积是接收天线的面积，它吸收了大部分来自入射波前的能量，与天线暴露在波前的总面积之比。"
接收时，天线的整个面积都会面对入射的电磁波，而只有天线的一部分接收信号，这部分称为有效面积。
只有一部分接收的波前被利用，因为一部分波会被散射，而另一部分会以热量的形式消散。因此，在不考虑损耗的情况下，利用实际面积获得的最大功率的面积可以称为有效面积。
有效面积用 $A_{eff}$ 表示。
