天線方向圖是天線板塊中需要重點(diǎn)掌握的知識點(diǎn)，作為了解天線實際性能的可視畫面，對天線的正常運(yùn)行起到了很大的作用。本期我們將圍繞天線方向圖各種參數(shù)進(jìn)行初步的講解，幫助各位加深天線方向圖的理解。

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天線方向圖又叫輻射方向圖、遠(yuǎn)場方向圖。從方向圖上面不能得到天線增益，由方向圖得到的是方向系數(shù)。天線增益=方向系數(shù)X天線效率。所以方向系數(shù)大于增益是肯定的。

→ 天線增益和方向圖的關(guān)系

天線增益主要是通過方向圖的測試而表現(xiàn)出來。這里有很多種測試方向圖的測試系統(tǒng)，也就是暗室。而在暗室的測試出來的結(jié)果，也只是一種和理想對稱振子比較的結(jié)果。都知道理想對稱振子的增益為2.15dB。這樣就可以根據(jù)測試電平的高低來計算出天線的增益。

天線增益是指：在輸入功率相等的條件下，實際天線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。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。一般來說，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。

天線增益對移動通信系統(tǒng)的運(yùn)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(nèi)增大增益余量。

為了方便對天線方向圖上各種特性進(jìn)行比較，需要一些特性參數(shù)，主要包括以下4個。

1、主瓣寬度：是衡量天線的最大輻射區(qū)域的尖銳程度的物理量。通常取天線方向圖主瓣兩個半功率點(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(shù)：在離天線某一距離處，天線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方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。

天線的方向圖是表征天線輻射特性(場強(qiáng)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三維的空間圖形，它是以天線相位中心為球心（坐標(biāo)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。

測量場強(qiáng)振幅，得到場強(qiáng)方向圖；

測量功率，得到功率方向圖；

測量極化，得到極化方向圖；

測量相位，得到相位方向圖。

三維空間方向圖的測繪十分麻煩，實際工作中，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。天線方向圖可以用極坐標(biāo)繪制，也可以用直角坐標(biāo)繪制。極坐標(biāo)方向圖的特點(diǎn)是直觀、簡單，從方向圖可以直接看出天線輻射場強(qiáng)的空間分布特性。

但當(dāng)天線方向圖的主瓣窄而副瓣電平低時，直角坐標(biāo)繪制法顯示出更大的優(yōu)點(diǎn)。因為表示角度的橫坐標(biāo)和表示輻射強(qiáng)度的縱坐標(biāo)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，而極坐標(biāo)卻無法繪制。上圖所示為同一天線方向圖的兩種坐標(biāo)表示法。

最簡單的應(yīng)用就是通過天線方向圖識別出全向天線和定向天線。

全向天線，即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是平常所說的無方向性。一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。全向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用距離近，覆蓋范圍大。

定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是平常所說的有方向性。同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。定向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，目標(biāo)密度大，頻率利用率高的環(huán)境。

兩種天線如何挑選？ 全向 VS 定向

如果需要滿足多個站點(diǎn)，并且這些站點(diǎn)是分布在不同方向時，需要采用全向天線；如果集中在一個方向，建議采用定向天線；另外還要考慮天線的接頭形式是否和所需要的設(shè)備匹配、天線的增益大小等是否符合需求。

對于室外天線，天線建議增加防雷設(shè)備；定向天線要注意天線的正面朝向遠(yuǎn)端站點(diǎn)的方向；天線應(yīng)該安裝在盡可能高的位置，天線和站點(diǎn)之間盡可能滿足視距。

審核編輯：何安