孔径天线

孔径天线包括：
*开放式波导辐射器
*喇叭形（horn）与其他形状的波导辐射器
*喇叭形反射器天线

孔径天线的响应场型与孔径所产生的「远场绕射（far field diffraction）」场型相同。远场场型的近似角宽度是θ = λ/D。一个孔径天线的模型是：在一个无限导电或吸收平面上有一直径D的孔径，且有一平面波由一侧射入。绕射场型越过很大的距离投射在平行面上，将会有一个中央点，其直径是由场型的角宽度公式决定。此模型如下图所示。
 　

这是假设孔径的照射度是平均分布的（uniform）。更精确地说，远场场型是分布在孔径各处的电场之傅立叶变换，并且考虑到孔径平面各处之振幅及相位的变动。

一个波导管的开口端变成了一个非常高效率的辐射器，如下图。
 　

增加孔径的大小（改变喇叭形状）可以增加波导天线的增益。圆形喇叭也被使用。参见下图。
 　

利用圆形极化器可制作一个圆形的喇叭天线，它可以辐射圆形的极化场型。
 　

这个装置使用一个传输型极化器，把在长方形波导管中的线性极化，在正方形波导管输出端转换成圆形极化。极化器结合了一种转换功能，从输入的长方形波导管（线性极化）转换成在 45° 位置的正方形波导管。两个相等且互相垂直的线性极化波，在正方形波导管内发射；经由设定波导来使其中一个波有不同的相位速度，一个 90°相位关系在极化器全长四周被建立起来。现在它就具有圆形极化场型，且从圆形喇叭中辐射出去。

如下图所示是一个有趣的天线之横切面，是将一个喇叭天线当成一个抛物面反射器（parabolic reflector）的一部份。
 　

反射器的每一面被包在喇叭天线的延伸面里（在上图中，开口大的部位），变成类似盘子（dish）的形状，导致天线的旁波（side lobe）变得很小。Penzias与Wilson就是利用这种天线在贝尔实验室里，观察宇宙的背景微波（并赢得诺贝尔奖）。

下面列出了各式天线的近似指向性（增益）和远场边界以供参考：
 　

反射器天线

反射器天线包括：
*平面反射器
*抛物面反射器
*球形反射器（例如： Arecibo）
*多波束（multibeam）反射器天线
*使用电流天线做为反射器

可将一个电流天线（例如：一个双极天线）放在一个导电平面前，来产生一个定向天线。 当间距为 0.1-0.3λ 时，一个 λ/2 双极天线的增益大约是 6 dB（这是 6 dBd的意思，也就是 8 dBi ，因为一个双极天线的增益是 2 dBi）。

 
一个角落反射器（corner reflector）增加了增益值。当双极天线的间距为 0.5λ时的增益是 10 dBd；而当间距是 1.5λ时，增益是 13 dBd。利用抛物面圆柱状的反射器可以得到额外的增益，这种抛物面圆柱状的天线经常在移动电话基地台见到。
 
抛物面反射器天线

曲面的反射器，特别是抛物面反射器可提供更大的增益。抛物面反射器天线的增益 ，本质上是与同直径之孔径天线相同的。
 　

上图显示了在设计抛物面天线时，所需面对的取舍问题：弧面对应的夹角和馈线的指向性。如果给定一个直径与焦距长度，对弧面直径Ｄ所对应的夹角而言，此馈线场型太宽了，将造成能量大量溢出，导致增益减少且天线温度增高。反之，如果所对应的夹角大于馈线的「半功率波束宽度（Half Power Beam Width；HPBW）」，将会导致照射度不一致，且在边缘部位会逐渐减弱，并伴随着辐射效益与增益的损失。

理想的做法是，将馈线的指向性和抛物面天线所对应的夹角相互匹配，这就是抛物面反射器的比率公式 f/D。因为减少能量的溢出量，故它可能会降低 T 多过于降低 G，因而增加了 G/T值，常见的选择是在抛物面天线的边缘，降低照射度10 dB。
 
反射器馈线的结构

反射器必须在天线的焦点处提供讯号，其方法是利用任何的电流式或孔径式的辐射器。馈给的位置可以在主焦点处，或者在那儿可以有一个副反射器，用来减少屏蔽（blockage）之所需以及免除要在焦距处支持馈线的复杂度。实际的馈给位置是位在抛物面的中央，最大的优点是减少馈线的损失，并支撑重量。

有两种可行的副反射器结构：Cassegrain结构是在焦距前使用一个凸面副反射器；而Gregorian结构是在离焦距很远的地方使用一个凹面副反射器。提供无线望远（radio telescope）用途的天线则常使用Newtonian结构，它在焦距处放置一个小反射器，并将馈线置于主反射器的侧边。

反射器天线的馈给位置可能会偏移到抛物面区段的侧边，它的优点是减少屏蔽，并降低因能量溢出而产生的噪声。
 
拋物线增益在表面粗糙处降低

代表因表面粗操而使增益损失的方程式，是Ruze公式。一个完美的抛物面天线之效能可以下式表示：

 ，这里的σ是表面粗操度的均方根值（rms），而λ是波长。

Kraus使用不同的方法，获得相似的结果：

kg = cos2(4πσ/λ)

当你希望抛物面天线达到其最大可能效能的 90% 时，可利用这些方程式。反射器的表面须要有一个大约 λ/40 或更小的均方根误差。λ/10 的均方根误差将会降低增益至大约21%（-6.9 dB），这是以理论最大值来计算。
 
多波束反射器

在没有失去大量的指向性之下，抛物面天线的馈给位置是不能偏移的。然而，若馈给位置是用来去除球形像差（aberration），以恢复增益时，球形反射器可以被使用。在波多黎各Arecibo天文观测站（参见http://www.coseti.org/arecibo.htm ）的300公尺巨型碟形天线就是使用这种方法聚焦的。它是一个有趣的反射器天线，它的一面是抛物面、另一面是球形，所以它有许多个馈给位置，对应到许多卫星形成多波束（multiple beam）。 
 
阵列天线

辐射元素的数组包括：
*驱动式双极数组（对数周期双极数组与相位数组）
*寄生式双极数组（八木－宇田数组）
*多极（multipole）槽型数组

辐射器的数组利用其个别元素，可以产生大量的增益。数组的增益是数组因素与元素增益的乘积。很多数组是在一个假设下设计的，此假设是：馈给系统导致每一个元素都有一个规定的电流与相位。这通常忽略了邻近双极元素之间的相互阻抗之影响。前面已谈过可用四分之一波长的电线来馈给每一个元素，以致它们的电流都相等。然而，使用一般的馈给法，想要得到极大的相位差是很困难的。

下图是两个半波双极的相互阻抗实例：
 　
 
双极的垂直共线性数组

共线性双极数组（collinear dipole array）广泛地应用在单点对多点通讯上，双极的数组沿着垂直轴排列，提供集中于水平轴的场型，同时覆盖360°的区域时。下图表示半波双极数组在不同相角馈给，所产生的辐射场型。