天线增益简介

时间 2019-11-20

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天线增益简单的说就是天线集中信号的能力（天线不会放大信号），定向天线增益通常大于全向，天线的半功率角越小天线增益越高，就像一个和手电筒聚光能力同样，把光线聚到一条线就是说增益高，若是不光能力很差则光线是一大片就是说增益低，
固然汇集信号的能力要有一个对比的参照物了，若是用dBd表示则表示天线与振子相比较，若是用dBi表示与电源相对比。
不要想得太复杂了。感性的理解一下就行了。网络

答：
一、增益是用来表示天线集中辐射的程度。其在某一方向的定义是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益通常与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。增益的单位用“dBi”或“dBd”表示。
二、 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。通常来讲，增益的提升主要是依靠减小垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。天线增益对移动通讯系统运行极为重要，由于它决定蜂窝边缘的信号电平。增长增益就能够在一肯定方向上增大网络的覆盖范围，或者在肯定范围内增大增益余量。
    能够这样来理解增益的物理含义 ------ 为在必定的距离上的某点处产生必定大小的信号，若是用理想的无方向性点源做为发射天线，须要 100W 的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线做为发射天线时，输入功率只需 100 / 20 = 5W 。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来讲，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。
    半波对称振子的增益为 G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为 G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源 )。若是以半波对称振子做比较对象，其增益的单位是 dBd 。半波对称振子的增益为 G=0dBd （由于是本身跟本身比，比值为 1 ，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为 G=8.15–2.15=6dBd 。
    对于水平极化方式的天线来说，一般以一个半波水平放置的偶极子天线为标准天线，其增益为0dB（实际指dBd）。调频二偶极子反射板天线的增益经过计算和实验数据，其结果基本一致。相对于半波偶极子天线的增益最高只能作到7.5dB。当天线在进行组阵时，天线系统增益为7.5dB。计算推论以下：总功率在一层四面分配时，天线功率将损失6dB，此时天线增益为7.5-6.5=1.5dB；再根据天线层数增长一倍时天线系统增益将增长3dB的原理，所以两层天线增益就为1.5+3=4.5dB；当天线层数为四层时，天线系统增益就为1.5+3+3=7.5dB，故四层四面调频二偶极子板天线系统增益也只能作到7.5dB。
    若天线为全波长二偶极子板天线时，其单片天线增益能够作到8-8.5dB，四层四面分配组阵时，其单片天线增益为8-8.5dB。

目前使用的天线增益，通常在0dBi到20dBi之间
室内：通常采用0 - 8 dBi增益的天线
室外：通常采用9 - 18 dBi增益的天线
高速公路：通常采用20dBi增益的天线

天线增益的若干计算公式

1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于通常天线，可用下式估算其增益：
   G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}
   式中， 2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；
   32000 是统计出来的经验数据。

2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
   G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2}
   式中， D 为抛物面直径；
   λ0为中心工做波长；
   4.5 是统计出来的经验数据。

3）对于直立全向天线，有近似计算式
   G（dBi）=10Lg{2L/λ0}
   式中， L 为天线长度；
   λ0 为中心工做波长。