天线波束宽度与增益 公式

唧　电子测量技术　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　第４０卷第４期　２０１７年４月　

天线互耦对赋形波束增益的影响和分析　

王裕波　周志鹏　孙红兵　

（南京电子技术研究所　南京２１００３９）　

摘要：分析了天线单元之间的耦合作用后，运用理论推导得到了天线的散射矩阵。通过遗传算法对线阵天线进行　了波束展宽，对阵列进行了互耦分析。分析结果表明：波瓣展宽后天线的旁瓣电平与增益都受到了互耦的影响，主要　

是由于相位加权破坏相位分布的连续性，导致了能量的利用效率降低，从而导致了天线的增益降低。在波束赋形中，　可以加入算法强制相邻通道间的相位分布连续，之后得到的方向图可以适用阵列存在强耦合的情况。　关键词：阵列天线；互耦；遗传算法；天线增益；相位连续　

中图分类号：ＴＮ９５　文献标识码：Ａ　国家标准学科分类代码：５１０．１０５０　

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｈａｐｅｄ　ｂｅａｍ　ｇａｉｎ　ｏｎ　ａｎｔｅｎｎａ　ｍｕｔｕａｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　

Ｗａｎｇ　Ｙｕｂｏ　Ｚｈｏｕ　Ｚｈｉｐｅｎｇ　Ｓｕｎ　Ｈｏｎｇｂｉｎｇ　

（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｎｔｅｎｎａ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｍａｔｒｉｘ　ｂｙ　ｔｈｅ　ａｎｔｅｎｎａ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙ　ａｎｔｅｎｎａ　ｂｅａｍ　ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｔｕａｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｏｆ　ａｒｒａｙ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｌｏｂｅ　ｂｒｏａｄｅｎｅｄ　ａｎｔｅｎｎａ　ｓｉｄｅｌｏｂｅ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｇａｉｎ　ｍｕｔｕａｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｈａｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ，ｍａｉｎｌｙ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　

矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式。

求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式。

假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。

急需相关公式，非常感谢高手赐教！

已知：矩形贴片天线

辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽,如图12 - 17 所示,单个辐射槽的辐射电导为

W≤λ0

W>λ0

单个辐射槽的辐射电纳为

式中

W微带贴片天线介质hr地WL22022090120WGW00ekLBZ01/21201112122/0.2640.30.4120.258/0.8erreeehZWhWWhLhWhk0=2π/λ0是自由空间的波数,Z0是宽度W的微带特性阻抗,εe是有效介电常数, ΔL是边沿电容引起的边沿延伸。由下图可看出,边沿电场盖住了微带边沿,等效为贴片的电长度增加。

YinY0LLhG+jBG+jB????

为了计算天线的辐射阻抗,天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。输入导纳为

式中Ys为式（12 - 17）给出的辐射槽导纳,β=2πεe/λ0微带线内传播常数。谐振时, L+ΔL=λg/2=λ0/2εe, 式(12 - 19)仅剩两个电导,即

Yin=2G

微带天线的工作频率与结构参数的关系为

W不是很关键,通常按照下式确定:

000tan(2)tan(2)sinssYjYLLYYYYjYLL02(2)ecfLL1/20221rcWf

【摘要】　

【关键词】　；　移动通信设备与测试”专题　ｉ；ｉ　

安装姿态对天线方向图水平面半功率　

波束宽度测试的影响　

黎华鹏　

（中国电子科技集团公司第七研究所凯尔实验室，广东广州５１【）３　

为了研究安装姿态对天线方向图水平面半功率波束宽度测试的影响，通过仿真分析及实测验证的方法，研究　了天线姿态及抱杆姿态存在俯仰偏移时对天线方向图水平面半功率波束宽度测试的影响，仿真分析了　通道　９００￣：线、双通道１８００天线、ＦＡＤ宽频智能天线存在安装姿态差异时，对水平面半功率波束宽度的影响，并通　过实验证实了安装姿态差异对方向图水平面半功率波束宽度的影响，为在测试中科学合理地架设天线提供了　参考。　荩站天线；俯仰偏移；水平面半功率波束宽度；测量误差　

