在無(wú)線通信領(lǐng)域，信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器之間的通信是以空間的電磁波為介質(zhì)，利用電磁波的磁場(chǎng)變化作為通信手段。而天線則是發(fā)射與接受電磁波信號(hào)的界面。我們使用不同種類的天線以改變無(wú)線信號(hào)在不同方向的發(fā)射或接收的強(qiáng)度。天線是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不可或缺的部分，但往往為技術(shù)人員所忽視，甚至有很多前線人員對(duì)天線的技術(shù)參數(shù)有誤解。我們一般在天線的技術(shù)規(guī)格會(huì)看到以下的資料：

• 增益(gain)
• 天線方向圖 (Antennae Directional Pattern)
• 波束寬度(lobe width)
• 頻率范圍(frequency range)
• 覆蓋半徑 (coverage radius)
• 極化方式(polarization)
• 駐波比 (standing wave ratio)

接下來(lái)我們會(huì)談一下在廠家的技術(shù)數(shù)據(jù)表里面經(jīng)常看到的天線技術(shù)參數(shù)以及其意義。

1.增益 (gain)

在無(wú)線通信領(lǐng)域，我們需要表示絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。

• 常見的信號(hào)強(qiáng)度單位有：瓦(W)、毫瓦(mW)、dBm (與1mW 作對(duì)比)
• 相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度 （比較）的單位有：dB 、dBi、dBd
  • dB = 10 x log₁₀(A/B) A 和 B 分別是兩個(gè)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度
    • 3dB=10 x log(A/B)。 那么A/B=10的0.3次方 約為2倍。
    • 10dB的增益放大多少倍? 10db=10 x log(A/B). 那么A/B=10的1次方 10倍。
  • 一般我們會(huì)碰到 dBi 和 dBd 來(lái)代表天線的增益
    • dBi 是把天線的輸出功率與各向同性輻射器（isotropic radiator）比較
    • dBd 是把天線的輸出功率與偶極天線 (dipole antenna) 比較
    • dBi 與 dBd 的轉(zhuǎn)換公式是 dBi = 2.14 + dBd

2.天線方向圖 (Antennae Directional Pattern)

基于特定三維（通常指水平或垂直）平面，我們可以把天線分為兩大基本類型：

• 全向天線（在平面中均勻輻射）
• 定向天線（又稱指向天線，在某方向輻射較多）

我們可以通過(guò)天線方向圖來(lái)了解并比較不同天線的電磁波輻射特性。

在解讀天線方向圖時(shí)，我們要注意以下幾點(diǎn)：

• 圖表的中央（圓形的中心點(diǎn)）代表天線的位置
• 圖表顯示不同方向天線的增益 （一般以dB、dBd 或dBi 為單位）
• 最外圍的圓圈一般代表天線***的信號(hào)
• 水平方向圖表 （H-面）- 英文又稱為 azimuth chart。它顯示由上而下的視角。
• 垂直方向圖表 （E-面） - 英文稱為 elevation chart。它顯示側(cè)面的視角。
• 圖表并不顯示實(shí)際距離或信號(hào)強(qiáng)度的絕對(duì)值
• 圖表只顯示各方向之間的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系

圖 1A

圖 1B

圖 1A 和 1B 分別是一全向天線的H-面及 E-面的天線方向圖。由于天線在水平方向的輻射都很平均，因此 H-面的圖表是正圓形。圖1C是該全向天線的輻射強(qiáng)度形狀的3D 圖形顯示。

圖 1C

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有一點(diǎn)我們需要非常小心的就是圖表只是顯示不同方位的輻射形狀。這就像我們小時(shí)候的手影一樣；手影只顯示手的輪廓而不顯示手的實(shí)際大小。

另外要注意的是圖表的比例不代表相對(duì)覆蓋范圍。

公式 1

上圖 -90 度方向的天線增益是 7.5dBi，-112 度方向的天線增益是 -2.5dBi。兩個(gè)方向的增益差別為 ∆ = -10dBi。就是說(shuō)，在與天線相同的距離時(shí)，-90 度方向所接受到的信號(hào)強(qiáng)度是 -112 方向的10 倍?；谄椒椒幢榷?，-90 度方向驅(qū)離天線100米位置所接收到的信號(hào)強(qiáng)度 是 相等于 -112 方向距離天線30 米位置所接收到的信號(hào)強(qiáng)度。

我們按照 ∆ = -10dBi = 0.3 把上圖轉(zhuǎn)換成線性比例：

現(xiàn)在我們?cè)倏催@個(gè)圖表便知道天線的垂直覆蓋是很小的。

另一個(gè)常見的天線參數(shù)是“波束寬度”（又名：波瓣寬度），英文是 lobe width 或 beam width。天線的無(wú)線電波輻射在水平方向及垂直方向上形成扇面的張開角度。通常情況下以比***輻射方向上的功率下降3dB的兩個(gè)方向之間的夾角為波瓣寬度，因此又稱為半功率角。

一般的天線廠商都會(huì)在天線規(guī)格表中列出垂直及水平半功率角。讓我們看看按照天線輻射方向圖計(jì)算半功率角的方法：

圖 1：計(jì)算半功率角

1. 首先我們要確定天線方向圖的正確比例；同心圓行之間的距離代表多少 dB 的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度差別。在圖1中，你可以看到表示 -10 dB、-20 dB 及 -30 dB 的同心圓形邊界線。這表示相對(duì)于***信號(hào)的衰減。
2. 我們首先要找出方向圖表中代表***信號(hào)的位置。在圖1中，***信號(hào)是A箭頭所指的位置。
3. 接著我們從1號(hào)箭頭的位置往左右移動(dòng) （B箭頭的方向）直至到在距離A箭頭 3 dB 的位置停住 （C箭頭所表示的兩點(diǎn)）。
4. 在兩點(diǎn)C箭頭的位置各畫1條直線到圖表中心（天線）的位置
5. 上圖虛線的角度便是半功率角 （約30^o 左右）