天线基本知识大全

（3） 增益 

增益是指：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。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。 可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号。

如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20的某定向天线作为发射天线时，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说，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 = 2.15 dBi ; 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 = 8.15 dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源) 。

如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd 。半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，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 = 6 dB。

（4） 波瓣宽度 

方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。

参见图1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称 波束宽度 或 主瓣宽度 或 半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。
 
还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角，见图1.3.4 b . 


（5）前后比 

方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F / B 的计算十分简单--- F / B = 10 Lg {（前向功率密度） /（ 后向功率密度）}
 
对天线的前后比F / B 有要求时，其典型值为 （18 --- 30）dB，特殊情况下则要求达（35 --- 40）dB 。


（6）天线增益的若干近似计算式 

1） 天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： 
G（ dBi ） = 10 Lg { 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（ dB i ） = 10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2} 
式中， D 为抛物面直径； 
λ0 为中心工作波长； 
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 ） = 10 Lg { 2 L / λ0 } 
式中， L 为天线长度； 
λ0 为中心工作波长； 

（7）上旁瓣抑制 

对于基站天线，人们常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向图中，主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制 。基站的服务对象是地面上的移动电话用户，指向天空的辐射是毫无意义的。 


（8） 天线的下倾 

为使主波瓣指向地面，安置时需要将天线适度下倾。 

4、 天线的极化 

天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化---是最常用的；水平极化---也是要被用到的。 


（1） 双极化天线 

下图示出了另两种单极化的情况：+45° 极化 与 -45° 极化，它们仅仅在特殊场合下使用。

这样，共有四种单极化了，见下图。 把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者， 把 +45° 极化和 -45° 极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线---双极化天线。


下图示出了两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线有两个接头. 双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的波。