ｄｏｉ：ｌｏ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｌ１．１００６－１０１０．２０１８．０６　００４　中图分类号：ＴＮ９２＜）５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—１０１Ｉｌ（２ｉ）１８）ｏ６一ｏｏ１７一ｏ７　引用格式：黎华鹏安装姿态对天线方向图水平面半功率波束宽度测试的影响Ｕ　Ｊ．移动通信，２０１８，４２（６）：１７—２３　

Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ＢＴＳ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｈａｌｆ－Ｐｏｗｅｒ　Ｂｅａｍ　Ｗｉｄｔｈ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　

Ａｎｔｅｎｎａ　Ｐａｔｔｅｒｎ　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ】　

［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　ＬＩＨｕａｐｅｎｇ　（Ｃｏｍｌｎｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｔ’ｔｈｅ　７ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｌｎｓｔｉｍｔｅ　ｏｆＣＥＴＣ，ＧｕａｎｇｚｌＩＯＵ　５１０３１Ｏ，Ｃｈｉｎａ）　

ｌｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｐｏｓｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｈａｌ￣ｐｏｗｅｒ　ｂｅａｍ　ｗｉｄｔｈ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａ　ｐａｔｔｅｒｎ，ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｏｆｆｓｅｔ　ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ａｎｔｅｎｎａ　ｐｏｓｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｅｎ’ｉｃｋ　ｐｏｓｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｈａｌｆ－ｐｏｗｅｒ　ｂｅａｍ　ｗｉｄｔｈ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｐｏｓｔｕｒｅ　ｅｘｉｓｔｓ　ｉｎ　９００一ａｎｔｅｎｎａ．ｄｕａｌ—ｃｈａｎｎｅｌ　１　８００　ａｎｔｅｎｎａ　ａｎｄ　ＦＡＤ　ｂｌ‘ｏａｄｂａｎｄ　ｓｌｎａｒｔ　ａｎｔｅｎｎａ，ｉｔｓ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｈａｌｔ－ｐｏｗｅｒ　ｂｅａｍ　ｗｉｄｔｈ　ｉｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｐｏｓｔｕｒｅ　ｏｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｈａｌｆ－ｐｏｗｅｒ　ｂｅａｍ　ｗｉｄｔｈ　ｉｓ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｒｅｆｅ—ｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ．　ｂａｓｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｔｅｎｎａ；ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｏｆｆｓｅｔ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｈａｌｆ－ｐｏｗｅｒ　ｂｅａｍ　ｗｉｄｔｈ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｅｒｒｏｒ　

无线WiFi-天线增益计算公式

附1:天线口径和2.4G频率的增益

0.3M 15.7DBi

0.6M 21.8DBi

0.9M 25.3DBi

1.2M 27.8DBi

1.6M 30.3DBi

1.8M 31.3DBi

2.4M 33.8DBi

3.6M 37.3DBi

4.8M 39.8DBi

附2:空间损耗计算公式

Ls=92.4+20Logf+20Logd

附3:接收场强计算公式

Po-Co+Ao-92.4-20logF-20logD+Ar-Cr=Rr

其中Po为发射功率,单位为dbm.

Co为发射端天线馈线损耗.单位为db.

Ao为天线增益.单位为dbi.

F为频率.单位为GHz.

D为距离,单位为KM.

Ar为接收天线增益.单位为dbi.

Cr为接收端天线馈线损耗.单位为db.

Rr为接收端信号电平.单位为dbm.

例如:AP发射功率为17dbm(50MW).忽略馈线损耗.天线增益为10dbi.距离为2KM.接收天线增益为10dbi.到达接收端电平为17+10-92.4-7.6-6+10=-69dbm

附4: 802.11b 接收灵敏度

22 Mbps (PBCC): -80dBm

11 Mbps (CCK): -84dBm

5.5 Mbps (CCK): -87dBm

2 Mbps (DQPSK): -90dBm

1 Mbps (DBPSK): -92dBm

(典型的测试环境：包错误率PER < 8% 包大小： 1024 测试温度：25ºC + 5ºC)

附5: 802.11g 接收灵敏度

54Mbps (OFDM) -66 dBm

8Mbps (OFDM) -64 dBm

36Mbps (OFDM) -70 dBm

24Mbps (OFDM) -72 dBm

天线的增益、极化方式、波瓣宽度

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。

增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。

天线的极化方式

所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。

由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外，还有一种双极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。）

