天線方向圖是天線板塊中需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn)，作為了解天線實(shí)際性能的可視畫面，對(duì)天線的正常運(yùn)行起到了很大的作用。本期我們將圍繞天線方向圖各種參數(shù)進(jìn)行初步的講解，幫助各位加深天線方向圖的理解。

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天線方向圖又叫輻射方向圖、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。從方向圖上面不能得到天線增益，由方向圖得到的是方向系數(shù)。天線增益=方向系數(shù)X天線效率。所以方向系數(shù)大于增益是肯定的。

→ 天線增益和方向圖的關(guān)系

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

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(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)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(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。一般來(lái)說(shuō)，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(duì)移動(dòng)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(hào)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。

為了方便對(duì)天線方向圖上各種特性進(jìn)行比較，需要一些特性參數(shù)，主要包括以下4個(gè)。

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(gè)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(wú)方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。

天線的方向圖是表征天線輻射特性(場(chǎng)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(gè)三維的空間圖形，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(cè)定其輻射特性繪制而成。

測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)振幅，得到場(chǎng)強(qiáng)方向圖；

測(cè)量功率，得到功率方向圖；

測(cè)量極化，得到極化方向圖；

測(cè)量相位，得到相位方向圖。

三維空間方向圖的測(cè)繪十分麻煩，實(shí)際工作中，一般只需測(cè)得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向圖就行了。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(jiǎn)單，從方向圖可以直接看出天線輻射場(chǎng)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(shí)，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(lái)，而極坐標(biāo)卻無(wú)法繪制。上圖所示為同一天線方向圖的兩種坐標(biāo)表示法。

最簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是通過(guò)天線方向圖識(shí)別出全向天線和定向天線。

全向天線，即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是平常所說(shuō)的無(wú)方向性。一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。全向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用距離近，覆蓋范圍大。

定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是平常所說(shuō)的有方向性。同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。定向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，目標(biāo)密度大，頻率利用率高的環(huán)境。

兩種天線如何挑選？ 全向 VS 定向

如果需要滿足多個(gè)站點(diǎn)，并且這些站點(diǎn)是分布在不同方向時(shí)，需要采用全向天線；如果集中在一個(gè)方向，建議采用定向天線；另外還要考慮天線的接頭形式是否和所需要的設(shè)備匹配、天線的增益大小等是否符合需求。

對(duì)于室外天線，天線建議增加防雷設(shè)備；定向天線要注意天線的正面朝向遠(yuǎn)端站點(diǎn)的方向；天線應(yīng)該安裝在盡可能高的位置，天線和站點(diǎn)之間盡可能滿足視距。

審核編輯：何安