1分钟了解天线方向图核心信息

天线方向图是天线板块中需要重点掌握的知识点，作为了解天线实际性能的可视画面，对天线的正常运行起到了很大的作用。本期我们将围绕天线方向图各种参数进行初步的讲解，帮助各位加深天线方向图的理解。

1分钟了解核心信息

天线方向图又叫辐射方向图、远场方向图。从方向图上面不能得到天线增益，由方向图得到的是方向系数。天线增益=方向系数X天线效率。所以方向系数大于增益是肯定的。

→ 天线增益和方向图的关系

天线增益主要是通过方向图的测试而表现出来。这里有很多种测试方向图的测试系统，也就是暗室。而在暗室的测试出来的结果，也只是一种和理想对称振子比较的结果。都知道理想对称振子的增益为2.15dB。这样就可以根据测试电平的高低来计算出天线的增益。

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。

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。

为了方便对天线方向图上各种特性进行比较，需要一些特性参数，主要包括以下4个。

1、主瓣宽度：是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。通常取天线方向图主瓣两个半功率点之间的宽度。

2、旁瓣电平：是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平，一般以分贝表示。

3、前后比：是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比，通常以分贝为单位。

4、方向系数：在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。

天线的方向图是表征天线辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个三维的空间图形，它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。

测量场强振幅，得到场强方向图；

测量功率，得到功率方向图；

测量极化，得到极化方向图；

测量相位，得到相位方向图。

三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。天线方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。

但当天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1°的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。上图所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。

最简单的应用就是通过天线方向图识别出全向天线和定向天线。

全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大。

定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高的环境。

两种天线如何挑选？    全向 VS 定向

如果需要满足多个站点，并且这些站点是分布在不同方向时，需要采用全向天线；如果集中在一个方向，建议采用定向天线；另外还要考虑天线的接头形式是否和所需要的设备匹配、天线的增益大小等是否符合需求。

对于室外天线，天线建议增加防雷设备；定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向；天线应该安装在尽可能高的位置，天线和站点之间尽可能满足视距。

审核编辑：何安