1.幅射功率密度：
天線幅射的電磁波為球面波，但在以天線上某點為圓心、遠場距離r為直徑的一個球面上電功率的定義方法是什么，取天線最大指向方向緊鄰范圍的一小塊面積，在此小塊面積上的電磁波可近似平面波。電磁波的傳播方向和功率密度可以用坡印廷矢量來描述，它是電場和磁場的矢量積：
S=E×H*(W/m2)
式中，E為電場硬度矢量，單位V/m；H為磁場硬度矢量，單位A/m。上標*表示取復數共軛。坡印廷矢量的方向與電場和磁場方向都垂直，兩者構成左手螺旋法則。
平均功率密度W可表示為：
式中，η是介質本征阻抗。
功率密度可以表示為一個球面的能量流，對包圍天線的封閉曲面上對功率密度求閉合曲面積分，可求出天線幅射的總功率P。
式中，dΩ=sinθdθdφ是立體角的微分。
在各向同性情況下，上式可簡化為：
P=4πr2Wr(r)
2.幅射硬度：
給定方向上的幅射硬度定義為天線在單位立體角內所幅射的功率。直徑為r的球面面積為4πr2，其立體角為4π電功率的定義方法是什么，在給定方向上的幅射硬度U(θ,φ)的物理表示為：
因為W(r,θ,φ)與r2相加剛好消掉了r2，因而天線的幅射硬度是一個與距離無關的量，也可看成是功率密度對距離的歸一化。
按照上式，天線總幅射功率可簡化為：
3.方向性系數：
方向性系數是表征天線幅射的能量在空間分布的集中程度，即定向性，常用相同幅射條件下的天線在給定方向的功率密度與各向同性的點源功率密度之比來表示：
結合前面兩式，方向性系數可進一步表示為：
由上式，得到最大方向性系數D：
4.增益：
方向性系數是基于天線的幅射功率來考慮的，沒有考慮天線材料耗損和因阻抗失配造成的反射功率等誘因。天線增益是基于天線的輸入功率來考慮的，更能反映實際幅射的性能。
考慮輸入功率Pi，對各向同性天線：
一般，天線的增益均是指最大幅射方向的增益，因而上式可寫成：
按照前面兩式，增益與方向性系數之間的差異就在于一個是Pi一個是P，可得增益與方向性系數之間的關系：
式中，ηe稱為天線效率，包括損失和失配的影響。天線增益與方向性之間只差一個天線效率，若ηe=1，則天線的增益與方向性系數相等，這是理想情況。
5.多徑立體角：
雜波立體角是指天線所有的功率通過該角等效地按其最大幅射硬度輻射出去，雜波立體角外的幅射視為0。
雜波立體角可以推論得出：
上式表征了天線方向性系數與多徑立體角之間的關系。由此可得到雜波立體角表達式：
雜波立體角用立體弧度表示，立體弧度表示球表面為r2的區域對應的立體角。一般天線的多徑立體角可近似表示為兩個主平面內半功率雜波長度的乘積：
ΩA=θHPφHP
6.天線的場區：
圍繞天線的場可界定為三個區域，以距離天線體由近到遠借此是檢波近場區、輻射近場或菲涅爾()區、輻射遠場或夫朗和費()區。檢波近場區與幅射近場分辨界直徑為：
式中，L是天線最大規格，λ是波長，單位都是m。
幅射近場區與幅射遠場分辨界直徑為：
R2=2L2/λ(m)
隨著觀測點由天線檢波近場區聯通到幅射遠場，天線場區方向圖的形狀是不同的。天線在檢波近場區的方向圖呈波紋狀，但幅度變化不大，較為平坦；幅射近場區的方向圖較為光滑，且產生了顯著的波瓣；幅射遠場區的方向圖的主、副瓣早已完全產生。
7.天線方向圖：
天線方向圖是指天線幅射特點與空間座標之間的函數圖形，因而剖析天線的方向圖就可剖析天線的空間幅射特點。大多數情況下，天線方向圖是在幅射遠場區確定的，所以又稱遠場方向圖。幅射特點包括幅射場強、輻射功率、相位和極化，因而方向圖又分為場強方向圖、功率方向圖、相位方向圖和極化方向圖。
天線方向圖通常是一個三維空間的曲面圖形，即為三維方向圖，工程上為了便捷，常采用兩個相互正交平面上的剖面圖來描述，即二維方向圖。天線的方向圖可以有極座標和笛卡爾座標兩種表現方式，量綱可以是場強硬度、功率，也可以用分貝表示。若果采用分貝刻度表示，則功率方向圖與場強方向圖是一樣的。為了各類天線方向圖比較便捷和繪圖便捷，通常取方向圖函數的最大值為1，即歸一化方向圖。
