实用文库汇编之天线增益及半功率角的定义
天线的半功率角
天线的半功率角天线的半功率角是指天线辐射功率的一半所对应的角度。
在无线通信系统中，天线的半功率角是一个重要的指标，它反映了天线辐射能力的方向性和覆盖范围。
本文将从天线半功率角的定义、影响因素和应用等方面进行阐述。
一、天线半功率角的定义天线的辐射功率是指天线向某一方向发送或接收信号的能力。
而天线的半功率角则是指天线辐射功率的一半所对应的角度范围。
也就是说，在半功率角范围内，天线的辐射功率达到全功率的一半。
二、影响天线半功率角的因素天线半功率角的大小受多种因素的影响，包括天线的类型、频率、形状、尺寸等。
以下是几个主要因素的介绍：1. 天线类型：不同类型的天线具有不同的辐射特性，因此其半功率角也会不同。
例如，定向天线（如方向性天线）通常具有较小的半功率角，而全向天线（如天线柱）通常具有较大的半功率角。
2. 频率：天线的半功率角与频率有关。
一般来说，随着频率的增加，天线的半功率角会变小。
这是因为高频信号具有较短的波长，需要更加精确的辐射方向性才能达到较好的通信效果。
3. 形状和尺寸：天线的形状和尺寸也会影响其半功率角。
较大的天线通常具有较小的半功率角，而较小的天线则相反。
此外，天线的形状（如天线的开口角度）也会对半功率角产生影响。
三、天线半功率角的应用天线半功率角在无线通信系统中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：1. 设计和部署无线网络：通过合理选择天线的半功率角，可以优化无线网络的覆盖范围和方向性。
比如，在建设城市高楼密集区域的无线网络时，可以选择较小的半功率角的定向天线，以提高信号的覆盖距离和质量。
2. 信号测量和调试：在无线通信系统的维护和调试过程中，对天线的半功率角进行测量可以帮助判断天线的辐射性能是否符合要求，并及时进行调整和优化。
3. 通信系统容量规划：通过合理规划天线的半功率角，可以避免不必要的信号重叠和干扰，提高通信系统的容量和效率。
四、总结天线的半功率角是一个重要的指标，它反映了天线的辐射能力的方向性和覆盖范围。
功率及增益定义(精)
功率增益是指输出功率与输入功率之比简单地说，分贝就是放大器增益的单位。
放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。
当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。
电学中分贝与放大倍数的转换关系为：AV(I(dB=20lg[Vo/Vi(Io/Ii]；Ap(dB=10lg(Po/Pi分贝定义时电压(电流增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V2/R=I2R。
采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R/(V2i/R=20lg(Vo/Vi。
使用分贝做单位主要有三大好处。
(1数值变小，读写方便。
电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。
用分贝表示先取个对数，数值就小得多。
附表为放大倍数与增益的对应关系。
(2运算方便。
放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。
用分贝做单位时，总增益就是相加。
若某功放前级是100倍(20dB，后级是20倍(13dB，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。
(3符合听感，估算方便。
人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。
例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多；而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多；再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。
如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。
您若注意一下就会发现，Hi－Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。
分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。
－3dB也叫半功率点或截止频率点。
这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/2。
在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。
天线
增益增益是用来表示天线集中辐射的程度。
天线在某一方向的增益定义为：在相同的输入功率下，天线在某一方向某一位置产生的电场强度的平方（E2）与无耗理想点源天线在同一方向同一位置产生的电场强度的平方（E02）的比值，通常以G表示。
G=E2/E02（同一输入功率）同样，增益也可以这样来确定：在某一方向向某一位置产生相同电场强度的条件下，无耗理想点源天线的输入功率（Pino）与天线的输入功率（Pin）的比值，即称为该天线在该点方向的增益。
G=Pino/Pin（同一电场强度）通常是以天线在最大辐射方向的增益作为这一天线的增益。
增益通常用分贝表示。
即：G=101gPino/Pin天线增益的计算：G=η4πS/λ2=η（π/λ）2D2式中，S-天线口径面积（平方米）；λ-工作波长（米）；D-抛物面口径（即面口直径）（米）；η-天线效率。
方向图如果反天线在各方向辐射击的强度用从原点出发的矢量长短来表示，则连接全部矢量端点所形成的包络就是天线的方向图。
它显示出天线的在不同方向辐射的相对大小，这种方向图称为立体方向图。
矢径的方向代表辐射的方向，矢径的长短代表辐射击的强度。
方向图包含有许多波瓣，其中包含最大辐射方向的波瓣称为主瓣。
其它依次称为第一副瓣，第二副瓣等。
主瓣宽度定义为在方向图上增益相对于最高增益下降3分贝的宽度，单位为度（弧度）。
副瓣电平副瓣的最大值相对主瓣最大值的比，称为副瓣电平，一般用分贝来表示，其定义为：101g（副瓣最大值功率/主瓣最大值功率）如：副瓣最大值与主瓣最大值相应功率之比为0.01,则副瓣电平为-20dB。
天线噪声温度进入天线的噪声主要来银河系的宇宙噪声和来自大地、大气的热噪声。
不同口径的天线、不同频段、不同仰角和不同环境，天线的噪声都不相同。
