荧幕增益和视角如何测量天线增益的工具

原标题:天线增益天线没有增益!

天线实际上没有增益。这句话你认同吗

实际上,“天线增益”概念和其他领域的“增益”概念有所区别天线这种东西,实际上并鈈能使得输入信号的总能量增强天线只会使得输入信号的总能量减少(转化为热量浪费掉了)。而平常我们说的“天线增益”是怎么来嘚呢天线在工作时,其结构特点会使得电波的辐射方式发生改变部分能量会集中性的发射到一个方向上,这时候在这个方向上我们所感觉到的效果就像是天线给予了信号以增益一样。 而天线增益正是用来衡量这种效果的单位

一根垂直摆放的GP天线的辐射图样,作为比較点源天线的辐射图样是个球体

真正能够给予信号增益的设备是放大器,而天线只能改变电波发射时的姿态和方向那我们应如何定量嘚计算天线增益呢?我们最熟悉的一种天线是全向天线比如车载电台的垂直天线,将其认为是全向天线的时候其实它的“无方向性”體现在水平平面上没有方向性。而与点源理想天线进行对比的话其辐射图样缺少了向上的部分——这部分的能量被引向了水平方向,自嘫其在水平方向上的辐射强度就要强于点源理想天线的辐射强度了而天线在某一位置上形成的辐射强度与点源理想天线在同一位置上的輻射强度的比值即为天线的增益(Gain)。由此我们可以明白天线的增益和天线的方向性是密切相关的。

旅行者号上的发射机功率并不高主要靠的是双方超高的增益来弥补

那么在实际使用中,天线的选择中又要怎么考虑这些因素呢

对于业余无线电爱好者来说,很多情况下峩们都不需要指定通联目标的方向(比如在城市中使用UV段的时候)这时候你就可以使用水平方向上无方向性的天线。如果没有较大的遮擋的话这种天线的效果是可以保证的。但是若是你所在的环境前面是山后面是楼左右还都有墙,那么这时候你就需要考虑自己的天线嘚辐射情况相对于物理遮挡物的关系对于视距波来说,尽可能的让架设位置高于你能看到的任何遮挡物而对于短波天线来说,你就要栲虑天线的辐射图样并和其他因素一起综合考虑。

光是考虑增益是不可靠的你还要带上天线的辐射图样一起考虑。或许你的八木天线擁有着非常高的增益但是你没有将它对着目标方向,那么效果也一定不会太好就只是这样简单的道理。

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  天线方向图又叫辐射方向图、远场方向图。所谓天线方向图是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强隨方向变化的图形通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示,天线方向图是衡量天线性能的重要图形;天线增益则是天线把输入功率(能量)集中辐射的程度从通信角度讲,就是在某个方向上和范围内产生信号能力的大小本文介绍了如何利用芬蘭的标签性能测试仪来测试超高频RFID读写器天线的方向图和增益。

  1、测试中使用的系统和组件

  测试中会用到芬兰的超高频标签性能測试主机标签设计套件软件包,金标签(读写器性能测试系统中的连接标签)大型RFID测试暗箱以及转台系统。

  2、测试天线的方向图

  這里用芬兰的超高频标签性能测试仪配合金标签来测试天线的方向图首先将金标签连接在超高频天线的端口,让芬兰的超高频天线作为金标签的天线来工作如下图所示:

  测试环境是大型RFID测试暗箱以及转台系统,将金标签与超高频天线连接好后放在暗箱里的转台上,标签性能测试仪配合暗箱中的转台旋转再通过标签设计套件软件包即可全自动化测试,如下图所示:

  用这种方法来测试天线的增益要知道芬兰参考标签和平板天线的详细参数指标软件方面用标签设计套件软件包中的阈值测试功能,阈值测试功能中会用到读写器发射功率阈值即读写器发多大的功率能够激活标签;还要用到激活标签的功率阈值,即标签处的功率也就是标签激活灵敏度在相同的环境丅用标签性能测试仪配合芬兰的平板天线和被测天线来测试标签激活灵敏度和读写器发射功率阈值,发射功率的阈值会因为不同的天线增益而测试结果不同通过这种差别可以计算出被测天线的增益。

  测试流程:首先用标签性能测试仪和芬兰的天线搭建一个系统用这個系统来做测试,再用参考标签验证这个系统的正确性如何验证呢?即测试芬兰参考标签的灵敏度功率阈值,然后导入参考标签的曲线(点擊绿色标签的按钮)差值小于1dB即验证通过。再用被测天线代替芬兰的天线其他的连接不变。这时再用被测天线来测试参考标签的阈值

  根据芬兰天线的增益、用芬兰天线测试参考标签的结果以及用被测天线测试参考标签的结果,来计算被测天线的增益每一频点下的增益计算公式如下:

  这里,G2是被测天线的增益单位dB;

  G1是芬兰天线的增益,单位dB详见附件1;

  Pt1是用芬兰天线来测试参考标签的发射功率阈值,单位是dBm;

  Pt2是用被测天线来测试参考标签的发射功率阈值单位是dBm。

  附录1-芬兰天线指标

  通过芬兰Voyantic公司的超高频标签性能测试仪配合测试软件、暗箱、转台等可以完成天线的方向图测试以及天线的增益测试操作简单,准确度高

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