dB, dBi,dBd,dBm

什么是天线？

天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。 其基本功能是发射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。

天线增益

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。

天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现,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。

天线方向性

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

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。

可以这样来理解天线增益的物理含义 ------ 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 dBi = 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：

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；

关于dB, dBi，dBd，dBm等单位

Tx是发射（Transmits）的简称。无线电波的发射功率是指在

给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准： 功率（W） － 相对1瓦（Watts）的线性水准。 增益（dBm） － 相对1毫瓦（Milliwatt）的比例水准。

两种表达方式可以互相转换： dBm = 10 x log[ 功率 mW] mW = 10 [ 增益 dBm / 10 dBm]

在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为 “增益（Gain）”。 天线增益的度量单位为“dBi”。由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（dB），例如，发射设备的功率为100mW ，或 20dBm；天线的增益为10dBi，则：

发射总能量＝发射功率（dBm）＋天线增益（dBi） ＝ 20dBm ＋ 10dBi ＝ 30dBm 或者： ＝ 1000mW ＝ 1W

在“小功率”系统中每个dB都非常重要，特别要记住“3dB法则”。

每增加或降低3dB，意味着增加一倍或降低一半的功率： -3 dB = 1/2 功率

-6 dB = 1/4 功率 +3 dB = 2x 功率 +6 dB = 4x 功率

例如，100mW的无线发射功率为20dBm，而50mW的无线发射功率为17dBm，而200mW的发射功率为23dBm。