怎样求接收天线的增益
一楼算出的天线增益144db,我觉得应该不可能有一部天线的增益能达到这么大 展开
天线的增益计算公式为:
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:
“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 为天线长度;λ0 为中心工作波长。
天线增益的意义:
天线增益不仅是天线最重要的参数之一,而且对无线通信系统的运行质量也非常重要,增加天线增益,就可以增大某个方向上的信号覆盖范围,或者范围不变,但该范围内的信号强度增强。
对于单天线而言,要想提高天线的增益,最简单的办法就是将天线的发射方向进一步缩窄,就是所谓的缩窄波瓣宽度。而这种方法在实际应用中对系统性能改善毕竟有限。通常直接提升带宽和频谱的方法也会受到各种条件制约,也不能无限制地增加。
在带宽和频谱不变的前提下,为了提高系统的用户容量、数据吞吐量和覆盖距离和范围,智能天线技术和MIMO技术应运而生。
其中智能天线技术利用多个天线组成天线阵列,利用天线之间的位置关系,通过向用户发送相同的数据,相当于某个方向上集中辐射能量,从而提高天线增益,而MIMO技术则在收发端都采用多个天线系统,利用多径传播等电磁波特性,发收不同数据,提高传输效率的同时,实现了空间复用。
从天线增益角度看,也可以认为不增大单个天线增益,而是增加天线数量,从而获得收发天线增益乘积的效果。
另外,无论天线阵列还是MIMO技术在传输信号时都采用了分集的技术,而该技术能够降低信号衰落的机会,减小信噪比的波动,从而获取一部分额外的增益,称之为分集增益。MIMO技术已经在基于LTE技术的4G网络中得到广泛应用。
设:
发射系统输出功率=Pt
发射系统天线增益=Gt
接收系统天线增益=Gr
接受系统输入功率=Pr=-90dBm
EIRP=Pt+Gt=54dBw=84dBm
由:Pr=Pt+Gt-LF-Lf+Gr
有: Gr=Pr-(Pt+Gt)+LF+lf = -90-84+196+2 = 24dBi
我也认为dbm与dbw两个单位要进行一下换算,我仍有疑问,为什么接收系统输入功率是负的,EIRP却是正的,为什么最后算出来增益单位的是dbi。
接收机的接收功率不是负的,dbm和毫瓦的对应关系为:10*log10(毫瓦值)=dBm值。-90dbm的功率对应的是10E-9毫瓦,也即10E-12瓦。在无线通信中,由于空间传播的损耗,通常无线信号到达接收机端的功率是很小的。如一般手机实现有效通话的最低功率在-100~-110dBm。
EIRP为有效全向辐射功率,是针对发射端的参数,它等于Pt+Gt,表示同全向天线相比,可由发射机获得的在最大天线增益方向上的 发射功率。在本例中采用了dBW的单位,dbW和瓦的对应关系为:10*log10(瓦值)=dBW值,可以看到0dBW=30dBm,因接收功率采用的是dBm单位,所以必须要统一单位后才能计算。
dBi为天线增益的单位,由于天线增益与放大器增益不同,它表示的是天线的方向性,是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,是指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的点源辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。将此比值取log乘10即得到dBi值。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。它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。
2. 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。
3. 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,表示天线增益的参数有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。
接受系统输入功率=Pr=-90dBm=-120dBW
Gr=Pr-EIRP+LF+lf
= -120-54+196+2
= 24dBW
=54dBm