天线在电磁波（EM）的传输与接收过程中扮演着核心角色。它能够因时变信号，如正弦波形，所引起的时变电场而辐射出电磁波。天线的形状和尺寸多样，但本质上都是用于发射与接收无线电波的金属构造。即便是在高频段，即便是较短的线段，也能发挥天线的作用。
天线主要分为两大类：(1) 定向天线，(2) 全向天线。
定向天线主要在特定方向上传递能量，比如碟形天线常用于卫星通信和雷达系统。与之相对，全向天线则向四面八方发射电磁波能量。实际上，构建一个真正的全向天线相当困难，但像偶极子（或单极子）天线这样的设备，尽管并非完全全向，仍可被视为全向天线。这类天线广泛应用于广播领域，比如电视和广播电台的信号传输。
总体来说，天线包括下面几种重要的参数：
天线波束模式
天线半功率波束宽度（HPBW）
主瓣功率对第一旁瓣功率比
主瓣功率与非主波瓣功率（所有旁瓣功率）之比
天线阻抗
天线回波损耗
天线带宽
天线增益，和天线极化
天线波束模式展示了信号功率或幅度的角度依赖性。在此，我们采用方位角和俯仰角来描述这些角度。方位角是以水平面为基准，通过设定一个参考方向（如北方）来确定的角度，其与地球平面平行。而俯仰角则是相对于水平面定义的角度，该水平面垂直于方位角所在的平面。下图中详细展示了这些角度。 天线波束模式通常是天线形状，尺寸和频率的函数。
图1： and .
如图所示，一般情况下，波束图案是由主瓣、若干旁瓣以及零点构成的。我们通常期望信号能够在主瓣所指的方向上传播。因此，旁瓣的存在是不理想的，需要对其进行降低。图9.2展示了定向天线的波束方向图。而理想状态下的全向天线波束图案则用球体来表示。
图2： beam . AF, array .
HPBW
鉴于图1中y轴所展示的是相对于主瓣峰值归一化的信号强度，若跨越1/sqrt(2)界限并观察波束图，便能够确定HPBW的位置。所谓的“半功率”是指输出功率减少至其频带中值的一半。这一点可以通过审视以下公式来领会。
and
其中，P2代表输出功率，而P1则表示输入功率。
V2代表输出，而V1则指代输入。
因此antenna是什么意思，HPBW亦被称作3dB波束宽度。换言之antenna是什么意思，这指的是两个天线方向图上的点之间形成的角度间隔，即方位角或仰角，此时功率降至其峰值的一半。仰角则是以天线在xy平面上的投影为基准进行测量的。
主瓣与第一旁瓣功率之比
该参数所指为最大旁瓣与主瓣功率之比，通常情况下是指第一个旁瓣与主瓣的功率比。为了减少无线通信系统中的干扰现象，我们期望将这一比值降至最低。以蜂窝通信系统为例，为了减少用户之间的干扰，我们倾向于采用定向天线，并将天线的主瓣对准目标用户。然而，这些天线产生的旁瓣也可能引发干扰。自适应天线能够将主瓣对准目标用户，同时调整至干扰用户的零点位置。
非主瓣功率（全侧瓣功率）与主瓣功率之比
这是定向天线的一个显著特点，它反映了该类型天线抑制旁瓣的能力。相较于仅以第一旁瓣与主瓣功率比作为衡量标准的方法，定向天线测量方法更具优越性，这是因为它全面考量了所有旁瓣的功率输出，从而能够评估出可能的最大干扰电平。
此参数反映了天线的等效阻抗特性。类似于其他传输媒介（如电缆、波导等）以及各类电路元件，天线能够通过电容器、电感器和电阻器的组合进行有效的建模。
图3：戴维宁等效
图4：
天线阻抗能够反映其特性。一般来说，元件的阻抗并非固定不变，而是会随着频率的改变而有所变动。在电路理论领域，我们知道，当负载阻抗ZL与电路阻抗Z相匹配时，戴维宁电路能够实现能量的最大传递，如图3所示。由于Z和ZL都受到频率的影响，因此我们只需针对特定频率来调整天线负载的匹配。
在发射设备的一端，天线与信号发射源相连接，如图9.5中所示。确保天线阻抗与信号源相匹配极为关键，这样做是为了确保信号能够从源端到天线端实现最大功率的传输。我们通常在天线接口（记作Z a）处观察其阻抗值。在图9.5中起步网校，Z 0代表的是传输线路（比如连接电缆）所具有的特性阻抗。
若阻抗未能实现良好匹配，能量传输将无法达到最高效率。此类情况下，能量可能会发生反射，进而引发传输线路上的干扰及不期望的驻波现象。这些现象会降低功率转换的效率。正如我们之前所述，天线的阻抗会随着频率的改变而变化。因此，天线只能在特定的频率范围内实现正确的匹配。
