天線增益主要是通過方向圖的測試而表現(xiàn)出來。這里有很多的種測試方向圖的測試系統(tǒng)。也就是暗室。而在暗室的測試出來的結(jié)果，也只是一種和理想對稱振子比較的的結(jié)果。都知道理想對稱振子的增益為2.15dB。這樣就可以根據(jù)測試電平的高低來計(jì)算出天線的增益。

 

G=D*N%.

 

而天線的效率一般情況下是沒有百分百的，所以G<d 。在計(jì)算天線的方向系數(shù)D是，通常所采用的就是根據(jù)方向圖上面表現(xiàn)出來的主瓣的波瓣寬度計(jì)算，如半功率波瓣寬度，也就是電平下降3dB是的波瓣寬度。

 

天線增益：

 

天線增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)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。天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。一般來說，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量極為重要，因?yàn)樗鼪Q定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，或者在確定范圍內(nèi)增大增益余量。任何蜂窩系統(tǒng)都是一個雙向過程，增加天線的增益能同時減少雙向系統(tǒng)增益預(yù)算余量。另外，表示天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。DBi是相對于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。一般地，GSM定向基站的天線增益為18dBi，全向的為11dBi。

 

天線方向圖的特征參數(shù)：

 

為了方便對各種天線的方向圖特性進(jìn)行比較，就需要規(guī)定一些特性參數(shù)。主要包括：主瓣寬度，旁瓣電平，前后比，方向系數(shù)等。

 

1、主瓣寬度：是衡量天線的最大輻射區(qū)域的尖銳程度的物理量。通常取天線方向圖主瓣兩個半功率點(diǎn)之間的寬度。

2、旁瓣電平：是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣的電平，一般以分貝表示。

3、前后比：是指最大輻射方向（前向）電平與其相反方向（后向）電平之比，通常以分貝為單位。

4、方向系數(shù)：在離天線某一距離處，天線在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。

 

天線的方向圖作圖：

 

天線的方向圖是表征天線輻射特性(場強(qiáng)振幅、相位、極化)與空間角度關(guān)系的圖形。完整的方向圖是一個三維的空間圖形，如圖3.1所示。它是以天線相位中心為球心（坐標(biāo)原點(diǎn)），在半徑r足夠大的球面上，逐點(diǎn)測定其輻射特性繪制而成。測量場強(qiáng)振幅，就得到場強(qiáng)方向圖；測量功率，就得到功率方向圖；測量極化，就得到極化方向圖；測量相位，就得到相位方向圖。若不另加說明，本書說述方向圖均指場強(qiáng)振幅方向圖。三維空間方向圖的測繪十分麻煩，實(shí)際工作中，一般只需測得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向圖就行了。

 

圖1 測量方向圖的坐標(biāo)

 

天線方向圖可以用極坐標(biāo)繪制，也可以用直角坐標(biāo)繪制。極坐標(biāo)方向圖的特點(diǎn)是直觀、簡單，從方向圖可以直接看出天線輻射場強(qiáng)的空間分布特性。但當(dāng)天線方向圖的主瓣窄而副瓣電平低時，直角坐標(biāo)繪制法顯示出更大的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸硎窘嵌鹊臋M坐標(biāo)和表示輻射強(qiáng)度的縱坐標(biāo)均可任意選取，例如即使不到1°的主瓣寬度也能清晰地表示出來，而極坐標(biāo)卻無法繪制。圖2所示為同一天線方向圖的兩種坐標(biāo)表示法。

 

圖2方向圖的表示法 (a)極坐標(biāo) (b)直角坐標(biāo)

 

一般繪制方向圖時都是經(jīng)過歸一化的，即徑向長度(極坐標(biāo))或縱坐標(biāo)值(直角坐標(biāo))是以相對場強(qiáng)E（θ，φ）/Emax，這里E（θ，φ）是任一方向的場強(qiáng)值，Emax是最大輻射方向的場強(qiáng)值。因此，歸一化最大值是1。對于極低副瓣電平天線的方向圖，大多采用分貝值表示，歸一化最大值取為零分貝。圖3所示為直角坐標(biāo)中用歸一化場強(qiáng)和分貝值表示的同一天線方向圖。

 

圖3 歸一化方向圖

 

 

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