在C波段，宇宙噪声很小，主要是大地和大气的热噪声。
在Ku波段，这些噪声也随着频率而增加。
同一仰角时，天线尺寸越大波束越窄，因此天线的噪声温度TA（K）越小，不过随着仰角加大，这种差别变小。
功率、增益及手机天线的介绍
功率及增益定义1、功率单位mW和dBm的换算无线电发射机输出的射频信号，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。
电磁波到达接收地点后，由天线接收下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。
因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。
Tx是发射（ Transm its ）的简称。
无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准：1、功率（ W ）: 相对 1 瓦（ Watts）的线性水准。
例如，WiFi 无线网卡的发射功率通常为 0.036W ，或者说36m W 。
2、增益（ dBm ）:相对 1 毫瓦（ milliw att ）的比例水准。
例如 WiFi 无线网卡的发射增益为 15.56dBm。
两种表达方式可以互相转换：1、dBm = 10 x log[ 功率 mW]2、mW = 10[ 增益 dBm / 10 dBm]在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为“增益（Gain）”。
天线增益的度量单位为“dBi ”。
由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（ dB ），例如，发射设备的功率为 100mW，或20dBm；天线的增益为 10dBi，则:发射总能量＝发射功率（ dBm ）＋天线增益（ dBi ）＝ 20dBm＋ 10dBi＝ 30dBm或者: ＝ 1000mW＝ 1W在“小功率”系统中（例如无线局域网络设备）每个 dB 都非常重要，特别要记住“3 dB 法则”。
每增加或降低 3 dB ，意味着增加一倍或降低一半的功率：-3 dB = 1/2 功率-6 dB = 1/4 功率+3 dB = 2x 功率+6 dB = 4x 功率例如， 100mW的无线发射功率为 20dBm，而 50mW 的无线发射功率为 17dBm，而200mW的发射功率为 23dBm。
调整天线半功率角的方法和装置
调整天线半功率角的方法和装置以调整天线半功率角的方法和装置为标题，本文将介绍天线半功率角的概念、影响因素以及调整方法和装置。
一、天线半功率角的概念天线半功率角是指天线辐射功率在主辐射方向上降至其最大值（全功率）的一半时所对应的角度。
它是衡量天线辐射方向性能的重要指标，决定了天线的覆盖范围和辐射能量的分布。
二、影响因素天线半功率角的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 天线结构：不同类型的天线结构会对天线辐射方向性能产生影响。
例如，方向性天线的半功率角通常较小，而全向天线的半功率角通常较大。
2. 天线尺寸：天线的尺寸与半功率角之间存在一定的关系。
一般来说，天线尺寸越大，半功率角越小。
3. 天线工作频率：天线的工作频率也会对半功率角产生影响。
在不同的频段下，天线的辐射特性会有所不同，从而影响半功率角的大小。
4. 天线安装环境：天线的安装环境也会对半功率角产生一定的影响。
例如，天线周围的障碍物、地形地貌等因素都可能引起信号的衰减或反射，从而影响半功率角的大小。
三、调整方法和装置为了调整天线的半功率角，可以采取以下几种方法和使用相应的装置：1. 天线结构优化：通过优化天线的结构设计，可以改善天线的辐射方向性能，从而调整半功率角。
例如，采用方向性天线可以减小半功率角，增加天线的定向性。
2. 天线尺寸调整：通过调整天线的尺寸，可以改变天线的辐射特性，从而调整半功率角。
例如，增加天线的长度或宽度，可以减小半功率角，提高天线的定向性。
3. 频率选择：选择适当的工作频率，可以使天线在特定频段下具有较小的半功率角。
例如，在需要较小半功率角的应用中选择合适的频率段，可以提高天线的方向性。
4. 安装环境优化：在天线安装过程中，需要注意选择合适的安装位置和避免遮挡物。
通过优化安装环境，可以减小信号的衰减和反射，从而影响半功率角的大小。
为了实现上述调整，可以使用一些专门的装置，如天线模拟器、天线分析仪等。
这些装置能够模拟天线的辐射特性，通过调整参数或测量结果，帮助工程师准确地调整天线的半功率角。
天线增益是什么意思？
天线增益是什么意思？展开全文文章导读:天线最大增益系数平时也简称天线最大增益或天线增益。
用分贝数表示。
可以用数学推证，天线最大增益系数等于天线方向性系数和天线效率的乘积。
平时也简称天线最大增益或天线增益。
指在最大场强方向上某点产生相等电场强度的条件下，标准天线（无方向）的总输入功率对定向天线总输入功率的比值，称该天线的最大增益系数。
它是比天线方向性系数更全面的反映天线对总的射频功率的有效利用程度。
并用分贝数表示。
可以用数学推证，天线最大增益系数等于天线方向性系数和天线效率的乘积。
它是指天线辐射出去的功率（即有效地转换电磁波部分的功率）和输入到天线的有功功率之比。
是恒小于1的数值。
电磁波在空间传播时，若电场矢量的方向保持固定或按一定规律旋转，这种电磁波便叫极化波，又称天线极化波，或偏振波。
通常可分为平面极化（包括水平极化和垂直极化）、圆极化和椭圆极化。
极化电磁波的电场方向称为极化方向。
极化电磁波的极化方向与传播方向所构成的平面称为极化面。
无线电波的极化，常以大地作为标准面。
凡是极化面与大地法线面（垂直面）平行的极化波称为垂直极化波。
其电场方向与大地垂直。
凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。
其电场方向与大地相平行。
如果电磁波的极化方向保持在固定的方向上，称为平面极化，也称线极化。
在电场平行于大地的分量（水平分量）和垂直于大地表面的分量，其空间振幅具有任意的相对大小，可以得到平面极化。
垂直极化和水平极化都是平面极化的特例。
当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。
在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。
圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。
天线增益效率
天线增益/效率
来自EEWiki.
