弱方向性天線

定義

弱方向性天線是指方向性係數很小的天線。這種線天線的長度一般小於半個波長。例如兩臂遠小於1/4波長的偶極子天線，在包含偶極子軸線的平面上，它的方向性圖呈8字形，如圖1（a）所示，方向性係數為1.5，是弱方向性天線。在中點饋電的偶極子天線，當其兩臂增長時又稱對稱天線，如圖1（b）所示。

天線的方向性

天線向各個方向輻射或接收電磁波相對強度的特性。對發射天線來説，天線向某一方向輻射電磁波的強度是由天線上各點電流元產生於該方向的電磁場強度相干合成的結果。

如果把天線各個方向輻射電磁波的強度用從原點出發的矢量長短來表示，則將全部矢量終點連在一起所構成的封閉面稱為天線的立體方向圖，它表示天線向不同方向輻射的強弱。任何通過原點的平面與立體方向圖相截的輪廓線稱為天線在該平面內的平面方向圖。工程上一般採用主平面上的方向圖來表示天線的方向性，而主平面一般是指包含最大輻射方向和電場矢量或磁場矢量的平面。

不同天線有不同的方向圖。有些天線的方向圖呈現許多花瓣形狀,一般由一個主瓣和若干個旁瓣（或稱副瓣）組成。

用電場或磁場強度來表示輻射強度的方向圖稱為場強方向圖；用功率密度的大小來表示的稱為功率方向圖。在功率方向圖的主瓣中，功率降到主瓣最大值一半的兩點所張的夾角稱為主瓣的半功率點寬度(簡稱主瓣寬度)，用它可以表示天線集中輻射的程度。主瓣寬度越小，表示天線的輻射能量越集中在天線的最大輻射方向。

方向圖中的最大旁瓣(通常是鄰近主瓣的第一旁瓣)與主瓣最大值的比值稱為旁瓣電平，通常用分貝(dB)來表示。例如，在功率方向圖中

另外一個表示天線集中輻射程度的參量是天線的方向性係數或天線增益。向各方向均勻輻射的理想點源天線稱為均勻輻射器並用作比較基準。天線方向性係數的定義是：在總輻射功率相同的情況下，天線在最大輻射方向的輻射功率密度P與均勻輻射器在該方向的輻射功率密度P0的比值，通常以D來表示

天線增益的定義是:在總輸入功率相同的情況下,天線在最大輻射方向的輻射功率密度P與均勻輻射器在該方向的輻射功率密度P0的比值，通常以G來表示

天線的輻射效率η是總輻射功率與總輸入功率之比,所以如果理想均勻輻射器輻射效率為100%，則天線的增益與其方向性係數的關係為G=ηD。

以上內容是對發射天線來説的，但根據互易定理，同一天線如作為接收天線，將具有相同的方向圖和方向性係數。

半波天線

對稱天線的全長為半個波長時，稱為半波天線。半波天線的方向性係數為1.64，也是弱方向性天線。半波天線廣泛地應用於短波通信中。它的兩臂可以是單根導線；也可以由多根導線並聯組成籠狀，稱之為籠形天線，如圖1（C）所示。這種天線有較寬的頻帶。如果將偶極子天線的兩臂向內摺合就構成角形天線，如圖1（d）所示。當兩臂的夾角為90°時，每臂的8字形方向圖相互垂直，因此在天線所在平面上接近無方向性天線。將半波天線的兩臂末端與另一中點短路的半波天線的兩端連接在一起，就構成摺合天線，如圖1（e）所示。這種天線除有較寬的頻帶之杯，由於它的輸入阻抗較半波天線約大四倍，更便於與平衡饋線匹配。偶極子天線的兩臂還可以由單導線演變為平板，如圖1（f）所示。由兩個三角形平板構成的偶極子天線，又稱蝴蝶結天線。這種天線也有較寬的頻帶。為了減輕重量，並減小風力，這些導電板還可改用金屬柵條代替。

磁偶極子

和電偶極子相對應，磁偶極子也是一種弱方向性天線。例如，由單匝線圈構成的環形天線和由多匝線圈繞在磁芯上的磁性天線都是弱方向性天線。磁性天線多用於接收機中。金屬板上開槽相當於磁偶極子，也是一種弱方向性天線。