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    對講機天線(xiàn)增益的計算方法介紹

    發(fā)布者:易達瑞康 發(fā)布時(shí)間:2019年04月08日標簽: 3984人瀏覽過(guò)
    增益是指:在輸入功率相等的條件下,實(shí)際天線(xiàn)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(gè)天線(xiàn)把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線(xiàn)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。 

    可以這樣來(lái)理解增益的物理含義 ------ 為在的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生大小的信號,如果用理想的無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線(xiàn),需要 100W 的輸入功率,而用增益為 G = 13 dB = 20 的某定向天線(xiàn)作為發(fā)射天線(xiàn)時(shí),輸入功率只需 100 / 20 = 5W 。換言之,某天線(xiàn)的增益,就其大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō),與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比,把輸入功率放大的倍數。 

    半波對稱(chēng)振子的增益為 G=2.15dBi。4 個(gè)半波對稱(chēng)振子沿垂線(xiàn)上下排列,構成一個(gè)垂直四元陣,其增益約為 G=8.15dBi( dBi 這個(gè)單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源 )。 

    如果以半波對稱(chēng)振子作比較對象,其增益的單位是 dBd 。 

    半波對稱(chēng)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 。 

    對講機天線(xiàn)


    天線(xiàn)增益的若干計算公式 

    1)天線(xiàn)主瓣寬度越窄,增益越高。對于一般天線(xiàn),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(xiàn)在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度; 
    32000 是統計出來(lái)的經(jīng)驗數據。 
    2)對于拋物面天線(xiàn),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(cháng); 
    4.5 是統計出來(lái)的經(jīng)驗數據。 
    3)對于直立全向天線(xiàn),有近似計算式 
    G(dBi)=10Lg{2L/λ0} 
    式中, L 為天線(xiàn)長(cháng)度; 
    λ0 為中心工作波長(cháng); 

    關(guān)于天線(xiàn)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(gè)相對值,也就是說(shuō)A比B的值的對數。常常用于說(shuō)A比B高或低多少dB, 但是單獨說(shuō)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(shí)為了簡(jiǎn)省就口頭說(shuō)多少dB了,但這樣是不夠確切的,不過(guò)常常也就將錯就錯,默認理解為dBi吧,要么您就再問(wèn)問(wèn)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(xiàn),這樣A與B的值比起來(lái)就有來(lái)統一的參照物,您告訴同好這個(gè)天線(xiàn)10dBd,他就明白您的天線(xiàn)比半波偶極子天線(xiàn)在主輻射方向上能聚集10倍的能量,即好10倍。 

    (3)dBi,這個(gè)單位的含義相對復雜了點(diǎn),但是它能表達實(shí)際環(huán)境情況的比值單位,這里參照物B是以點(diǎn)源振子(實(shí)際不存在此物,可以看作是相對波長(cháng)很短的一小段振子,或叫微分段吧),在標準的定義中這個(gè)點(diǎn)源振子應該是理想球狀的全方向性輻射,這時(shí)與dBd就有的數學(xué)關(guān)系了, 即 1dBd=2.14dBi。 然而實(shí)際上絕大多數的天線(xiàn)都會(huì )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(huì )高出2-5dB。到這里您應該明白19dBi了吧。 許多正規的天線(xiàn)產(chǎn)家常常喜歡用dBi來(lái)標天線(xiàn)的增益值,他們通常都會(huì )表明安裝高度或對標出數值的計算方法,或者他所生產(chǎn)的就是大家通常知道的安裝環(huán)境,如車(chē)頂載天線(xiàn),往往省略說(shuō)明。 

    對講機信號


    發(fā)射功率與增益 

    無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機輸出的射頻信號,通過(guò)饋線(xiàn)(電纜)輸送到天線(xiàn),由天線(xiàn)以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點(diǎn)后,由天線(xiàn)接收下來(lái)(僅僅接收很小很小一部分功率),并通過(guò)饋線(xiàn)送到無(wú)線(xiàn)電接收機。因此在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的工程中,計算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線(xiàn)的輻射能力非常重要。 

    Tx是發(fā)射(Transmits)的簡(jiǎn)稱(chēng)。無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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(wú)線(xiàn)系統中,天線(xiàn)被用來(lái)把電流波轉換成電磁波,在轉換過(guò)程中還可以對發(fā)射和接收的信號進(jìn)行“放大”,這種能量放大的度量成為 “增益(Gain)”。 天線(xiàn)增益的度量單位為“dBi”。 

    由于無(wú)線(xiàn)系統中的電磁波能量是由發(fā)射設備的發(fā)射能量和天線(xiàn)的放大疊加作用產(chǎn)生,因此度量發(fā)射能量好同一度量-增益(dB),例如,發(fā)射設備的功率為100mW ,或 20dBm;天線(xiàn)的增益為10dBi,則: 
    天線(xiàn)對講機信號
    發(fā)射總能量=發(fā)射功率(dBm)+天線(xiàn)增益(dBi) 
    = 20dBm + 10dBi 
    = 30dBm 
    或者: = 1000mW 
    = 1W 

    在“小功率”系統中每個(gè)dB都非常重要,特別要記住“3dB法則”。 

    每增加或降低3dB,意味著(zhù)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(wú)線(xiàn)發(fā)射功率為20dBm,而50mW的無(wú)線(xiàn)發(fā)射功率為17dBm,而200mW的發(fā)射功率為23dBm。
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