【導讀】天線(xiàn)方向圖又叫輻射方向圖（radiation pattern）、遠場(chǎng)方向圖（far-field pattern）。從方向圖上面不能得到天線(xiàn)增益，由方向圖得到的是方向系數。天線(xiàn)增益=方向系數 * 天線(xiàn)效率。所以方向系數大于增益是肯定的。
天線(xiàn)增益主要是通過(guò)方向圖的測試而表現出來(lái)。這里有很多的種測試方向圖的測試系統。也就是暗室。而在暗室的測試出來(lái)的結果，也只是一種和理想對稱(chēng)振子比較的的結果。都知道理想對稱(chēng)振子的增益為2.15dB。這樣就可以根據測試電平的高低來(lái)計算出天線(xiàn)的增益。
G=D*N%.
而天線(xiàn)的效率一般情況下是沒(méi)有百分百的，所以G<d 。在計算天線(xiàn)的方向系數D是，通常所采用的就是根據方向圖上面表現出來(lái)的主瓣的波瓣寬度計算，如半功率波瓣寬度，也就是電平下降3dB是的波瓣寬度。
天線(xiàn)增益：
天線(xiàn)增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線(xiàn)把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線(xiàn)方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天線(xiàn)增益是用來(lái)衡量天線(xiàn)朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線(xiàn)最重要的參數之一。一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。天線(xiàn)增益對移動(dòng)通信系統的運行質(zhì)量極為重要，因為它決定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍，或者在確定范圍內增大增益余量。任何蜂窩系統都是一個(gè)雙向過(guò)程，增加天線(xiàn)的增益能同時(shí)減少雙向系統增益預算余量。另外，表示天線(xiàn)增益的參數有dBd和dBi。DBi是相對于點(diǎn)源天線(xiàn)的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對于對稱(chēng)陣子天線(xiàn)的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠。一般地，GSM定向基站的天線(xiàn)增益為18dBi，全向的為11dBi。
天線(xiàn)方向圖的特征參數：
為了方便對各種天線(xiàn)的方向圖特性進(jìn)行比較，就需要規定一些特性參數。主要包括：主瓣寬度，旁瓣電平，前后比，方向系數等。
1、主瓣寬度：是衡量天線(xiàn)的最大輻射區域的尖銳程度的物理量。通常取天線(xiàn)方向圖主瓣兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的寬度。
2、旁瓣電平：是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣的電平，一般以分貝表示。
3、前后比：是指最大輻射方向（前向）電平與其相反方向（后向）電平之比，通常以分貝為單位。
4、方向系數：在離天線(xiàn)某一距離處，天線(xiàn)在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無(wú)方向性天線(xiàn)在同一距離處的輻射功率流密度之比。
天線(xiàn)的方向圖作圖：
天線(xiàn)的方向圖是表征天線(xiàn)輻射特性(場(chǎng)強振幅、相位、極化)與空間角度關(guān)系的圖形。完整的方向圖是一個(gè)三維的空間圖形，如圖3.1所示。它是以天線(xiàn)相位中心為球心（坐標原點(diǎn)），在半徑r足夠大的球面上，逐點(diǎn)測定其輻射特性繪制而成。測量場(chǎng)強振幅，就得到場(chǎng)強方向圖；測量功率，就得到功率方向圖；測量極化，就得到極化方向圖；測量相位，就得到相位方向圖。若不另加說(shuō)明，本書(shū)說(shuō)述方向圖均指場(chǎng)強振幅方向圖。三維空間方向圖的測繪十分麻煩，實(shí)際工作中，一般只需測得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向圖就行了。
圖1 測量方向圖的坐標
天線(xiàn)方向圖可以用極坐標繪制，也可以用直角坐標繪制。極坐標方向圖的特點(diǎn)是直觀(guān)、簡(jiǎn)單，從方向圖可以直接看出天線(xiàn)輻射場(chǎng)強的空間分布特性。但當天線(xiàn)方向圖的主瓣窄而副瓣電平低時(shí)，直角坐標繪制法顯示出更大的優(yōu)點(diǎn)。因為表示角度的橫坐標和表示輻射強度的縱坐標均可任意選取，例如即使不到1°的主瓣寬度也能清晰地表示出來(lái)，而極坐標卻無(wú)法繪制。圖2所示為同一天線(xiàn)方向圖的兩種坐標表示法。
圖2方向圖的表示法 (a)極坐標 (b)直角坐標
一般繪制方向圖時(shí)都是經(jīng)過(guò)歸一化的，即徑向長(cháng)度(極坐標)或縱坐標值(直角坐標)是以相對場(chǎng)強E（θ，φ）/Emax，這里E（θ，φ）是任一方向的場(chǎng)強值，Emax是最大輻射方向的場(chǎng)強值。因此，歸一化最大值是1。對于極低副瓣電平天線(xiàn)的方向圖，大多采用分貝值表示，歸一化最大值取為零分貝。圖3所示為直角坐標中用歸一化場(chǎng)強和分貝值表示的同一天線(xiàn)方向圖。
圖3 歸一化方向圖
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