关于增益的几个知识全面讲解
天线增益
1、增益是用来表示天线集中辐射的程度。
其在某一方向的定义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场强的平方之比，即功率之比。
增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。
增益的单位用“dBi”或“dBd”表示。
2、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，增益的提高主要是依靠减少垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。
天线增益对移动通信系统运行极为重要，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。
可以这样来理解增益的物理含义------ 为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 。
对于水平极化方式的天线来讲，通常以一个半波水平放置的偶极子天线为标准天线，其增益为0dB（实际指dBd）。
调频二偶极子反射板天线的增益通过计算和实验数据，其结果基本一致。
相对于半波偶极子天线的增益最高只能做到7.5dB。
当天线在进行组阵时，天线系统增益为7.5dB。
计算推论如下：总功率在一层四面分配时，天线功率将损失6dB，此时天线增益为7.5-6.5=1.5dB；再根据天线层数增加一倍时天线系统增益将增加3dB的原理，因此两层天线增益就为1.5+3=4.5dB；当天线层数为四层时，天线系统增益就为1.5+3+3=7.5dB，故四层四面调频二偶极子板天线系统增益也只能做到7.5dB。
自动控制原理增益
自动控制原理增益自动控制是现代工程中的重要技术之一，它通过对系统输入和输出进行监测和调节，使系统能够实现预定的目标。
而在自动控制中，增益是一个关键概念，它用于衡量系统对输入的响应程度。
本文将从理论和实际应用两个方面，探讨自动控制原理中的增益。
一、理论基础在自动控制系统中，增益是一个重要的参数。
它描述了系统对输入信号的放大程度，即输出相对于输入的变化比例。
增益通常用数值表示，可以是正数、负数或零。
正数表示输出与输入同向变化，负数表示输出与输入反向变化，零表示输出不受输入的影响。
增益的计算方法可以根据具体的系统模型进行推导，常见的方法有传递函数法、状态空间法等。
传递函数法是一种常用的方法，通过将系统的输入和输出之间的关系表示为一个分式，可以求得系统的增益。
而状态空间法则通过描述系统的状态和状态变化来计算增益。
增益在自动控制理论中有着重要的作用。
首先，它可以帮助我们了解系统的特性。
通过计算增益，我们可以判断系统对输入信号的响应程度，从而评估系统的灵敏度和稳定性。
其次，增益也是设计控制器的重要参考依据。
在设计控制策略时，我们可以根据系统的增益来选择合适的控制器类型和参数，以实现期望的控制效果。
二、实际应用自动控制原理中的增益不仅存在于理论推导中，也广泛应用于实际工程中。
以下是几个常见的应用案例：1. 温度控制系统在家用电器中，温度控制系统是一个常见的应用场景。
例如，我们可以通过空调控制器来调节室内温度。
在这个系统中，温度传感器将室内温度作为输入信号，控制器根据设定的温度值和当前温度之间的差异，调节空调的制冷或制热功率。
增益在这个系统中起到了放大输入信号的作用，使得控制器能够更准确地响应温度变化。
2. 机器人运动控制在工业自动化中，机器人的运动控制是一个重要的应用领域。
通过对机器人的关节角度进行控制，可以实现机器人的运动轨迹规划和执行。
在机器人运动控制系统中，增益用于调节控制器对输入信号的响应速度和稳定性。
天线系统增益问题概述
天线系统增益问题概述1，增益的物理含义为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。
2，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。
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。
