天線增益

天線增益

移動通信系統術語
天線增益是指:在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所産生的信号的功率密度之比。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信号的能力,它是選擇基站天線最重要的參數之一。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的運行質量極為重要,因為它決定蜂窩邊緣的信号電平。增加增益就可以在一确定方向上增大網絡的覆蓋範圍,或者在确定範圍内增大增益餘量。[1]任何蜂窩系統都是一個雙向過程,增加天線的增益能同時減少雙向系統增益預算餘量。另外,表示天線增益的參數有dBd和dBi。DBi是相對于點源天線的增益,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。一般地,GSM定向基站的天線增益為18dBi,全向的為11dBi。
    中文名:天線增益 外文名: 适用領域: 所屬學科: 英文名:antenna gain 屬 于:移動通信系統 分類:GSM 功 能:衡量天線收發信号的能力

原理

可以這樣來理解增益的物理含義: 在一定的距離上的某點處産生一定大小的信号,如果用理想的無方向性點源作為發射天線,需要100W 的輸入功率,而用增益為G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發射天線時,輸入功率隻需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來說,與無方向性的理想點源相比,把輸入功率放大的倍數。

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,構成一個垂直四元陣,其增益約為G=8.15dBi( dBi 這個單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源)。

計算公式

天線增益的若幹計算公式

1)天線主瓣寬度越窄,增益越高。對于一般天線,可用下式估算其增益:

G(dBi)=10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)}

式中, 2θ3dB,E與2θ3dB,H分别為天線在兩個主平面上的波瓣寬度;

32000 是統計出來的經驗數據。

2)對于抛物面天線,可用下式近似計算其增益:

G(dBi)=10Lg{4.5×(D/λ0)2}

式中, D 為抛物面直徑;

λ0為中心工作波長;

4.5 是統計出來的經驗數據。

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。

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