天线的波瓣宽度

波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度（天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系）。 天线垂直的波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通过对天线垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也是我们在网络优化中经常采用的一种手段。主要涉及两个方面水平波瓣宽度和垂直平面波瓣宽度。

龙源期刊网

安装姿态对天线方向图水平面半功率 波束宽度测试的影响

作者：黎华鹏

来源：《移动通信》2018年第06期

【摘 要】为了研究安装姿态对天线方向图水平面半功率波束宽度测试的影响，通过仿真分析及实测验证的方法，研究了天线姿态及抱杆姿态存在俯仰偏移时对天线方向图水平面半功率波束宽度测试的影响，仿真分析了双通道900天线、双通道1800天线、FAD宽频智能天线存在安装姿态差异时，对水平面半功率波束宽度的影响，并通过实验证实了安装姿态差异对方向图水平面半功率波束宽度的影响，为在测试中科学合理地架设天线提供了参考。

基站天线；俯仰偏移；水平面半功率波束宽度；测量误差

1 引言

移动通信技术的发展，对基站天线的辐射性能提出了更高的要求。如何准确测试天线辐射性能成为天线测量领域关注的核心问题。天线辐射性能测试受测试系统、测试环境、安装方式等多种因素的影响。现有文献对测试系统、测试环境的影响因素已作了较为详细的分析，安装方式方面的分析相对较少。安装主要受安装工装、抱杆及人为因素的影响，本文的研究侧重于前两种因素，围绕天线姿态或抱杆姿态存在俯仰角度偏移时对方向图测试，尤其是对水平面半功率波束宽度指标测试的影响展开讨论，为科学合理地架设天线提供数据依据。

2 天线俯仰安装姿态对水平面半功率波

束宽度测试的影响

2.1 天线安装姿态俯仰

天线安装架设示意图如图1所示，正常安装如图1（a）所示，抱杆与垂直轴线之间不存在夹角，天线与抱杆之间无相对偏移角。天线安装姿态俯仰包括两种情形，一种为天线俯仰，即抱杆垂直，天线安装姿态与垂直轴线之间存在俯仰夹角，如图1（b）；另一种为抱杆俯仰，即天线垂直安装，抱杆升起后抱杆与垂直轴线之间存在夹角，如图1（c），天线安装姿态俯仰会造成方向图测试误差。

1 / 3

天线增益的计算公式

骆驼发表于2008-01-09 02:34 |

|阅读2,179 views

天线增益是指：

在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G = 13 dB = 20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需100/20=5W。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。

半波对称振子的增益为G=

2.15dBi。4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G=

8.15dBi(dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。

如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是dBd。

半波对称振子的增益为G=0dBd（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为G=

8.15–

2.15=6dBd。

天线增益的若干计算公式

1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：

2 / 3

G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}

式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验数据。

2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：

G（dBi）=10Lg{

4.5×（D/λ0）2}

式中，D为抛物面直径；

λ0为中心工作波长；

4.5是统计出来的经验数据。

3）对于直立全向天线，有近似计算式

G（dBi）=10Lg{2L/λ0}

式中，L为天线xx；

天线增益的计算公式

天线增益的计算公式 

 天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在

空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入

功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越

窄，副瓣越小，增益越高。 

 可以这样来理解增益的物理含义 ------ 为在一定的距离上的某点处产生一

定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要 100W 的输

入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时，输入功

率只需 100 / 20 = 5W 。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐

射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。 

 半波对称振子的增益为 G=2.15dBi。4 个半波对称振子沿垂线上下排列，

构成一个垂直四元阵，其增益约为 G=8.15dBi( dBi 这个单位表示比较对象是

各向均匀辐射的理想点源 )。 

 如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是 dBd 。

 半波对称振子的增益为 G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为 1 ，取

对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为 G=8.15 – 2.15=6dBd 。

第３４卷第２期　２０１５年６月　通　信　Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ　对　抗　Ｃ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１５　

基于介质波束调制的　高增　益喇叭天线设计　

张明芳１，刘春恒２刘　阳　，杨小龙　

（１．中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴３１４０３３；２．中国北方电子设备研究所，北京１００１９１）　