表征天线增益的参数有dBd和dBi。
DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。
相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。
一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。
天线如何获得增益？首先，天线是“无源器件”，所以天线本身并不能给AP的信号增加能量。
然而我们一提到天线，最重要的指标就是说天线的“增益”，那么天线是如何获得信号强度的“增益”呢？答案就是，靠控制信号发射的角度。
这个原理有些类似于手电筒，手电筒靠一面凹镜，让光线都集中在某一角度，来让光线照到更远的地方。
手电筒及电池相当于AP设备本身，而手电筒的灯泡和凹镜就相当于我们的天线。
如果摘掉手电筒的凹镜，那么就相当于使用一个增益很小的全向天线，光线照射很分散，覆盖距离很近；有了凹镜，则相当于使用了一个高增益的定向天线，光线集中，覆盖距离很远。
信号总的能量是由AP决定的，天线则决定让这些能量集中在某个角度内，这个角度越小，能量聚集度越高，获得的信号“增益”也就越大，信号覆盖的距离越远；反之，如果覆盖角度越大，能量聚集度越低，信号覆盖的距离越近。
关于增益的一些基础知识
h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/本文档来源于移动通信论坛(mscbsc)，原文地址：/bbs/thread-160303-1-1.html【关于底噪】分析-恶补类-直接贴出来了--------------- 发贴者： 发表时间：2009-12-11 10:14:04以下内容跟帖回复才能看到==============================基站底噪分析基站外接有源设备的代价是牺牲手机上行发射功率的.基站输出功率:20w=43dBm(单载波)基站底噪声:-120dBm,基站机器噪声:6dB可见,没有外接任何有源设备的情况下:基站本身的噪声是-114dBm外界的白噪声是-121dBm,外界白噪声是完全淹没在基站噪声下的,所以外界的白噪声对基站是完全没有影响的.h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/所以在外界设备的情况下,我们的也需要把设备贡献的噪声不能超过-114dBm,才能不至于抬高基站的底噪.而且不仅仅是要在-114dBm以下,如果我们设备贡献的噪声是-114dBm的话,我们的噪声和基站噪声的叠加也就是-114+3=-111dBm,所以这样的话,我们还是抬高了基站的底噪.为此我们贡献的噪声最好是要小于-114-3=-117dBm.现在我们开始讨论我们外接有源设备后贡献的噪声情况:假设我们采用的是20w的直放站,即43dBm,基站是单载波的情况.假设我们把设备的实际的发射功率也是43dBm,这样的话,我们主机的下行增益,即等于基站到设备的空间任何的损耗.如果我们的下行增益和上行增益设置是一致的话,我们上行返回基站的噪声是:h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/空间白噪声+直放站机器噪声系数+直放站上行增益-基站至直放站的空间损耗=其中直放站上行增益=基站至直放站的空间损耗-121+5+X-X=-116从该种情况可以看出当设备和基站的输出功率一样的情况下,我们把上下行增益设置的一致才不会抬高基站的底噪声.如果我们的直放站输出功率是10w=40dBm的时候,我们再按照上面的推算:h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/可以说,我们的下行增益比空间损耗小3dB,如此看出,我们如果把上行增益设的和下行一样的话,也就是比空间损耗小3dB,那么返回基站的底噪如下:-121+5+(X-3)-X-=-119dBm,我们可以看出基站的原底噪是-114dBm,这样就明显的发现设备返回基站的底噪要小于基站自身的噪声.所以该设备对基站的噪声方面是没有任何影响的.但是我们可以看见,设备所贡献的噪声小了.即上行增益小了,上行增益不仅仅针对噪声的放大,也包括对上行有用信号的放大,所以说这样上行到达基站的信噪比就差了.