什么是增益?天线增益越高越好?

前面我们分析过影响天线传输距离的因素,其实天线增益对传输距离的影响也是非常大的,那么天线增益是不是越高越好呢?搞懂增益的概念,以及天线的信号传输原理,你就知道天线到底该如何去选了。


什么是天线增益?

在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比,它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。简单来说天线增益就是指衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,单位dbi。

天线增益辐射原理

天线增益实际上是一个相对值,有没有增益,要看跟谁比较;对于天线来说,增益是在某个方向上相对于点辐射源或者半波振子来比的。


如何提高天线增益?

可以看到,增益的辐射方向是呈一个“苹果”形的,理论上天线增益的数值大,信号好,传输距离就远,那么如何提高天线增益呢?答案就是将这个“苹果”向我们需要的方向使劲“拍扁”“挤兑”它。

提高增益的方法1提高增益的方法2

如何才能将这个“苹果”“拍扁”呢,这就需要增加天线单元振子,所以通常情况下天线增益越高体积越大。

提高增益的原理1-增加天线单元振子

如何才能“挤兑”它呢,那就需要增加反射板,反射板的作用是把左边的辐射能量搬运到右边,使得天线右边辐射能力更强,增益更高(这类天线通常叫做定向天线)。


提高增益的原理2-增加反射板

天线增益越高越好?

了解清楚天线增益的辐射原理以后,我们再来回到最开始的问题,天线增益是不是越高越好呢?显然并不是。

天线增益越高,覆盖的距离增大,但同时会压窄波束(辐射区域)宽度,导致覆盖的均匀性变差。天线增益的选取应以波束和目标区相配为前提,为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的。

如下图示:增益越高,垂直方向上波束宽度越窄;反之亦然。

天线信号辐射范围

最佳方法是通过优化方案,实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣,降低交叉极化电平,采用低损耗、无表面波寄生辐射、低VSWR的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。

虽然天线增益越高,信号越好,传输距离也越远,但增益越高,垂直方向的覆盖范围就越小,所以在选择天线的时候,还需要考虑到实际应用环境,如果是大批量使用,还可以考虑天线定制设计,定制最佳的天线方案,才能实现设备的最佳传输距离。


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