摘　要：根据光程相等原理，推导了介质体表面赋型曲线方程。赋型介质体内嵌于方形喇叭天线口面上，　

构成一种效率较高的介质赋型喇叭天线。利用ＨＦＳＳ仿真软件，对介质赋型喇叭天线的电场分布、远场　

方向图特性及喇叭结构参数对天线增益的影响等方面作了分析研究。研究表明，赋型介质体内嵌于喇叭口　

面内，可将普通喇叭天线内传输的球面波调制为平面波，提高了喇叭天线的最大增益。测试结果表明，普　

通喇叭天线在１４．０ＧＨｚ频点处的口面效率为２２３％，１５．０ＧＨｚ频点处的口面效率为２７．４５％；经赋型介质　

体调制后，喇叭天线１４．０ＧＨｚ频点处的口面效率提高到３３．９％，１５．０ＧＨｚ频点处的口面效率提高到６０．５％。　

关键词：喇叭天线；高增益；波束调制　

中图分类号：ＴＮ８２　文献标示码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｇａｉｎ　Ｈｏｒｎ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

Ｍｅｄｉｕｍ’Ｓ　Ｂｅａｍ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　

ＺＨＡＮ　Ｍｉｎｇ－ｆａｎｇ　，ＬＩＵ　Ｃｈｕｎ－ｈｅｎｇ２，ＬＩＵ　Ｙａｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｌｏｎｇ　

（　．Ⅳ０．３６　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＣＥＴＣ，Ｊｉａｘｉｎｇ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１４０３３，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｄｕｃｔｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｍｅｄｉｕｍ’Ｓ　ｅｘｔｅｒｉｏｒ　ｃｕｒｖｅ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｒａｙ　ｐａｔｈ．Ｔｈｅ　ｄｅ—　

定向天线覆盖范围计算公式

定向天线的覆盖范围受到多种因素的影响，包括天线的增益、水平波束宽度、垂直波束宽度、工作频率以及环境因素等。要计算定向天线的覆盖范围，通常需要使用传播模型，如Okumura-Hata模型、COST-231模型等。这些模型可以根据上述因素以及地形、建筑物等环境因素来估算覆盖范围。

定向天线的水平波束宽度一般在65度到90度之间。以2100MHz的定向天线为例，天线增益是18dBi，如果水平波束宽度是65度，可以计算得到垂直波束宽度是度。

由于计算覆盖范围需要综合考虑多种因素，且计算过程较为复杂，因此目前没有统一的计算公式来准确计算定向天线的覆盖范围。如需更精确的计算，可能需要使用专业的仿真软件或咨询相关领域的专家。

雷达——雷达基本⽅程

1、基本雷达⽅程

设雷达发射机功率为Pt，当雷达为全向辐射雷达时，与雷达的距离为R处任⼀点的功率密度St为雷达反射功率Pt与球表⾯积4ΠR2之⽐

为了增加在某⽅向上的辐射功率密度，雷达通常采⽤⽅向性天线，其中天线增益G和有效⾯积A之间的关系。

（2）

其中G为天线增益，A为有效⾯积，为所⽤波长。除此之外增益和天线的⽅位以及仰⾓波束宽度的关系式为：

式中K≤1，且取决于天线的物理孔径形状，θa、θe分别为天线的⽅位和仰⾓波束宽度（单位:rad）。

因此在⾃由空间，在雷达天线增益为Gt的辐射⽅向上，距离雷达天线为R的⽬标的功率密度为：

⽬标受到电磁波的照射，因其散射特性将产⽣散射回波。散射功率的⼤⼩和⽬标所在点的发射功率密度S1和⽬标的散射截⾯积σ有关。若假定⽬标可将接收到的回拨能量⽆损耗地辐射出，就得到了⽬标的散射功率为：

假设⽬标将散射回波全向辐射，同时为收发共⽤天线，那么接收天线的回波功率密度为：

如果雷达接收天线的有效接受⾯积为Ar，则天线增益和有效⾯积之间的关系满⾜公式2，接收回波的功率：

其中为⽬标雷达截⾯积，Pt为发射功率，R为距离。从上述接收功率公式可以看出，接收的回波功率反⽐于⽬标与雷达之间的距离的四次⽅。接收的功率必须超过最⼩可检测信号功率Simin，雷达才能够可靠的发现⽬标，当等于Simin时，就可得到雷达检测该⽬标的最⼤作⽤距离Rmax。当为单极地脉冲雷达时，它的关系式为。

