方向图是天线的远区辐射电磁场可表示为Eθ=E0[e˙（-jkr）/r]f(θ,φ)。

通常，

Hφ=Eθ/η0

式中Eθ是电场强度θ的分量，单位为V/m；Hφ是磁场强度φ的分量，单位为A/m；E是与激励有关的系数；f(θ,φ)称为天线的方向性函数；η0=√(μ0/ε0)=120π是自由空间波阻抗；k=2π/λ是传播常数。因此在距离天线r的球面上，天线辐射场强E可用方向性函数f(θ,φ)表示。用其最大值fmax归一化后称为归一化方向性函数，记为F(θ,φ)。方向性函数分幅度方向性函数、相位方向性函数和功率密度方向性函数。一般很少关心相位分布情况，所以如无特殊说明，归一化方向性函数均指归一化幅度方向性函数。

归一化幅度方向性函数F(θ,φ)=|E(θ,φ)|/|E(θ,φ)|max=f(θ,φ)/fmax

归一化功率方向性函数S(θ,φ)=F(θ,φ)*F(θ,φ)

习惯上，方向性函数用分贝来作为单位FdB=20lg[F(θ,φ)]dB

方向图是方向性函数的图形表示，它可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。辐射特性有辐射强度、场强、相位和极化。通常讨论在远场半径为常数的大球面上，天线辐射（或接收）的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律，并分别称为功率方向图和场方向图。天线方向图是在远场区确定的，所以又叫远场方向图。

方向性函数绘制出的方向图称为归一化方向图，采用无量纲的相对值或分贝表示。方向图有二维和三维方向图。三维方向图分为球坐标三维方向图和直角坐标三维方向图，二维方向图分为极坐标方向图和直角坐标方向图两种。