为了得到较好的信噪比,手机自然需要更大的发射功率.发射功率需要提高-114-(-119)=5dB.这种情况在我们的手机发射功率可以看出来.这种情况会比较明显的表现在覆盖系统的弱信号区.导致我们在手机弱信号区打电话的时候,手机发射功率很高,然后由于信噪比还是差,所以误码率就高了.通话质量就差了.h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/所以碰到输出功率低于基站输出功率的设备,我们需要把上行增益设置的比下行增益大,具体大小等于:基站输出功率-直放站输出功率-1相反,我们的直放站输出功率比基站输出功率大的话,上行就要比下行的增益要小一下,即衰减要大.当前阐述的是单载波的情况,还有多载波的情况和单载波的情况是一样的,但是我们需要提高的高的功率是总功率,主要是基站的总功率,因为直放站的显示的就是总功率.h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/当前的是一个有源设备放大情况.我们经常碰到直放站后端需要增加干线放大器.这样我们需要把直放站和干线放大器看成是一体.首先看前一级直放站的覆盖区的情况:上行增益的设置要比下行的增益大以下数量:基站输出功率-直放站输出功率-1这样直放站的覆盖区就完成了调试.h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/现在看增加干线放大器的覆盖区情况:-121+干放上行增益+干放机器噪声-直放站到干放间的线路损耗+直放站上行增益+直放站机器噪声-基站到直放站间的线路损耗=-117-121+干放上行增益+5-直放站到干放间的线路损耗+直放站上行增益+5-基站到直放站间的线路损耗=-117直放站到干放间的线路损耗=直放站输出功率+干放下行增益-干放输出功率直放站上行增益=直放站下行增益+基站输出功率-直放站输出功率-1基站到直放站间的线路损耗=基站输出功率+直放站下行增益-直放站输出功率h t t p ://ww w.m s cb s c.c o mh t t p ://ww w.m s cb s c.c o m/b b s/所以上面的式子可以:-121+干放上行增益+5-直放站输出功率-干放下行增益+干放输出功率+直放站下行增益+基站输出功率-直放站输出功率-1+5-基站输出功率-直放站下行增益+直放站输出功率=-117干放上行增益-干放下行增益+干放输出功率-直放站输出功率=-5干放上行增益-干放下行增益=直放站输出功率-干放输出功率-5==============================[ 本帖最后由 于 2009-12-15 15:23 编辑 ]。
增益
有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。
一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与
载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）
以及耦合、杂散等的相对量值。
在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
1、dBm
dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
[例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW
在dB，dBm计算中，要注意基本概念。比如前面说的 0dBw = 10lg1W = 10lg1000mw = 30dBm；又比如，用一个dBm 减另外一个dBm时，得到的结果是dB。如：30dBm - 0dBm = 30dB。
一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，这个已经不多见（我只知道在功率谱卷积计算中有这样的应用）。
电压增益表示的是放大电路对输入信号的放大能力，使用的表示方法是分贝表示法，其定义为： Gu＝20lg（Uo/Ui）＝20lgAu
