什麼是天線方向圖?
發布時間:2020-03-05 責任編輯:wenwei
【導讀】天線方向圖又叫輻射方向圖(radiation pattern)、遠場方向圖(far-field pattern)。從方向圖上麵不能得到天線增益,由方向圖得到的是方向係數。天線增益=方向係數 * 天線效率。所以方向係數大於增益是肯定的。
tianxianzengyizhuyaoshitongguofangxiangtudeceshierbiaoxianchulai。zheliyouhenduodezhongceshifangxiangtudeceshixitong。yejiushianshi。erzaianshideceshichulaidejieguo,yezhishiyizhonghelixiangduichengzhenzibijiaodedejieguo。douzhidaolixiangduichengzhenzidezengyiwei2.15dB。這樣就可以根據測試電平的高低來計算出天線的增益。
G=D*N%.
而天線的效率一般情況下是沒有百分百的,所以G<d 。在計算天線的方向係數D是,通常所采用的就是根據方向圖上麵表現出來的主瓣的波瓣寬度計算,如半功率波瓣寬度,也就是電平下降3dB是的波瓣寬度。
天線增益:
天線增益是指:在zai輸shu入ru功gong率lv相xiang等deng的de條tiao件jian下xia,實shi際ji天tian線xian與yu理li想xiang的de輻fu射she單dan元yuan在zai空kong間jian同tong一yi點dian處chu所suo產chan生sheng的de信xin號hao的de功gong率lv密mi度du之zhi比bi。它ta定ding量liang地di描miao述shu一yi個ge天tian線xian把ba輸shu入ru功gong率lv集ji中zhong輻fu射she的de程cheng度du。增zeng益yi顯xian然ran與yu天tian線xian方fang向xiang圖tu有you密mi切qie的de關guan係xi,方fang向xiang圖tu主zhu瓣ban越yue窄zhai,副fu瓣ban越yue小xiao,增zeng益yi越yue高gao。天tian線xian增zeng益yi是shi用yong來lai衡heng量liang天tian線xian朝chao一yi個ge特te定ding方fang向xiang收shou發fa信xin號hao的de能neng力li,它ta是shi選xuan擇ze基ji站zhan天tian線xian最zui重zhong要yao的de參can數shu之zhi一yi。一yi般ban來lai說shuo,增zeng益yi的de提ti高gao主zhu要yao依yi靠kao減jian小xiao垂chui直zhi麵mian向xiang輻fu射she的de波bo瓣ban寬kuan度du,而er在zai水shui平ping麵mian上shang保bao持chi全quan向xiang的de輻fu射she性xing能neng。天tian線xian增zeng益yi對dui移yi動dong通tong信xin係xi統tong的de運yun行xing質zhi量liang極ji為wei重zhong要yao,因yin為wei它ta決jue定ding蜂feng窩wo邊bian緣yuan的de信xin號hao電dian平ping。增zeng加jia增zeng益yi就jiu可ke以yi在zai一yi確que定ding方fang向xiang上shang增zeng大da網wang絡luo的de覆fu蓋gai範fan圍wei,或huo者zhe在zai確que定ding範fan圍wei內nei增zeng大da增zeng益yi餘yu量liang。任ren何he蜂feng窩wo係xi統tong都dou是shi一yi個ge雙shuang向xiang過guo程cheng,增zeng加jia天tian線xian的de增zeng益yi能neng同tong時shi減jian少shao雙shuang向xiang係xi統tong增zeng益yi預yu算suan餘yu量liang。另ling外wai,表biao示shi天tian線xian增zeng益yi的de參can數shu有youdBd和dBi。DBi是相對於點源天線的增益,在各方向的輻射是均勻的;dBd相對於對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下,增益越高,電波傳播的距離越遠。一般地,GSM定向基站的天線增益為18dBi,全向的為11dBi。
天線方向圖的特征參數:
為了方便對各種天線的方向圖特性進行比較,就需要規定一些特性參數。主要包括:主瓣寬度,旁瓣電平,前後比,方向係數等。
1、主瓣寬度:是衡量天線的最大輻射區域的尖銳程度的物理量。通常取天線方向圖主瓣兩個半功率點之間的寬度。
2、旁瓣電平:是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣的電平,一般以分貝表示。
3、前後比:是指最大輻射方向(前向)電平與其相反方向(後向)電平之比,通常以分貝為單位。
4、方向係數:在(zai)離(li)天(tian)線(xian)某(mou)一(yi)距(ju)離(li)處(chu),天(tian)線(xian)在(zai)最(zui)大(da)輻(fu)射(she)方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)流(liu)密(mi)度(du)與(yu)相(xiang)同(tong)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)的(de)理(li)想(xiang)無(wu)方(fang)向(xiang)性(xing)天(tian)線(xian)在(zai)同(tong)一(yi)距(ju)離(li)處(chu)的(de)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)流(liu)密(mi)度(du)之(zhi)比(bi)。
天線的方向圖作圖:
天線的方向圖是表征天線輻射特性(場強振幅、相位、極化)與空間角度關係的圖形。完整的方向圖是一個三維的空間圖形,如圖3.1所示。它是以天線相位中心為球心(坐標原點),在半徑r足夠大的球麵上,逐點測定其輻射特性繪製而成。測量場強振幅,就得到場強方向圖;測量功率,就得到功率方向圖;測量極化,就得到極化方向圖;celiangxiangwei,jiudedaoxiangweifangxiangtu。ruobulingjiashuoming,benshushuoshufangxiangtujunzhichangqiangzhenfufangxiangtu。sanweikongjianfangxiangtudecehuishifenmafan,shijigongzuozhong,yibanzhixucedeshuipingmianhechuizhimian(即XY平麵和XZ平麵)的方向圖就行了。

圖1 測量方向圖的坐標
天線方向圖可以用極坐標繪製,也可以用直角坐標繪製。極坐標方向圖的特點是直觀、簡jian單dan,從cong方fang向xiang圖tu可ke以yi直zhi接jie看kan出chu天tian線xian輻fu射she場chang強qiang的de空kong間jian分fen布bu特te性xing。但dan當dang天tian線xian方fang向xiang圖tu的de主zhu瓣ban窄zhai而er副fu瓣ban電dian平ping低di時shi,直zhi角jiao坐zuo標biao繪hui製zhi法fa顯xian示shi出chu更geng大da的de優you點dian。因yin為wei表biao示shi角jiao度du的de橫heng坐zuo標biao和he表biao示shi輻fu射she強qiang度du的de縱zong坐zuo標biao均jun可ke任ren意yi選xuan取qu,例li如ru即ji使shi不bu到dao1°的主瓣寬度也能清晰地表示出來,而極坐標卻無法繪製。圖2所示為同一天線方向圖的兩種坐標表示法。

圖2方向圖的表示法 (a)極坐標 (b)直角坐標
一般繪製方向圖時都是經過歸一化的,即徑向長度(極坐標)或縱坐標值(直角坐標)是以相對場強E(θ,φ)/Emax,這裏E(θ,φ)是任一方向的場強值,Emax是最大輻射方向的場強值。因此,歸一化最大值是1。對於極低副瓣電平天線的方向圖,大多采用分貝值表示,歸一化最大值取為零分貝。圖3所示為直角坐標中用歸一化場強和分貝值表示的同一天線方向圖。

圖3 歸一化方向圖
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