天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向发射的能力。
天线增益定义为：某一指定方向，在场强或辐照度不变且距离相同的情况下，此时用无方向性天线发射时天线所需的输入功率Pi0，与采用定向天线时所需的输入功率Pi之比，常用“Ｇ”表示。
即：G＝Ρί 0/Ρί。
该比值的单位是分贝。
无特指的情况下，天线增益指最大辐射方向。
特定的极化也可以使用天线增益这个参数。
根据天线增益的定义，天线增益可以理解为：为了使在观察点获得相等的电磁波功率密度，具有方向性天线所需的发射功率要比无方向性天线所需的发射功率小G 倍。
天线本身是一种无源器件，就其对传输而言存在一定的损耗。
这种损耗通常用天线的效率来衡量。
所谓天线效率就是指天线的辐射功率Pf与输入功率Pi之比。
常用“η”来表示，即：η＝Ρƒ/Ρί。
各类天线定义以及相关指标
各类天线定义以及相关指标各类天线定义以及相关指标2009年07月11日星期六 15:25天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。
这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。
【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。
它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。
所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。
天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。
【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。
实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。
在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。
最常用的是水平面内的方向性图（即和大地平行的平面内的方向性图）和垂直面内的方向性图（即垂直于大地的平面内的方向性图）。
有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。
【波瓣宽度】有时也称波束宽度。
系指方向性图的主瓣宽度。
一般是指半功率波瓣宽度。
当L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。
L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。
因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，保密性也强，干扰邻台的可能性小。
所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。
【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。
为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。
任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。
按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。
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*作者：蛇从梁*
作品编号：125639877B 550440660G84
创作日期：2020年12月20日
实用文库汇编之天线是将传输线中的电磁能量有效地转化成自由空间的电磁波能量或将空间电磁波有效地转化成传输线中的电磁能的设备。
天线是无源器件，所以仅仅起到能量转化作用而不能放大信号，那么我们所说的某天线的增益是18dBi，是指什么呢？
天线增益：是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。
一般把天线在最大辐射方向上的场强E与理想各向同性天线（理想点源）均匀辐射场强E0相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。
即：D=E2/E02
半波振子：两臂长度相等的振子叫做对称振子。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。
半波对称振子的增益为G=2.15dBi，它是构成高增益天线的基本辐射单元。
增益的单位：dBd、dBi.
一般认为dBi和dBd表示同一个增益，用dBi表示的值比用dBd表示的要大
2.15 dBi。
dBi的参考基准为全方向性天线,dBi是天线方向性的一个指标；dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比；i—isotropic[,aɪsə'trɑpɪk]
dBd的参考基准为偶极子,dB是指相对于半波振子的功率能量密度之比，半波振子的增益为2.15dBi，因此0dBd=2.15dBi；d—Dipole['daipəul]
双极化振子，它包括两对相互垂直的偶极子+金属安装板+两个馈电金属钩
在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。
天线中心方向信号辐射最强，往两边信号逐渐减小。
半功率角：
所谓半功率角就是主瓣上，功率下降到最强方向（主瓣方向）一半（3dB）的夹角，比方说90度，就是说从主方向往左右各45度，功率就下降一半。
半功率角反映了天线能量的集中程度。
有水平半功率角和垂直半功率角之分，常见的90/65都是水平半功率角。
波瓣宽度：
主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度，称为半功率（角）瓣宽。
主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。
水平波瓣宽度是指在水平面的半功率波瓣宽度。
天线水平波瓣宽度决定了水平方向覆盖范围；垂直波瓣宽度是指在垂直面的半功率波瓣宽度。
天线垂直波瓣宽度决定了高度方向及纵向覆盖。
作者：蛇从梁
作品编号：125639877B 550440660G84 创作日期：2020年12月20日。