天线性能衡量标准有哪些
天线是射频和微波设备的关键部件，广泛用于无线电与电视广播、雷达、蜂窝传输及卫星通信等各种应用。天线用于发送和接收无线电波，其收发方式由接收方的设计决定——全向天线在所有水平方向上均等地进行收发；定向天线或高增益天线在指定方向上进行收发。例如，导线、喇叭、开口、阵列、介质棒形式的接收天线用于收集电磁波并从中提取电能。与天线设计相关的重要特性包括增益、辐射效率、孔径、方向性、带宽、极化、辐射方向图、有效长度及谐振。
孔径
天线的接收功率与用于输入信号的圆形区域总面积相关（也称有效孔径），计算公式：天线可用功率（W）=功率密度（W/m2）× 孔径（m2）。天线增益与孔径成正比，而且可通过将电波聚焦于单一方向且同时减小其他方向电波的方式提高增益。因此，孔径越大，增益越高且波束越窄。在大多数情况下，天线尺寸越大，其最大有效面积往往也越大。
方向性
天线方向性用于衡量特定方向上的辐射能量聚集程度，表示为给定方向上的辐射强度与平均辐射强度之比。换句话说，天线方向性表示天线收发时将能量聚集于特定方向上的能力。
带宽
天线带宽是指天线的工作频率范围，以占该频段中心频率的百分比表示。带宽相对于频率为恒定值，不同类型天线具有不同带宽限制。
极化
极化是指电磁波的电场取向，通常描述为椭圆。天线发射的电磁波既可垂直极化，也可水平极化。无线电波的初始极化方式由天线决定。例如，如果电磁波在垂直方向上极化，则其电场矢量为垂直矢量，因此需要垂直天线。圆极化是水平电波和垂直电波的组合结果，其电场矢量绕传播方向圆周转动，每一射频周期转动一圈。
辐射方向图
由于天线的辐射功率并非在所有方向上均相等，因此天线辐射方向图（也称天线极坐标图）便成为快速评估天线响应总体况的重要工具。发射天线的辐射方向图为各种角度下天线辐射功率场强的曲线图。辐射图通常描绘于天线轴平面（E平面）或垂直于天线轴的平面（H平面），单位通常为分贝（dB）。
有效长度
有效长度表示天线的电磁波收发效率，用于确定电波作用于天线开路端口上时产生的感应电压。对于接收天线，有效长度是指产生与发射天线相同的电场，其所需的均匀电流的长度和方向。有效长度，为确定发射天线发射的电波与接收天线之间的极化失配所产生的影响提供了一种有用工具。
天线用于通过传输无线电波的方式，在不需要传输线的情况下，将信息传送至一定距离。对于无线电接收机或发射机而言，天线在无线电与电视广播、蜂窝网络、Wi-Fi设备、雷达与GPS以及遥控设备之间的信号传输中必不可少。天线所收发的无线电波一般可通过调整天线轴的方式得到极化。由于收发设备种类繁多，因此为了满足相应的传输需求，同样存在各种各样的天线类型。
性能指标
天线性能通常由天线增益和天线效率等基本射频指标表征。天线需要以良好的阻抗匹配性能和高辐射性能，覆盖所有目标频率范围。对于接收和发射功能而言，许多天线特性为两者之间的共通特性，从而简化了下文所述各性能指标的测试和测量。例如，计算发射天线的增益比计算接收天线的面积更加有益；类似地，对于大型射电望远镜而言，测量接收功率方向图比测量发射功率方向图更加有益。由此可见，发射与接收功能之间的此类互通性简化了天线的计算和测量。
增益
增益的单位为分贝（dBi），是方向性和电效率方面的性能指标。对于天线而言，增益用于衡量辐射方向图的定向程度——高增益天线的辐射功率更加集中于某一方向；而低增益天线的辐射角度更宽。高增益天线能更大程度上在单一方向传播信号，因此无需提高信号强度便可实现更长的传输距离，但其需要精确朝向接收机。相反，虽然低增益天线的传输距离较短，但无需一定朝向接收机。例如，高增益卫星天线与低增益蜂窝电话内置全向天线之间的对比即属于这一类。
各向同性天线是一种所有方向上信号辐射功率均相等的假设模型，用于作为实体天线增益计算中的比较依据。虽然实际中并不存在具有各向同性辐射方向图的实体天线，但是多种类型的天线在水平面上具有均匀的辐射方向图。在此意义上，天线可根据其应用，分为定向天线和全向天线。
定向天线用于在对应设备的方向上最大程度地提高电磁场耦合程度。此类型天线特别适用于小规模环境，这是因为其可通过调谐实现如下最佳使用方式——聚焦后，信号辐射角度占360度的百分比越小，信号的最大传播距离越远。
由于全向天线在360度半径上进行接收和发射，因此其信号在所有方向上均匀辐射。在设计层面上，尺寸远小于传输波长的天线无法实现高定向性。因此，增益无法衡量天线的整体效率，其仅能确定天线在单一方向上的辐射输出效率。
辐射效率
辐射效率用于确定实现特定性能水平所需的功率，该参数为天线功率效率的有效度量值，表示天线对馈送至端口的功率的利用能力。天线的辐射效率的定义即指的是传递至天线上的功率与天线辐射出的功率的比率。
在理想情况下，天线应该将馈送至其端口的所有功率转换为用于传播至周围空间的辐射电磁能量。然而，在实际应用中，馈送至其天线端口的功率将发生部分损失。此类损失产生的原因包括天线振子与馈电网络之间的不匹配，以及作为天线制造材料的导体的电阻所导致的自然损耗。
由于辐射效率并不涉及辐射方向，因此其可在天线设计中作为衡量蜂窝设备及其他具有全向辐射方向图的设备其所具效率的性能指标。相反，如果天线需要通过在特定方向上进行辐射而实现辐射方向图中具有指向特性的设计，则优先将增益作为其性能指标。目前，越来越多的应用需要全向信号。在这些应用中，辐射效率逐渐成为首选的测试方法。通过辐射效率，可以确定天线周围所有区域的效率和性能。
