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无线电通信天线增益的计算 2008-01-1409:55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=2.15dBi。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 )。 如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是 dBd 。 半波对称振子的增益为 G=0dBd （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=6dBd 。 天线增益的若干计算公式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，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）=10Lg{2L/λ0} 式中， L 为天线长度； λ0 为中心工作波长； 关于天线的db,dBi，dBd等单位 有些朋友往往比较容易混淆这些单位，dB取的都是以对数值为基础的。 (1)dB，这单纯是一个相对值，也就是说A比B 的值的对数。常常用于说A 比B高或低 多少dB, 但是单独说A的增益是多少dB，是不合理的，因为我们不知道B是什么。只是我 们许多同好有时为了简省就口头说多少dB了，但这样是不够确切的，不过常常也就将错就 错，默认理解为dBi 吧，要么您就再问问清楚。 (2)dBd，这是有标准参考值的，即B 规定为自由空间的半波偶极子天线，这样A与B 的 值比起来就有来统一的参照物，您告诉同好这个天线 10dBd,他就明白您的天线比半波偶极 子天线在主辐射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。 (3)dBi，这个单位的含义相对复杂了点，但是它最能表达实际环境情况的比值单位，这 里参照物B 是以点源振子（实际不存在此物，可以看作是相对波长很短的一小段振子，或 叫微分段吧），在标准的定义中这个点源振子应该是理想球状的全方向性辐射，这时与dBd 就有一定的数学关系了， 即 1dBd=2.14dBi。 然而实际上绝大多数的天线都会受安装高度 的影响，其中最重要的就是地面影响，由于地面的镜像作用，常常使波束形状改变，在某些 方向常常会高出2-5dB。到这里您应该明白19dBi 了吧。 许多正规的天线产家常常喜欢用 dBi来标天线的增益值，他们通常都会表明安装高度或对标出数值的计算方法，或者他所生 产的就是大家通常知道的安装环境，如车顶载天线，往往省略说明。 发射功率与增益 无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐 射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通 过馈线送到无线电接收机。因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐 射能力非常重要。 Tx是发射（Transmits）的简称。无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通 常有两种衡量或测量标准： 功率（W） － 相对1瓦（Watts）的线性水准。 增益（dBm） － 相对1毫瓦（Milliwatt）的比例水准。 两种表达方式可以互相转换： dBm=10xlog[ 功率 mW] mW=10[ 增益 dBm/10dBm] 在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收 的