在天线技术的领域中,我们深入探讨了各类重要参数及其相关的计算公式。这些公式不仅在安装前后为使用者提供了极大的便利,同时也为后续的天线布局提供了宝贵的思路。
天线增益是衡量天线辐射方向图方向性程度的关键参数。高增益天线会优先向特定方向辐射信号,这是一种无源现象。功率并不是由天线增加的,而是简单地重新分配,从而在特定方向上提供比其他各向天线更高的辐射功率。
以下是关于天线增益的计算公式:
对于一般天线,其增益(dBi)可以通过以下公式计算:G(dBi)= 10Lg{32000/(2θ3dB,E × 2θ3dB,H)}
其中,2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度,而32000是经验数据统计得出的。
对于抛物面天线,其增益(dBi)计算公式为:G(dBi)=10Lg{4.5×(D/λ0)²}
其中,D为抛物面直径,λ0为中心工作波长,而4.5同样是经验数据。
对于直立全向天线,其增益计算公式为:G(dBi)= 10Lg{2L/λ0}
其中,L为天线长度,λ0为中心工作波长。
天线的调整核心是对其下倾角进行微调,这有助于解决弱覆盖和重叠覆盖等问题。接下来,我们将介绍最原始的天线下倾角计算方法。
对于高话务地区(如市区),天线下倾角计算公式为:天线下倾角=arctag(H/D)+垂直半功率角/2
而对于低话务地区(如农村、郊区等),天线下倾角计算公式为:天线下倾角=arctag(H/D)
其中,天线下倾角为天线与垂直方向的夹角,H为天线高度,D为小区覆盖半径。
我们还讨论了前后的功率比(F/B),其计算方式非常直接:F/B = 10Lg{(前向功率密度)/(后向功率密度)}
对于有要求的前后比F / B,其典型值为(18 ~ 30)dB,在特殊情况下则要求达(35 ~ 40)dB。
接着,我们探讨了天线的输入阻抗及其电抗分量和电阻分量。理想情况下,应使电抗分量尽可能为零,使天线的输入阻抗为纯电阻。尽管设计、调试得很好的天线总还含有小的电抗分量值,但我们可以通过调整天线长度等方式来消除它。
关于传输线的特性阻抗,我们以同轴电缆为例,给出了其特性阻抗的计算公式。同时强调了馈线特性阻抗只与导体直径、导体间介质的介电常数有关,与馈线长短、工作频率及馈线终端所接负载阻抗无关。
信号在馈线中的传输会产生电阻性损耗和介质损耗,这两种损耗随馈线长度和工作频率的增加而增加。合理布局以缩短馈线长度是十分重要的。
我们还讨论了传输损耗的表示方法——衰减系数β及其单位。并通过公式展示了如何计算传输损耗。
在探讨反射波与入射波时,我们引出了反射系数和驻波系数的概念。终端负载阻抗与特性阻抗越接近,匹配就越好,反射系数和驻波比就越接近理想值。