天線(xiàn)增益是天線(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)中非常重要的一環(huán)，當(dāng)然也是選擇天線(xiàn)的重要參數(shù)之一。天線(xiàn)增益對(duì)于通信系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量也起著很大作用，一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。

        天線(xiàn)增益的定義是：天線(xiàn)在某一規(guī)定方向上，輻射功率通量密度與參考天線(xiàn)在相同輸入功率時(shí)最大輻射功率通量密度的比值。

需要注意的三個(gè)點(diǎn)

1、如果不是特別標(biāo)注，天線(xiàn)增益均是指最大輻射方向的增益；

2、同等條件下，增益越高，方向性越好，電波傳播的距離越遠(yuǎn)，即覆蓋的距離增加。但是波速寬度會(huì)別壓縮，波瓣越窄，從而導(dǎo)致覆蓋的均勻性變差。

3、天線(xiàn)是無(wú)源器件，并不會(huì)增加信號(hào)的功率，而經(jīng)常說(shuō)的天線(xiàn)增益是相對(duì)于某一參考天線(xiàn)來(lái)說(shuō)的。天線(xiàn)增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。

        天線(xiàn)增益與天線(xiàn)方向圖有密切的關(guān)系，主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。下面我們根據(jù)不同類(lèi)型的天線(xiàn)，概括總結(jié)了部分計(jì)算公式，可供參考。

拋物面天線(xiàn)

可用以下公式近似計(jì)算其增益：

G(dBi) = 10Lg{4.5×(D/λ0)^2}

注意

D：拋物面直徑

λ0：中心工作波長(zhǎng)

4.5：經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

直立全向天線(xiàn)

可用以下公式近似計(jì)算其增益：

G(dBi)=10Lg{2L/λ0}

注意

L：天線(xiàn)長(zhǎng)度

λ0：中心工作波長(zhǎng)

一般的天線(xiàn)

可用以下公式近似計(jì)算其增益：

G(dBi)=10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)}

注意

公式中，2θ3dB,E與2θ3dB,H分別為天線(xiàn)在兩個(gè)主平面（E面和H面）上的半功率（3dB）波瓣寬度；32000 是統(tǒng)計(jì)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)，通過(guò)饋線(xiàn)（電纜）輸送到天線(xiàn)，由天線(xiàn)以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線(xiàn)接收下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線(xiàn)送到無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)。因此在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的工程中，計(jì)算發(fā)射裝置的發(fā)射功率與天線(xiàn)的輻射能力非常重要。

無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射功率是指在給定頻段范圍內(nèi)的能量，通常有兩種衡量或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：

功率（W）

相對(duì)1瓦（Watts）的線(xiàn)性水準(zhǔn)。

增益（dBm）

相對(duì)1毫瓦（Milliwatt）的比例水準(zhǔn)。

兩種表達(dá)方式可以互相轉(zhuǎn)換：

dBm = 10 x log[功率mW]

mW = 10^[增益 dBm / 10 dBm]

        在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，天線(xiàn)被用來(lái)把電流波轉(zhuǎn)換成電磁波，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中還可以對(duì)發(fā)射和接收的信號(hào)進(jìn)行“放大”，這種能量放大的度量成為 “增益（Gain）”。天線(xiàn)增益的度量單位為“dBi”。

        由于無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的電磁波能量是由發(fā)射設(shè)備的發(fā)射能量和天線(xiàn)的放大疊加作用產(chǎn)生，因此度量發(fā)射能量，最好同一度量－增益（dB），例如，發(fā)射設(shè)備的功率為100mW ，或 20dBm；天線(xiàn)的增益為10dBi，則：

發(fā)射總能量＝發(fā)射功率（dBm）＋天線(xiàn)增益（dBi）

＝ 20dBm ＋ 10dBi

＝ 30dBm

或者：＝ 1000mW ＝ 1W

將「輪胎」壓扁，信號(hào)就越集中，增益就越大，天線(xiàn)尺寸就越大，波束寬帶越窄。

測(cè)試設(shè)備為信號(hào)源，頻譜儀或其他信號(hào)接收設(shè)備和點(diǎn)源輻射器。

1. 先用理想（當(dāng)然是近似理想）點(diǎn)源輻射天線(xiàn)，加入一功率；然后再距離天線(xiàn)一定的位置上，用頻譜儀或接收設(shè)備測(cè)試接收功率。測(cè)得的接收功率為P1；

2. 換用被測(cè)天線(xiàn)，加入相同的功率，在同樣的位置上重復(fù)上述測(cè)試，測(cè)得接收功率為P2;

3. 計(jì)算增益：G=10Log(P2/P1) ——就這樣，得到了天線(xiàn)的增益。

1分鐘「天線(xiàn)增益」總結(jié)

1、天線(xiàn)是無(wú)源器件，不能產(chǎn)生能量。天線(xiàn)增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。

2、天線(xiàn)的增益由振子疊加而產(chǎn)生。增益越高，天線(xiàn)長(zhǎng)度越長(zhǎng)。增益增加3dB，體積增大一倍。

3、天線(xiàn)增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。