對講機天線增益的計算方法介紹
發布者：易達瑞康 發布時間：2019年04月08日標簽：
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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產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系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
可以這樣來理解增益的物理含義 ------ 為在的距離上的某點處產生大小的信號，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，輸入功率只需 100 / 20 = 5W 。換言之，某天線的增益，就其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 )。
如果以半波對稱振子作比較對象，其增益的單位是 dBd 。
半波對稱振子的增益為 G=0dBd (因為是自己跟自己比，比值為 1 ，取對數得零值。)垂直四元陣，其增益約為 G=8.15 – 2.15=6dBd 。
天線增益的若干計算公式
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分別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)對于拋物面天線，可用下式近似計算其增益：
G(dBi)=10Lg{4.5×(D/λ0)2}
式中， D 為拋物面直徑;
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;
關于天線的db, dBi，dBd等單位
有些朋友往往比較容易混淆這些單位，dB取的都是以對數值為基礎的。
(1)dB，這單純是一個相對值，也就是說A比B的值的對數。常常用于說A比B高或低多少dB, 但是單獨說A的增益是多少dB，是不合理的，因為我們不知道B是什么。只是我們許多同好有時為了簡省就口頭說多少dB了，但這樣是不夠確切的，不過常常也就將錯就錯，默認理解為dBi吧，要么您就再問問清楚。
(2)dBd，這是有標準參考值的，即B規定為自由空間的半波偶極子天線，這樣A與B的值比起來就有來統一的參照物，您告訴同好這個天線10dBd,他就明白您的天線比半波偶極子天線在主輻射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。
(3)dBi，這個單位的含義相對復雜了點，但是它能表達實際環境情況的比值單位，這里參照物B是以點源振子(實際不存在此物，可以看作是相對波長很短的一小段振子，或叫微分段吧)，在標準的定義中這個點源振子應該是理想球狀的全方向性輻射，這時與dBd就有的數學關系了， 即 1dBd=2.14dBi。 然而實際上絕大多數的天線都會受安裝高度的影響，其中重要的就是地面影響，由于地面的鏡像作用，常常使波束形狀改變，在某些方向常常會高出2-5dB。到這里您應該明白19dBi了吧。 許多正規的天線產家常常喜歡用dBi來標天線的增益值，他們通常都會表明安裝高度或對標出數值的計算方法，或者他所生產的就是大家通常知道的安裝環境，如車頂載天線，往往省略說明。
發射功率與增益
無線電發射機輸出的射頻信號，通過饋線(電纜)輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接收下來(僅僅接收很小很小一部分功率)，并通過饋線送到無線電接收機。因此在無線網絡的工程中，計算發射裝置的發射功率與天線的輻射能力非常重要。
Tx是發射(Transmits)的簡稱。無線電波的發射功率是指在給定頻段范圍內的能量，通常有兩種衡量或測量標準：
功率(W) - 相對1瓦(Watts)的線性水準。
增益(dBm) - 相對1毫瓦(Milliwatt)的比例水準。
兩種表達方式可以互相轉換：
dBm = 10 x log[ 功率 mW]
mW = 10 [ 增益 dBm / 10 dBm]
在無線系統中，天線被用來把電流波轉換成電磁波，在轉換過程中還可以對發射和接收的信號進行“放大”，這種能量放大的度量成為 “增益(Gain)”。 天線增益的度量單位為“dBi”。
由于無線系統中的電磁波能量是由發射設備的發射能量和天線的放大疊加作用產生，因此度量發射能量好同一度量-增益(dB)，例如，發射設備的功率為100mW ，或 20dBm;天線的增益為10dBi，則：
發射總能量=發射功率(dBm)+天線增益(dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
或者： = 1000mW
= 1W
在“小功率”系統中每個dB都非常重要，特別要記住“3dB法則”。
每增加或降低3dB，意味著增加一倍或降低一半的功率：
-3 dB = 1/2 功率
-6 dB = 1/4 功率
+3 dB = 2x 功率
+6 dB = 4x 功率
例如，100mW的無線發射功率為20dBm，而50mW的無線發射功率為17dBm，而200mW的發射功率為23dBm。