将其化为距离的公式为：

上述两个⽅程表明了作⽤距离Rmax和雷达参数以及⽬标特性间的关系。

第⼀个式⼦中Rmax与成反⽐，第⼆个式⼦Rmax与成正⽐。这是因为，对于第⼀个式⼦，由于当天线⾯积不变时、波长增加时，天线增益下降，导致距离减⼩。对于第⼆个式⼦，当天线增益不变，波长增⼤时，要求的天线⾯积增⼤，有效⾯积增加，其结果是作⽤距离变⼤。

2、实际情况下雷达⽅程

上述雷达⽅程虽然给出了作⽤距离和各参数间的定量关系，但因未考虑设备的实际损耗和环境因素，⽽且⽅程中还有⽬标发射⾯积和最⼩可检测信号两个不可能准确预定的量。因此只是⼀个估算公式。

瓦里米尔公式

瓦里米尔公式是一种用来计算天线在无线电通信中的增益的公式。它是由俄籍天线工程师瓦里米尔（S. A. Schelkunoff）在20世纪30年代提出的。该公式常常用在电磁场理论研究和天线设计中。

瓦里米尔公式主要通过计算天线辐射方向的功率密度和抛物面上的参考值来计算天线的增益。下面我们来详细讲解一下瓦里米尔公式的计算过程：

1. 首先我们要计算天线在某一方向上的辐射功率密度。这个功率密度是指天线单位面积的电磁能量，在垂直于天线方向上的能量流密度。通过计算出这个功率密度，就可以确定天线在特定方向上的发射能力。

2. 接下来，我们需要计算出天线在参考点处的功率密度。这个参考点通常是在天线距离一定范围内的一个点。在这个点上，我们可以通过对周围的电磁场进行测量得到一个电磁场参考值。

3. 最后，我们可以通过计算两个功率值的比值，即得到天线的增益。增益表示天线在某一方向上能够传输电磁波的增强程度，通常用分贝来表示。增益越高，说明天线能够向更远的距离传输信号，从而可能使无线电通信的质量更好。

总之，瓦里米尔公式是一种非常重要的天线计算方法，它可以帮助我们更好地了解天线在无线电通信中的作用和贡献。通过掌握这个公式，我们可以更好地设计和使用天线，从而为无线电通信的发展做出贡献。

八木天线参数计算方法

八木天线是一种常用于无线通信系统的天线，其特点是具有较宽的频率范围和较高的增益。对于设计和优化八木天线，准确计算和确定其参数非常重要。以下是八木天线参数计算的基本方法。

1. 八木天线的长度计算：八木天线的长度直接影响其工作频率。根据所需工作频率，可以使用公式 L = λ/2 来计算八木天线的长度，其中 L 为八木天线的长度，λ 为工作频率的波长。

2. 八木天线的元件排列：八木天线通常由主驱动器和辅助反射器组成。主驱动器的长度通常为1/2波长，而辅助反射器的长度为1/4波长。主驱动器和辅助反射器之间的距离也需要根据频率来确定。

3. 八木天线的驱动器设计：驱动器是八木天线的核心元件，其设计包括驱动器的形状和驱动器到辅助反射器的连接方式。常见的驱动器形状包括V形和半弯曲形，其选择取决于所需的波束宽度和频率响应。

4. 八木天线的辐射特性计算：辐射特性是评估八木天线性能的重要指标之一。可以使用天线模拟软件进行计算和分析，以得到天线的辐射图案、增益和波束宽度等参数。

5. 八木天线的阻抗匹配计算：阻抗匹配是确保八木天线与传输线之间的能量传输最大化的关键。可以通过调整驱动器的长度和形状，以及使用阻抗匹配网络来实现阻抗匹配。

请记住，八木天线参数计算方法可以因具体应用而异，上述方法仅为基本指导。在实际应用中，根据具体的需求和系统要求，可能需要进行更详细和精确的计算和优化。最好的方法是参考相关文献和专业资源，或者咨询专业工程师以获取更准确和有效的参数计算方法。

1 第四章 天线理论

第一节 基本概念

天线，是接收或辐射无线电波能量的装置。无线电波的传输速度和光速一样，在传输过程中，电场和磁场是共存的，统称为电磁场。电场矢量E和磁场矢量H是相互垂直的。见图4－1：

