天线基础-天线增益

射频微波社区2021-11-22 08:28:50

  天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力,这就是天线的方向性。根据方向性的不同,天线有全向和定向两种,而每一种天线的应用领域不同,因为各有所长。


  全向天线:衡量天线方向性通常使用方向图,在水平面上,辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线。全向天线由于无方向性,所以多用在点对多点通信的中心台。


  定向天线:有一个或多个辐射与接收能力最大方向的天线称为定向天线。定向天线能量集中,增益相对全向天线要高,适合于远距离点对点通信,同时由于具有方向性,抗干扰能力比较强。


  天线增益:天线增益是天线的主要技术指标之一,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信号的功率密度之比。

它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现。简单地说,在同等条件下,天线的增益值越高,方向性也就越大,涵盖范围也越广。


表示天线增益的参数有dBd和dBi。

DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;

dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.17。


相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。


天线增益不仅是天线最重要的参数之一,而且对无线通信系统的运行质量也非常重要,增加天线增益,就可以增大某个方向上的信号覆盖范围,或者范围不变,但该范围内的信号强度增强。对于单天线而言,要想提高天线的增益,最简单的办法就是将天线的发射方向进一步缩,就是所谓的缩窄波瓣宽度。


从天线增益角度看,也可以认为不增大单个天线增益,而是增加天线数量,可以获得提高收发天线增益乘积的效果。


Warren Stutzman 推荐了一个实际的天线“供一般性使用是极好的近似”公式:


θBΦB是在两个正交平面内的半功率波束宽度(弧度),波束面积近似等于θBΦB