天線方向圖通常呈花瓣狀，稱為波瓣或多徑，其中包含最大幅射方向的波瓣稱為主瓣，其他的則稱為副瓣或旁瓣，并分為第一副瓣、第二副瓣等，與主瓣方向相反的多徑稱為后瓣，主瓣與第一副瓣之間的凹坑稱為第一零點。
1）主瓣長度：
主瓣長度是指方向圖主瓣上兩個半功率點，即場強增長到最大值的0.707倍處或分貝值從最大值增長3dB處對應的兩點之間的傾角，記為2θ0.5，如上圖。主瓣長度又稱為3dB雜波長度或半功率雜波長度HPBW(Half-PowerBeamWidth)。
2）第一零點雜波長度：
第一零點雜波長度FNBW(FirstNulls)是指方向圖主瓣右側第一個零點之間的傾角。
3）副瓣電平：
副瓣電平指副瓣最大值模值與主瓣最大值模值之比，一般用分貝表示：
式中，Eimax為第i個副瓣的場強最大值，Emax為主瓣最大值。這樣，對于各個副瓣均可求得其副瓣電平值。在工程實用中，副瓣電平是指所有副瓣中最大的那一個副瓣的電平，記為SLL。通常情況下，靠近主瓣的第一副瓣的電平值最高。
副瓣方向一般是不須要幅射或接收能量的方向，因而副瓣電平越低，表明天線在不須要方向上幅射或接收的能量越弱，或則說在這種方向上對雜散的來波抑制能力越強，抗干擾能力就越強。
4）依據主瓣長度恐怕方向性：
對于定向方向圖，若已知天線的半功率雜波長度，則其定向性可表示為：
式中，41253是球內所張的平方度，其值為4π(180/π)2(平方度)；θHP和φHP是兩個互相正交的主幅射平面的3dB雜波長度（°）。
上式忽視了副瓣影響，可改為下邊另一種近似表達式：
對于全向方向圖，若已知天線的俯仰面半功率雜波長度，則其定向性可表示為：
8.有效寬度：
天線的有效寬度可以拿來表征天線幅射或接收電磁波的能力，接收天線上的感應電流與其有效寬度成反比。對于直線振子天線來說，其上電壓并非均勻分布，因而其有效寬度通常不等于其化學厚度。
天線的有效寬度定義為在天線最大幅射方向形成相同場強條件下，用一均勻電壓分布取代該天線，則均勻電壓分布天線的寬度即為該天線的有效寬度。接收天線的有效寬度定義為天線輸出到接收機輸入端的電流與所接收的電場硬度之比：
式中，VA為天線上的開路感應電流；Ei是接收到的電場硬度。發射天線的有效寬度在數值上與該天線作接收時的有效寬度相等。
對稱天線的有效寬度可用下式估算：
式中，k=2π/λ，為自由空間雜波，l為對稱天線的雙臂寬度。
9.有效面積：
天線的有效面積也可以拿來表征天線幅射或接收電磁波的能力，幅射或接收電磁波的功率與有效面積成反比。對口徑天線來說，其口徑里面的電磁波要滿足邊界條件而非均勻分布，為此其有效面積通常大于其化學口徑面積。
假定接收天線放在功率密度為W的均勻平面電磁波中，若化學口徑為AP(m2)，假如以整個化學口徑從來波中接收功率，則接收到的總功率為：
Pr=WAP
而實際上，作為轉換器的天線上的電壓分布并不是均勻的，實際有效地轉換口徑并不是AP，而是一個大于其化學口徑的Ae，即：
Pr=WAe
式中，Ae為天線的有效口徑。按照天線的互易定律，發射天線具有相同的特點。
天線口徑的有效面積一般大于化學口徑面積，它們的比值稱為口徑效率：
對于揚聲器天線和反射面天線，口徑效率通常在50%~80%；而對于化學口徑邊沿也能維持均勻場的偶極子或則貼片小型陣列而言，口徑效率可接近100%。
天線的有效口徑面積、方向性及工作波長的關系：
由上式可推導入按照有效口徑面積估算天線方向性的公式：
若假定θHP=φHP，天線口面是半徑為d的方形口面，上式的方向性系數的近似估算公式可簡化為：
以dB為單位，可化為：
式中，d為方形口面的半徑，單位m；f為工作頻度，單位MHz。