增益的单位是分贝，用符号dB表示。使用分贝来表示放大器的放大能力有以下好处： 1.采用分贝表示法，使大数字计算变为小数字计算，如某放大器的放大倍数Au＝10000倍，分贝表示为Gu＝80dB。 2.采用分贝表示法，可以利用对数特性将乘法变为加法，将除法变为减法，大大简化了多级放大器的计算。 3.采用分贝表示法，可以直观地表示增益的变化情况。比如，放大器的电压放大倍数＝1时，其增益用分贝表示为0；当放大器的电压放大倍数>1时，其增益用分贝表示为一个正数；当放大器的电压放大倍数<1时，其增益用分贝表示为一个负数。 分贝表示法还广泛应用于电子电器的各种性能指标，如收音机、电视机、手机、无线数传系统等的灵敏度和选择性等。各种测量仪器的信噪比、环境噪声等也都用分贝表示，是一个在实际工程中被广泛应用的单位。
增益计算公式
增益计算公式在热力学中，增益是一个重要的物理参数，描述了工程系统内存在的不同能量状态。
增益的计算有多种方式，本文主要探讨增益的计算公式。
增益的计算公式主要有三种：能量增益公式、力学增益公式和热力学增益公式。
根据不同的物理系统和要求，使用不同的增益公式。
1.量增益公式：其中ΔE表示变化的能量，两个关键量Q和T 分别是热容和温度，热容是表示物质内部能量的容量。
ΔE/QΔT=G2.学增益公式：其中ΔF表示变化的力学力，L和ΔX分别表示受力的位置和受力方向的移动距离。
ΔF/LΔX=G3.力学增益公式：其中ΔU表示变化的热力学势，T表示温度，ΔS表示变化的熵。
ΔU/TΔS=G总结以上三个增益公式，可得总的增益公式：ΔE/QΔT=ΔF/LΔX=ΔU/TΔS=G增益计算公式可用来计算热力系统的增益，以确定其能量、力学和热力学状态。
增益公式有助于识别和衡量物质变化过程中存在的热力特性。
例如，热力系统的能量变化可以通过能量增益公式来评估，力学力的变化可以通过力学增益公式来评估，热力学势的变化可以通过热力学增益公式来评估。
因此，可以从力学、能量和热力学等角度研究物质状态的改变，并从多方面分析增益。
另外，增益计算公式还可用于衡量热力系统内部热能量的改变量。
例如，可以用增益公式来衡量物质在受力作用下的熵改变。
增益计算公式可以揭示热力系统内部的热力特性，对对其内部的变化有着重要的衡量作用。
总之，增益计算公式是衡量热力系统能量、力学和热力学状态的重要手段，可以帮助我们计算和分析物质在变化过程中的热力特性。
因此，增益计算公式也是热力学研究领域中的重要一环。
什么是放大电路的增益如何计算
什么是放大电路的增益如何计算放大电路是一种通过增大电信号幅度的设备或电路。
在现代电子技术中，放大电路广泛应用于音频放大器、无线通信、遥控设备等领域。
了解放大电路的增益以及如何计算是理解和设计放大电路的基础。
本文将介绍放大电路的增益的概念和计算方法。
一、放大电路增益的概念放大电路的增益是指输出信号和输入信号之间的电压或电流比值。
放大电路可以将弱信号转换为更强的信号，并放大输入信号的幅度。
放大电路的增益是对输入信号的放大效果量化的衡量标准，常用单位为分贝（dB）。
放大电路的增益可以分为电压增益和电流增益两种。
电压增益是指输出电压与输入电压之间的比值，常用符号为Av；电流增益是指输出电流与输入电流之间的比值，常用符号为Ai。
二、放大电路增益的计算方法1. 电压增益的计算方法电压增益是最常见的一种增益，它描述了输入信号经过放大电路后输出信号的电压变化情况。
电压增益的计算公式如下：Av = Vo / Vi其中，Av表示电压增益，Vo表示输出电压，Vi表示输入电压。
电压增益的单位是伏特每伏特（V/V），或以分贝（dB）为单位表示。
例如，如果一个放大电路的输出电压为5伏特，输入电压为1伏特，则电压增益为：Av = 5V / 1V = 5V/V2. 电流增益的计算方法电流增益是描述输入信号经过放大电路后输出信号的电流变化情况的一种增益。
电流增益的计算公式如下：Ai = Iout / Iin其中，Ai表示电流增益，Iout表示输出电流，Iin表示输入电流。
电流增益的单位为安培每安培（A/A），或以分贝（dB）为单位表示。
举个例子，如果一个放大电路的输出电流为10毫安，输入电流为2毫安，则电流增益为：Ai = 10mA / 2mA = 5A/A三、放大电路增益的影响因素放大电路的增益受到多种因素的影响，下面列举了一些主要的影响因素：1. 元器件和设备的特性：放大电路中使用的电子元器件和设备的特性（如晶体管的参数）将对增益产生影响。
