天線系統

由發射天線和接收天線組成的系統。前者是將導行波模式的射頻電流或電磁波變換成擴散波模式的空間電磁波的傳輸模式轉換器；後者是其逆變換的傳輸模式轉換器。

中文名稱	天線系統
英文名稱	antenna system
定　　義	由發射天線和接收天線組成的系統。前者是將導行波模式的射頻電流或電磁波變換成擴散波模式的空間電磁波的傳輸模式轉換器；後者是其逆變換的傳輸模式轉換器。
套用學科	通信科技（一級學科），無線傳輸與接入（二級學科）

基本介紹

• 中文名：天線系統
• 外文名：antenna system
• 套用學科：通信科技，無線傳輸與接入

歷史

天線的發展過程是和無線電技術的發展緊密聯繫在一起的。各種型式的天線都是為了適應當時提出來的實用要求設計的。

第一副天線是德國的H.R.赫茲在1887年為驗證英國J.C.麥克斯韋提出的有電磁波存在的理論而設計的《>發射天線是相距較近的兩個球，利用兩球間的火花放電產生電磁波。接收天線用環天線。1901年義大利的G.馬可尼第一個採用大型天線實現遠洋通信。實用的第一副T型發射天線採用50根下垂銅線，頂部與水平橫線相連，掛在兩個支撐塔上。

早期無線電的主要套用是長波越洋通信，天線的研製集中在長波波段。長波天線的特點是承載功率大，結構龐大，效率很低。

1925年以後，無線電廣播開始盛行，全向中波天線逐漸發展。最早中波天線，是T形、倒L形和傘形天線。為了克服存在天波干擾衰落產生過調幅失真，又設計出拉線式和自立式的鐵塔天線。這種垂直天線的高度不僅可以做得很高，可將垂直極化波的能量更加集中到沿地面的方向向四周輻射，而且減小了高仰角水平極化波的輻射，削弱了天波衰落的影響，擴大了地波的有效覆蓋面。

1925年前後，發現利用電離層反射可以進行短波遠距離通信，而且需要的功率可以大為減小，於是定向短波天線得到迅速發展。設計了各種型式的水平天線和天線陣，包括同相水平天線、倍波天線和寬頻帶的行波菱形天線等。

雖在1927年左右日本八木和宇田提出了波渠天線（通稱八木天線），直到40年後，隨著振盪源的解決和超短波通信的發展，八木天線才得到發展和套用。早在1888年H.R.赫茲就曾提出過拋物反射面天線的構想，一直到1937年才真正付諸實用。喇叭天線則是在20世紀30年代隨著波導技術的發展而產生的。第二次世界大戰期間，由於雷達技術的發展，微波天線相應得到飛速發展。拋物面天線、透鏡天線、介質棒天線、開槽天線等都在這個時期有不同程度的進展。其中以對拋物面天線的研製尤為突出，包括對照射器的設計、波束掃描和產生賦形方向圖等。

第二次世界大戰結束後，隨著微波接力通信，超短波移動電台，電視廣播和無線電天文等的發展，和散射通信、單脈衝雷達和合成孔徑等技術的興起，相繼出現了寬頻蝙蝠翼電視發射天線，微波中繼潛望鏡天線，準非頻變對數周期天線和等角螺旋天線等。50年代末期，人造衛星、洲際飛彈相繼出現之後，因為軍備競爭的緊迫性和電子對抗的需要，除要求天線有高增益、高分辨力、快速掃描、精確跟蹤等高參數性能外，還要求天線有圓極化、寬頻帶、多功能和適應飛行器需要的共形嵌裝等特性。60年代到70年代初期，天線發展的主要成就有，①大型地球站天線的新建與改進：包括卡塞格倫天線、饋源和主、副反射面的修正，波束波導等技術的套用；②相控陣：由於移相器的改進、電子計算機的套用、遠程警戒快速反應和多目標同時搜尋跟蹤等要求，得到了很大發展；③許多具有典型代表意義的大型射電望遠鏡。此外在小口徑天線方面，如載入天線、返射天線、有源天線以及飛行器（包括飛機、火箭、飛彈、衛星）上的天線也在這個時期取得重要的發展。

70年代，隨著無線電技術向毫米波、亞毫米波以至光波方向發展，微帶天線、表面波天線、共形陣和反射面天線的頻率復用、正交極化、近場測量、多波束和偏焦偏置以及陣列天線的信號處理、合成孔徑和自適應天線等也都受到重視和得到相應發展。

80年代，天線發展的動向除在開拓的波段繼續對天線的型式和性能進行探索和改進之外，大量的研究工作逐漸轉向對瞬變電磁波的發射與接收、目標的散射與逆散射、電磁場邊值問題的解法、特殊媒質中天線的輻射與散射等問題的研究。

定義

將導行波模式的射頻電流或電磁波變換成擴散波模式的空間電磁波的傳輸模式轉換器，及其逆變換的傳輸模式轉換器。作為導行波一擴散波模式轉換用的稱發射天線，作為擴散波一導行波模式轉換用的稱接收天線I除發射天線的功率承載能力和電壓承受能力遠大於接收天線外，兩者均可掉換使用，且天線基本特性參數不變，稱此為互易定理。天線另一重要作用是對電磁波能量的集中，即在作發射天線時向發射方向集中能量，同時減少其他方向的能量；作接收天線時，則可從接收方向的來波中截獲更多能量，而對其他方向的來波則以相位抵消方式減少輸入能量。此即天線的方向性。與無方向性天線相比，能量集中的增大倍數稱為天線的增益。天線方向性的延伸涵義是非通信方向的負增益（衰減），可用以描述天線的另一相關性能指標，即發射天線的旁瓣（干擾）輻射抑制度或接收天線的非通信方向的來波干擾抑制度。

分類

可以按工作性質分為發射天線與接收天線兩類。可以按用途分為通信天線、廣播天線、雷達天線等等。也可以按波長分，長波天線、中波天線、短波天線、……。以上分類方法均存在一物兩屬的缺點。比較完善的科學分類方法是按天線的原理和結構特徵劃分為線天線與面天線兩大類。線天線是由線徑遠小于波長的導線組成，導線的長度比橫截面大得多，並可與波長相比。這種結構難於在微波段實現，增益遠低於面天線。一般用於長、中、短波和超短波。面天線則由整塊金屬板或導線柵格組成天線的反射面。它的面積比波長的平方大得多，增益遠高於線天線。這種結構卻難於在長、中、短波段實現。線天線的支撐一般為桿式或塔式，面天線的支撐為塔式或台式。