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天線增益和天線波束計算
Date:2020/9/22 14:55:57 Hits:
天線增益是測量天線輻射方向性程度的參數。 高增益天線將優先向特定方向輻射。 天線的增益是一種無源現象–功率不是由天線增加的，而是簡單地重新分配以在特定方向上提供比各向同性天線所發射的功率更多的輻射功率。
增益以dBi和dBd為單位。
● dBi是相對於各向同性天線的增益● dBd是參考偶極天線的增益
下面給出了dBd和dBi之間的關係
● dBi = dBd + 2.15
天線設計師在確定增益時必須考慮天線的應用。
● 低增益天線的射程較短，但是天線的方向相對來說無關緊要
為了將輻射功率集中到地平線附近，半波偶極子垂直排列並同相組合，偶極子數每增加一倍。
● 半功率光束寬度約為 一半
● 增益在主方向上增加3 dB
下圖顯示了偶極子束寬度和相應增益的垂直排列
相應地，在水平面內，即使光束寬度減半，也可以產生光束。 增加了3 dB（理論上顯示的模式）。
天線增益和波束寬度的計算
天線在下圖中，偶極以垂直極化排列。 以下是計算天線增益的步驟。 所示天線在垂直方向有8個偶極子，貢獻9dB。 天線的背板會產生3 dB的噪聲，水平面上的3偶極子列再增加8 dB。
● 背板帶來3 dB的增益
● 由於在水平面又增加了一列八個偶極子，因此增益為3 dB
現在，如果要參考各向同性天線進行轉換，則必須在偶極子增益上增加2.15 dB
則天線增益dBi = 15 + 2.15dB = 17.15 dB
同樣，我們可以找出天線的波束寬度。
偶極子在垂直平面上具有78度的波束，偶極子加倍使波束寬度減半。 對於垂直的2偶極子，將垂直光束寬度設為32度，再將8偶極子的光束寬度設為7度。 設計天線時，部分波束功率浪費在副瓣上。
與水平光束寬度相同，兩列使水平光束寬度為90度。 然後，這種天線的規格如下：
● 水平光束寬度= 90度
● 垂直光束寬度= 7度
● 天線增益= 17.15 dBi
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