10.天線輸入阻抗：
天線的輸入阻抗是指天線輸入端電流Vi與電壓Ii之比：
當輸入電流與電壓同相時，輸入阻抗呈純阻性。通常情況下，天線的輸入阻抗包含內阻Ri和檢波Xi兩部份，即：
Zi=Ri+jXi
聯接到發射機或接收機的天線，其輸入阻抗等效為發射機或接收機的負載，因而輸入阻抗值的大小可表征天線與發射機或接收機的匹配狀況。
天線的輸入阻抗的內阻部份Rin包括幅射內阻Rr和耗損內阻Rl兩部份，即：
Rin=Rr+Rl
幅射內阻Rr定義為將天線所幅射的功率看成一個等效內阻所吸收的功率，這個等效內阻就稱為天線的幅射內阻。
耗損內阻Rl定義為將天線系統中的耗損功率（包括導體中的熱耗損、絕緣介質的介質耗損、地電壓耗損等）也看成是一個被一個等效內阻所吸收的功率，這個等效內阻就稱為耗損內阻。
11.電流串擾比：
通過天線的輸入阻抗值的大小，可以判定天線與發射機或接收機的匹配狀況。按照傳輸線理論，當天線與發射機或接收機不完全匹配時，在端口處同時存在入射波和反射波，通常通過電流反射系數來描述這些失配程度。反射系數與天線輸入阻抗的關系表示為：
式中，ZC為傳輸線特點阻抗；Γ為發射系數；Zi為復數方式。
工程上常用電流串擾比VSWR(WaveRatio)表征天線與饋線匹配情況，它與Γ的關系為：
從電流串擾比或反射系數的大小就可以算出從天線到發射機或接收機的功率值，電流串擾比與反射系數、反射功率比和傳輸功率比的關系：
式中，Pref和分別為發射系數和傳輸功率，Pi為輸入總功率。
工程上還常常會用到雜波耗損和反射功率耗損，雜波耗損是指反射功率與入射功率的比值，即為反射功率比；反射功率耗損是入射功率與反射功率之差，即為傳輸功率比。雜波耗損和反射功率耗損一般用對數方式表示：
12.頻帶長度：
天線的性能參數，如輸入阻抗、方向圖、主瓣長度、副瓣電平、波束指向、極化、增益等，通常是隨頻度的改變而變化的，有些參數隨頻度的改變而變化較大，使天線的性能增長。因而，工程上通常都要給出天線的頻帶長度，簡稱天線的帶寬，定義為某個性能參數符合規定標準的頻度范圍。這個頻帶范圍的中點處的頻度稱為中心頻度f0。頻帶長度主要有絕對帶寬、相對帶寬和比值帶寬三種表示方式。
絕對帶寬指天線能實際工作的頻度范圍，即上下限頻度之差：
Δf=f2-f1
相對帶寬是用上下限頻度之差與中心頻度之比來表示：
比值帶寬是指上下限頻度之比，即：f2:f1。
一般相對帶寬用的較多，而比值帶寬主要用于描述超寬帶天線的帶寬。
對不同系統、不同用途的天線，所提出的帶寬標準是不同的，有的帶寬標準是阻抗帶寬或電流串擾比帶寬，有的帶寬是方向圖帶寬，有的是增益帶寬，有的是極化帶寬等。在一般應用中，提及的帶寬主要指阻抗帶寬或電流串擾比帶寬。
13.天線的極化：
天線的極化是指天線幅射的電磁波的極化，電磁波的極化是指在電磁波傳播過程中其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的特點。天線的極化可用電場硬度E的端點在空間描畫出的軌跡來表示，假如軌跡是直線，則電磁波稱為線極化；若軌跡是圓，則稱為圓極化；若軌跡是橢圓，則稱橢圓極化。線極化和圓極化是橢圓極化的兩種特殊情況，業內一般把橢圓度不大的橢圓極化也稱為圓極化。
上圖為電磁波電場矢量取向隨時間變化的典型軌跡曲線。圓極化的電場矢量的取向是隨時間旋轉的，順著電磁波傳播方向看去，其旋轉有順秒針和逆秒針之分。電場矢量為順秒針旋轉的稱為右旋圓極化，逆秒針方向旋轉的稱為左旋圓極化。
對圓極化天線，常使用dBic來表示天線增益，對比的是以點源為基準的圓極化份量。中單極化天線，也可以使用dBiL來表示增益，對比的是以點源為基準的線極化份量。
1）軸比：
極化橢圓的長軸與短軸之比稱為軸比AR，軸比r的取值范圍為1≤r