• 天线测试相关参数


    一、什么是天线的回波损耗和驻波比

    1、回波损耗:
    回波损耗RL(Return Loss)指的是射频输入信号反射回来的功率与输入信号功率的比值。是以db为单位,是一个负数。在理想情况下,天线与射频电路阻抗完全匹配,完全没有反射功率,这时的回波损耗为无限小。但是在工程上阻抗不可能完全匹配,因此反射功率是一定存在的。最差的情况是输入功率完全被反射,此时回波损耗为0。因此对回波损耗这个技术参数,数值越低表示天线性能越好。
    对内置天线来说,由于天线工作环境相对比较差,通常要求回波损耗达到-7.5以下,而达到-10以下为佳。对外置天线来说,由于天线工作环境比较好,回波损耗应该达到-14以下。
    2、驻波比:
    驻波比 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)是电压驻波比的简称,指的是反射波波幅与入射波波幅的比值。当理想情况下阻抗完全匹配时,驻波比的值是1。在实际工程上,必然存在反射,此时的驻波比是大于1的,反射越大时驻波比也越大。因此对驻波比这个技术参数,数值越低越接近1越好。
    对内置天线来说,由于天线工作环境相对比较差,通常要求驻波比达到2.5以下,而达到2以下为佳。对外置天线来说,由于天线工作环境比较好,驻波比应该达到1.5以下

     

    3 效率

    天线的效率表征天线的能量转换效能,即天线的辐射功率Pr与输入功率Pin的比值,称之为天线效率。其数值恒小于1。外置天线效率一般为70%-85%,内置天线效率一般为50-80% 。

    4  增益

    天线的增益与放大器的增益不同,它不是把输入信号放大,天线增益是指在相同输入功率时,天线在某一规定方向上的辐射功率密度与参考天线(通常采用理想辐射点源)辐射功率密度的比值。表示天线增益的参数有dBd和dBi。

    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。

     

    目前,常见的无线路由器,通过查看参数可知,大多为3dBi、5dBi或7dBi,对于用户来说,这个数值到底是越大越好,还是越小越好呢?对于这个问题,其实通过铅锤哥下面这张天线增益示意图,看完就秒懂了。

    天线增益大小与传输距离示意图

     

    射功率相同的情况下,dBi数值越大,增益越高,垂直角度就越小,传输距离相对越远,但近距离传输面积较小,而dBi数值小,增益越小,垂直角度就越高,传输距离虽然不远,但近距离辐射面积相对越大。·

    对于普通用户来说,如果家庭面积不是很大3-5dBi的增益是有利于信号接收的,一昧地去增大天线,虽然穿墙能力增强,但覆盖的区域往往更容易出信号现死角,此类路由器往往需要通过更多天线来解决信号覆盖问题,产品价格往往贵了不少。

     

     

    • 在相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。但实际实施中,应以波束和覆盖目标区相匹配为前提下合理选择天线增益。如覆盖距离较近时,为保证近点的覆盖效果,应选择垂直波瓣较宽的低增益天线。

    5天线的方向性

     

    一、方向图

     

    天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言,方向性表示天线对不同方向传来的电磁波具有不同的接收能力。天线的方向性通常用方向图来表示。

     

    作者:希诺麦田技术(深圳)有限公司
    链接:https://www.zhihu.com/question/374278666/answer/2616069782
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    球坐标系的概念#

     

    在数学里,球坐标系是一种利用球坐标表示一个点P在三维空间位置的三维正交坐标系。下图显示了球坐标的几何意义:原点到 P 点的距离r,原点到点 P 的连线与z轴正轴之间的夹角ΘP点在 xy平面的投影线与x轴正轴之间的夹角φ

     

    在方向图(又称波瓣图)中,包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣,也称天线波束。主瓣之外的波瓣叫副瓣或旁瓣、边瓣,主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣、尾瓣。

     

    用直角坐标系表示的方向图用极坐标系表示的方向图

    方向图是一个远场的概念,远场即为考察的辐射场的点与天线的距离,同波长相比是非常大的。此时,方向图的形状与辐射场点和天线的距离无关,只与空间角度相关。

    由于天线方向图是空间角度(Θ)的函数,在球坐标系呈现的是3D形式,因此有时我们主要考察两个主平面的天线方向图,就能够了解天线的关系辐射性能。

    在线天线中,由于地面影响较大,都采用垂直面和水平面作为主平面。
    在面天线中,则采用E平面和H平面作为两个主平面:
    ◈ E面(也叫电面)指天线的最大辐射方向与电场矢量所在的平面。
    ◈ H面(也叫磁面)指天线的最大辐射方向与磁场矢量所在的平面。
    ◈ E 面和 H 面是相互正交的。

     

     

    对不同的用途,要求天线有不同的方向图。例如:

    • 广播电视发射天线,移动通讯基站天线等,要求在水平面内为全向方向图,而在垂直面内有一定的方向性以提高天线增益。
    • 对微波中继通讯、远程雷达、射电天文、卫星接收等用途的天线,要求为笔形波束方向图。
    • 对搜索雷达、警戒雷达天线则要求天线方向图为扇形波束。

     

     天线隔离度

    多个天线应用场景,要求大于15以上

     

     

     

     

     

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