通常情况下,由于增益的大小与无线带宽成反比,即增益越大,其带宽就越窄;增益越小,带宽则较大。因此,较大增益的天线主要用于远距离传输,而小增益天线则更适合于无线信号大覆盖范围的应用环境。目前在无线网络应用中,天线分为点对点应用、点对多点应用两种,用户可根据不同的应用范围选择不同类型的无线天线,使无线信号能够顺利地被各个无线设备接收和发送。
二、天线增益的作用
天线增益是指: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。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要,因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程,增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。
三、天线增益的原理
可以这样来理解增益的物理含义:在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号,如果用理想的无方向性点源作为发射天线,需要100W 的输入功率,而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需100 \/ 20 = 5W 。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。
半波对称振子的增益为G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列,构成一个垂直四元阵,其增益约为G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。
如果以半波对称振子作比较对象,其增益的单位是dBd 。
半波对称振子的增益为G=0dBd (因为是自己跟自己比,比值为1 ,取对数得零值。)垂直四元阵,其增益约为G=8.15 –2.15=6dBd 。
四、天线增益分析
为了比较天线接收信号的能力优劣。把无方向性的半波振子天线(其方向为两个圆)的灵敏度定位0db,相比之下,灵敏度高方向性好的天线就出现了增益。
理想的全向天线的增益定义为1,实际上所谓理想的全向天线在现实世界是不存在的,但是在此理想的条件下,可以很容易计算出在空间的微波功率分布情况。与发射功率相同的一个实际的天线的最大辐射指向位置测得的功率相比,就可以得出天线的增益。
天线的增益和有源电路的增益是有根本区别的。