什么是电路的增益和衰减
什么是电路的增益和衰减电路的增益和衰减是在信号传输过程中起到重要作用的两个参数。
电路增益指的是信号经过电路传输后的放大程度，而衰减则表示信号经过电路传输后的减少程度。
在本文中，我们将详细介绍电路的增益和衰减的概念、计算方法以及应用场景。
一、电路增益的概念和计算方法电路增益是指信号在电路中传输时的放大效果。
它通常用dB（分贝）来表示。
电路增益可以分为电压增益和功率增益两种类型。
1. 电压增益电压增益是指在电路中，输入信号经过放大后输出信号的电压与输入信号电压之间的比值。
其计算公式为：电压增益（dB）= 20log10(Vout/Vin)其中，Vout表示输出信号的电压，Vin表示输入信号的电压。
2. 功率增益功率增益是指在电路中，输入信号经过放大后输出信号的功率与输入信号功率之间的比值。
其计算公式为：功率增益（dB）= 10log10(Pout/Pin)其中，Pout表示输出信号的功率，Pin表示输入信号的功率。
二、电路衰减的概念和计算方法电路衰减是指信号在电路中传输时的减少效果。
与电路增益相反，电路衰减通常用负值的dB表示。
1. 电压衰减电压衰减是指在电路中，输入信号经过传输后输出信号的电压与输入信号电压之间的比值。
其计算公式为：电压衰减（dB）= -20log10(Vout/Vin)其中，Vout表示输出信号的电压，Vin表示输入信号的电压。
2. 功率衰减功率衰减是指在电路中，输入信号经过传输后输出信号的功率与输入信号功率之间的比值。
其计算公式为：功率衰减（dB）= -10log10(Pout/Pin)其中，Pout表示输出信号的功率，Pin表示输入信号的功率。
三、电路增益和衰减的应用场景电路增益和衰减在实际应用中具有广泛的使用场景。
1. 电子音频设备在音频放大器、扬声器等音频设备中，常需要对音频信号进行放大或衰减。
电路的增益和衰减参数可以帮助调节音量大小，使音频信号达到合适的水平。
2. 无线通信系统在无线通信系统中，信号传输过程中常会遇到信号衰减问题。
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关于增益的几个知识全面讲解
一、关于增益：电波是一种能量，根据能量守恒定律，高增益天线并不是把电波的总能量增强了，而是把电波集中到较窄的某一空间，在该空间的电波密度得到加强。
低增益天线把电波散射到较广的空间。
最合适的比喻就是手电筒，天线相当与手电筒的反射镜，调整手电筒反射镜，可能让光线聚焦在一个较小的点上，你会发现被照射的这个点很亮，但周边比较暗，适合看较远物品，视野窄；把手电筒调到散光状态，周边光线强度都比较平均，适合看近距离物品，视野广。
光波能量守恒，在同一条件下，手电筒的反射镜并没有改变灯泡的自身的发光亮度。
电波的也一样，天线并没有改变发射机的功率，更加没有放大发射机的功率。
二、关于发射（仰）角1、短波
天线的发射角主要包括水平发射角和垂直发射角，在这一小节，我们只讨论水平发射角（也就是我们短波通信中常叫的发射仰角）。
短波通联，要玩的痛快，就必须掌握发射仰角与波瓣一些常识，楼主已经分析的很透彻，在这里用通俗的方式描述一下，天线发射仰角越小，通过电离层一次发射跳跃的距离越远，适合远距离通信，一般情况下，发射仰角小于30度的天线适合远距离DX通信，如高架设的多单元短波八木天线，但近距离通信会出现盲区，这类天线不适合国内（省内）通联。
我们会发现，国内通联，高发射仰角的倒V天线，综合效果往往会比高增益的八木天线效果好，斜拉天线仰角更大，通常500公里以内的短波无盲区通信会使用。
我的个人经验：发射仰角的30-60度的适合国内中短距离通联，发射仰角的小于30度的适合远距离DX，发射仰角的小于20度的，适合猎奇，如南美东岸。
天线架设高度与发射仰角（增益）有很大关系，默认情况，天线的设计增益参考高度都是1/2波长高度，比如，一个设计发射仰角为25度（增益为12dbi）的对数周期短波天线，如果架设高度只有1/4波长高度，发射仰角可能会变成40度，增益也会降到大概9dbi；如果架设高度达到1个波长高度，发射仰角可能会变成小于20度，增益也会增加到13dbi。