天線的增益及增益的考量

在無線通訊的實際應用中，為有效提高通訊效果，減少天線輸入功率，天線會做成各種帶有輻射方向性的結構以集中輻射功率，由此就引申出“天線增益”的概念。簡單說，天線增益就是指一個天線把輸入的射頻功率集中輻射的程度，顯然，天線的增益與其方向圖的關系很大，主瓣越窄、副瓣越小的天線其增益就越高，而不同結構的天線，其方向圖的差別是很大的。
????? 在通訊技術領域，與其它考量功率、電平等參數的量值同樣，天線增益也采用相對比較并取對數的簡化法來表示，具體計算方法為：在某一方向向某一位置產生相同輻射場強的時，對無損耗理想基準天線的輸入功率與待考量天線的輸入功率的比值取對數后乘以10 （G＝10lg(基準Pin/考量Pin)），即稱為該天線在該點方向的增益。常用衡量天線增益的單位是dBi和dBd。對于dBi，其基準為理想的點源天線，即一個真正意義上的“點”來作天線增益的對比基準。理想點源天線的輻射是全向的，其方向圖是個理想的球，同一球面上所有點的電磁波輻射強度均相同；對于dBd，其基準則為理想的偶極子天線。因偶極子天線是帶有方向性的，故二者有個固定的恒差2.15即0dBd=2.15dBi。
????? 需要說明的是，通常所說的“全向天線”不是嚴格的說法，全向天線應指在三維立體空間的全向，但工程界也往往把某個平面內方向圖為圓周的天線稱為全向天線，如鞭狀天線，它在徑向的主瓣是圓，但仍有軸向的副瓣。
????? 常見天線的增益：鞭狀天線6－9dBi，GSM基站用八木天線15－17dBi，拋物面定向天線則很容易做到24dBi。