图4－1 电磁场演示图

麦克斯韦理论中表述了这样一个概念：一个变化的电场会感应出一个变化的磁场，一个变化的磁场会感应出一个变化的电场。电磁波的传输就是以这个理论为基础的。

一、感应场和辐射场

感应场和辐射场是两个相关的场区，在天线附近的是感应场，包括了天线体内电压、电流产生的电力线和磁力线。由于电场和磁场有900的相差，这个场是无功能量场；而辐射场是电磁波从天线发出的电力线和磁力线向空间延伸，是有功能量场，电场和磁场是同相的，因此天线发出的能量主要是辐射场的传播延伸。感应场的强度和距离的负二次方成正比，辐射场的强度和距离成反比。

二、波的极化

波的极化是由电场矢量E相对于反射平面的位置来定的，大多数情况下，我们把地球定为反射面，如果E与反射面平行，称为水平极化，E与反射面垂直，称为垂直极化。也可以通过天线与地面的位置来确定，如果天线与地面垂直，那么主要是垂直极化；如果天线（阵）与地面平行主要是水平极化。

三、近场与远场

辐射场可以分成两个部分：近场和远场。

近场是从天线开始有限的几个波长范围内的场，在观察点处得到的射线可以认为是平行的。

近场的距离是依靠天线的尺寸D和相差来大致计算的。对ILS来说，相差大约是 2 120，也就是32，近场的距离大约是24DR，看图4－2：

图4－2 辐射场的近场图

OC=R，OA=R+32

222()2DRR

2248DDR，

四、辐射场型

在某个固定的距离上，天线或天线阵的电场强度坐标称之为场型。所以我们关心的是场型的形状。而场型只是简单地表示场强随着距离变化的相对关系，并非在其外就没有信号了。这样就可以知道，场型的表示不是绝对场强，是相对的。在我们的领域里，研究绝对场强也是没有多大必要的，我们也不是要定性、定量地分析某点上的信号特性。辐射场型可以用极坐标或直角坐标来表示，通常是采用极坐标。

标准喇叭天线折算增益的流程和注意事项

下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!

并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!

Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.

I hope that after you download them,they can help yousolve

practical problems. The document can be customized andmodified

after downloading,please adjust and use it according toactual needs,

thank you!

In addition, our shop provides you with various types ofpractical

materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence

excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work

summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want

to know different data formats andwriting methods,please pay

attention!

标准喇叭天线折算增益的流程与注意事项

1 天线指标_利用卫星信标测试天线指标

编者按：信标是表征卫星存在和特征的一种特别信号，为卫星地面测控站搜寻、测量、跟踪卫星提供了根据。全部的卫星都有自己国有的信标信号，自卫星发射升空开始，信标信号便开始不间断地工作，直至卫星寿命终结。

要稳定可靠地接收卫星电视节目，需要有好的天线、好的高频头和好的接收机。高频头和接收机的指标好坏，很简单就可以检测到，而接收天线的指标除了物理尺寸外，其电性能指标均不简单检测。与卫星电视设备相关的GJ标准中有对天线指标进行检测的方案，但要租用卫星转发器，还需要多个地球站协作测试，无论从人力物力上看，实现起来都不简单(编者注：事实上，在地面上完全可以模拟卫星环境进行测量)。假如我们对测试精度要求不是特别高的话，完全可以利用卫星信标。实行相对简洁的方法来实现测试。笔者依据国际卫星通信组织SSOG210标准提供的方法，再结合自己的实践阅历，总结出了以下测试方案供大家参考，方案适用于对卫星接收天线和频谱仪有肯定操作阅历的伴侣。

1、测试内容

可以测试的指标包括天线接收方向图、天线增益、旁瓣特性和波瓣宽度(其实后三个指标就是从方向图中得到的)。 1

2、测试所需仪器设备

待测天线、天线伺服系统(如无伺服系统，转XX亦可)、二功分器、卫星数字接收机和频谱仪(不小于2GHz)。

以上为必备仪器设备，如条件同意，还可增加电视机和计算机。

3、测试原理

让天线精确对准某卫星，在频谱仪上监测该卫星的信标电平。以此状态下的天线姿态为中心，将操作天线分别在方位和俯仰方向上匀速转动肯定角度(如是一维伺服系统或转XX，可只在方位上转动)，在转动过程中，频谱仪会实时描绘出信标电平的改变状况，从而得到该天线的接收方向图，通过进一步的计算，可以得出波瓣宽度、增益、旁瓣等指标。

4、连接框图

测试系统连接如图1所示。

1

5、测试步骤