天線的增益及增益的考量

在無線通訊的實(shí)際應(yīng)用中，為有效提高通訊效果，減少天線輸入功率，天線會做成各種帶有輻射方向性的結(jié)構(gòu)以集中輻射功率，由此就引申出“天線增益”的概念。簡單說，天線增益就是指一個(gè)天線把輸入的射頻功率集中輻射的程度，顯然，天線的增益與其方向圖的關(guān)系很大，主瓣越窄、副瓣越小的天線其增益就越高，而不同結(jié)構(gòu)的天線，其方向圖的差別是很大的。
在通訊技術(shù)領(lǐng)域，與其它考量功率、電平等參數(shù)的量值同樣，天線增益也采用相對比較并取對數(shù)的簡化法來表示，具體計(jì)算方法為：在某一方向向某一位置產(chǎn)生相同輻射場強(qiáng)的時(shí)，對無損耗理想基準(zhǔn)天線的輸入功率與待考量天線的輸入功率的比值取對數(shù)后乘以10 （G＝10lg(基準(zhǔn)Pin/考量Pin)），即稱為該天線在該點(diǎn)方向的增益。常用衡量天線增益的單位是dBi和dBd。對于dBi，其基準(zhǔn)為理想的點(diǎn)源天線，即一個(gè)真正意義上的“點(diǎn)”來作天線增益的對比基準(zhǔn)。理想點(diǎn)源天線的輻射是全向的，其方向圖是個(gè)理想的球，同一球面上所有點(diǎn)的電磁波輻射強(qiáng)度均相同；對于dBd，其基準(zhǔn)則為理想的偶極子天線。因偶極子天線是帶有方向性的，故二者有個(gè)固定的恒差2.15即0dBd=2.15dBi。
需要說明的是，通常所說的“全向天線”不是嚴(yán)格的說法，全向天線應(yīng)指在三維立體空間的全向，但工程界也往往把某個(gè)平面內(nèi)方向圖為圓周的天線稱為全向天線，如鞭狀天線，它在徑向的主瓣是圓，但仍有軸向的副瓣。
常見天線的增益：鞭狀天線6－9dBi，GSM基站用八木天線15－17dBi，拋物面定向天線則很容易做到24dBi。