天線增益是天線知識結構中非常重要的一環(huán)，當然也是選擇天線的重要參數(shù)之一。天線增益對于通信系統(tǒng)的運行質量也起著很大作用，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。

一、天線增益的定義：

天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率通量密度與參考天線在相同輸入功率時最大輻射功率通量密度的比值。

→需要注意以下幾點：

（1）如果不是特別標注，天線增益均是指最大輻射方向的增益；

（2）同等條件下，增益越高，方向性越好，電波傳播的距離越遠，即覆蓋的距離增加。但是波速寬度會別壓縮，波瓣越窄，從而導致覆蓋的均勻性變差。

（3）天線是無源器件，不能產生能量。天線增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。

二、天線增益的計算公式

我們可以從天線增益的定義中了解到，天線增益與天線方向圖有密切的關系，主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

2.4GHz22dBi雙極性/交叉極化MIMO拋物面天線

（1）對于拋物面天線，可用以下公式近似計算其增益：

G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）^2}

*注意：

D：拋物面直徑

λ0：中心工作波長

4.5：經過統(tǒng)計的經驗數(shù)據(jù)

2.4GHz13dBi雙極性全向MIMO天線-N型母頭連接器

（2）對于直立全向天線，也可用下面的公式近似計算：

G（dBi）=10Lg{2L/λ0}

*注意：

L：天線長度

λ0：中心工作波長

三、增益與發(fā)射功率

無線電發(fā)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(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線的輻射能力非常重要。

無線電波的發(fā)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=10xlog［功率mW］

mW=10^［增益dBm/10dBm］

在無線系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)中的電磁波能量是由發(fā)射設備的發(fā)射能量和天線的放大疊加作用產生，因此度量發(fā)射能量，最好同一度量－增益（dB），例如，發(fā)射設備的功率為100mW，或20dBm；天線的增益為10dBi，則：

發(fā)射總能量＝發(fā)射功率（dBm）＋天線增益（dBi）

＝20dBm＋10dBi

＝30dBm

或者：＝1000mW＝1W

【3dB法則】

→在“小功率”系統(tǒng)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：

-3dB=1/2功率

-6dB=1/4功率

+3dB=2x功率

+6dB=4x功率

舉個例子，100mW的無線發(fā)射功率為20dBm，而50mW的無線發(fā)射功率為17dBm，而200mW的發(fā)射功率為23dBm。
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