天线增益的概念，天线增益概念详解

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微信官方账号，黄岩岛所有者，《看图说RF》，原创第049篇，天线增益概念。原创不容易，怕出错。请指正。碎片访问电巢App三分钟，收获不翼而飞。天线的直接活性假设理想的非定向天线的辐射功率在远场区域中的3D球形空间中的所有方向上都是相等的，则定义球形表面的辐射功率的方向图的直接活性是0dBi。——所有方向的平均辐射功率相等，假设为0dB。

只是现实的物理世界，并不存在这种理想的全向(非定向)天线。例如简单的偶极天线。两极没有辐射功率，相当于-dB。根据能量守恒，赤道方向360度的辐射功率要凸出，凸出部分的最大辐射功率比0dB的球面平均辐射功率高2.15dB，如下图右图所示。所以偶极天线的方向性是2.15dBi，有时为了简单起见，写为2.2dBi。

这相当于一个体积不变的球形橡皮泥。如果两极被压缩，赤道就会膨胀。扩展部分相当于天线的方向性。这个过程用下图表示：天线方向性的定义：三维球面空间中辐射功率的峰均比：天线的方向性是一个空间集中度指标，定义了天线的辐射功率。天线增益的问题是实际的偶极子天线是有辐射效率的。

首先，偶极天线由两个悬挂的对称/4金属谐振臂组成。一般来说，功率只有在谐振时才能辐射出去，但谐振电流很大，导致导体损耗，这是影响辐射效率的一个狭义因素。其次，通常采用放大器作为激励源，放大器和天线之间需要平衡-不平衡转换的巴伦，也会产生各种传输损耗和阻抗失配回波损耗。所有这些损失都可以归类为广义上影响辐射效率的因素。

天线增益的定义：G=D损耗在某些情况下，这些损耗很小，所以：GD，所以天线指向性和天线增益经常被混淆。阵列天线偶极子天线的指向性还是比较小的，所以可以将多个相同的偶极子等间距同向排列成一条直线，组成一个线性阵列天线。当偶极子被等幅同相的信号激励时，3D方向图会进一步平坦，增益会更高；

由四个偶极子组成的线性阵列天线的增益可以达到8.3dBi左右，偶极子越多，增益越高。——但不一定成正比，后面会讨论。提高天线方向性的措施提高天线方向性的措施一般有三种：阵列天线，如汽车防撞雷达的毫米波天线(图片来自电巢的射频仿真课程)；抛物面天线，如贵州天眼；镜头天线，比如歼20肚子下面的天线；

上述三种措施还可以结合起来进一步提高增益，如抛物面天线组成的甚大阵列天线和透镜天线组成的甚大阵列天线。(未完待续)得出天线指向性是指三维球形空间分布中辐射功率的峰均比；天线增益(Gain)在数值上等于天线方向性减去各种损耗)；

提高天线方向性的措施一般有三种：阵列天线、抛物面天线、透镜天线，以及以上三者的组合。回顾唐子红

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