介紹無線電通信天線增益的計算

增益是指：在輸入功率相等的條件下，天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

可以這樣來理解增益的物理含義 ------ 為在的距離上的某點處產(chǎn)生大小的信號，用理想的無方向性點源發(fā)射天線， 100W 的輸入功率，而用增益為 G = 13 dB = 20 的某定向天線發(fā)射天線時，輸入功率只需 100 / 20 = 5W 。換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

半波對稱振子的增益為 G=2.15dBi。4 個半波對稱振子沿垂線上下排列，構(gòu)成一個垂直四元陣，其增益約為 G=8.15dBi( dBi 單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源 )。    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

以半波對稱振子作比較對象，其增益的單位是 dBd 。
半波對稱振子的增益為 G=0dBd （是自己跟自己比，比值為 1 ，取對數(shù)得零值。）垂直四元陣，其增益約為 G=8.15 – 2.15=6dBd 。     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

天線增益的若干計算公式    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

1）天線主瓣寬度越窄，增益越高。對于天線，下式估算其增益：
G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}
式中， 2θ3dB,E與2θ3dB,H分別為天線在兩個主平面上的波瓣寬度； 
32000 是統(tǒng)計出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

2）對于拋物面天線，下式近似計算其增益： 
G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2} 
式中， D 為拋物面直徑； 
λ0為中心工作波長； 
4.5 是統(tǒng)計出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 
   <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

3）對于直立全向天線，有近似計算式 
G（dBi）=10Lg{2L/λ0} 
式中， L 為天線長度； 
λ0 為中心工作波長；
關(guān)于天線的db, dBi，dBd等單位
有些朋友往往比較混淆這些單位，dB取的都是以對數(shù)值為基礎(chǔ)的。
   <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

(1)dB，這單純是一個值，也說A比B的值的對數(shù)。常常用于說A比B高或低多少dB, 但是單獨說A的增益是多少dB，是不合理的，我們不知道B是什么。只是我們許多同好有時簡省就口頭說多少dB了，但這樣是不夠確切的，不過常常也就將錯就錯，默認理解為dBi吧，要么您就再問問清楚。    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

(2)dBd，這是有標準參考值的，即B規(guī)定為自由空間的半波偶極子天線，這樣A與B的值比起來就有來統(tǒng)一的參照物，您告訴同好天線10dBd,他就明白您的天線比半波偶極子天線在主輻射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

(3)dBi，單位的含義了點，但是它最能表達環(huán)境的比值單位，這里參照物B是以點源振子（不存在此物，可以看作是波長很短的一小段振子，或叫微分段吧），在標準的定義中點源振子應(yīng)該是理想球狀的全方向性輻射，與dBd就有的數(shù)學(xué)關(guān)系了， 即 1dBd=2.14dBi。 然而上絕大多數(shù)的天線都會受安裝高度的影響，其中最重要的地面影響，地面的鏡像作用，常常使波束形狀改變，在某些方向常常會高出2-5dB。到這里您應(yīng)該明白19dBi了吧。 許多正規(guī)的天線產(chǎn)家常常喜歡用dBi來標天線的增益值，他們通常都會表明安裝高度或?qū)�標出�?shù)值的計算方法，他所生產(chǎn)的大家通常知道的安裝環(huán)境，如車頂載天線，往往省略說明。    <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

發(fā)射功率與增益

無線電發(fā)射機輸出的射頻信號，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接收下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機。在無線網(wǎng)絡(luò)的工程中，計算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線的輻射能力非常重要。
Tx是發(fā)射（Transmits）的簡稱。無線電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內(nèi)的能量，通常有兩種衡量或測量標準：     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

功率（W） － 1瓦（Watts）的線性水準。
增益（dBm） － 1毫瓦（Milliwatt）的比例水準。
兩種表達方式可以互相轉(zhuǎn)換： 
dBm = 10 x log[ 功率 mW] 
mW = 10 [ 增益 dBm / 10 dBm] 
在無線系統(tǒng)中，天線被用來把電流波轉(zhuǎn)換成電磁波，在轉(zhuǎn)換過程中還可以對發(fā)射和接收的信號進行“放大”，這種能量放大的度量成為 “增益（Gain）”。 天線增益的度量單位為“dBi”。     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

無線系統(tǒng)中的電磁波能量是由發(fā)射設(shè)備的發(fā)射能量和天線的放大疊加作用產(chǎn)生，度量發(fā)射能量最好同一度量－增益（dB），例如，發(fā)射設(shè)備的功率為100mW ，或 20dBm；天線的增益為10dBi，則： 
發(fā)射總能量＝發(fā)射功率（dBm）＋天線增益（dBi） 
＝ 20dBm ＋ 10dBi 
＝ 30dBm 
： ＝ 1000mW 
＝ 1W 
在“小功率”系統(tǒng)中每個dB都非常重要，特別要記住“3dB法則”。 
每或降低3dB，意味著一倍或降低一半的功率： 
-3 dB = 1/2 功率 
-6 dB = 1/4 功率 
+3 dB = 2x 功率 
+6 dB = 4x 功率     <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。

例如，100mW的無線發(fā)射功率為20dBm，而50mW的無線發(fā)射功率為17dBm，而200mW的發(fā)射功率為23dBm。   <<容源電子網(wǎng)論壇正式上線，為朋友們建立一個友好互動交流平臺，歡迎大家去論壇和朋友們一起分享、學(xué)習(xí)電子技術(shù)。對本文有什么疑問請直接到論壇相應(yīng)欄目發(fā)貼求助。