天线增益的原理，如何计算天线增益？

　　很多人买无线路由器时，都会看到“天线增益”这么一个参数。商家告诉你这会让无线信号更强，似乎越高越好。其实不然，天线的增益并不是真的信号增强，而是通过信号的整形让部分区域信号减弱，另一部分区域的信号增强。

　　1、天线增益的原理

　　天线增益理论上说，就是在同等输入功率的情况下，实际天线与理想点源天线在空间某一位置处产生的信号功率密度之比。这里提到了一个点源天线的概念，它是什么东西呢？其实它就是人们想象出来的一均匀发射信号的天线，它的信号辐射图是均匀扩散的球形。而实际上的天线都有辐射增益方向（以下简称辐射面），在辐射面上的信号会强过理论点源天线的辐射值，而在其他方向上的信号辐射却被削弱了。这里实际值和理论值得比就是该天线增益。

　　值得注意的是，普通人常见的无源天线，本质上不但不会增强发射功率，相反还会消耗发射功率。之所以还被大家认为有增益，是因为牺牲了其他方向，集中增强了辐射方向，提高了信号利用率。

　　2、天线增益的计算

　　天线增益其实就是表示将无线功率集中辐射的程度，因此它与天线辐射方向图息息相关。一般的理解是，天线辐射方向图上的主瓣越窄、副瓣越小，则增益越高。那怎么计算天线增益呢？对于一般天线，可用公式G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB，E×2θ3dB，H）}来估算其增益。公式中，
2θ3dB，E与2θ3dB，H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000 是统计出来的经验数据。

　　那如果100mw的无线发射器加装一根增益+3dbi的天线，会意味着什么呢？首先，将发射功率转换成信号增益dbm来表示。计算方法为：

　　100mw=10lg100=20dbm

　　然后计算发射总功率，它等于发射功率和天线增益的总和。计算方法如下：

　　20dbm+3dbi=23dbm

　　最后重新计算等效发射功率，计算方法如下：

　　10^（23/10）≈200mw

　　也就是说+3dbi的增益天线，可以将等效发射功率提高1倍。

　　3、常见的增益天线

　　我们常见的无线路由器的天线都是全向天线。它的辐射面就在垂直于天线的水平面上，这里的辐射增益最大，而在天线的顶端上方和底端下方的辐射被大大削弱了。这有点类似于把一个信号球拍扁了一些。

　　天线增益只是对信号的“整形”，增益大小说明信号的利用率

　　还有一种我们常见的板状天线，它通常是定向天线。它的辐射面在板状正前方的扇形区域，其他区域的信号被削弱殆尽。这有点类似给灯泡加了一个聚光灯罩子。

　　总之，高增益天线具有射程更远、信号质量更好的优点，但必须要牺牲掉个别方向的辐射（一般是浪费的方向）。低增益天线通常是方向范围大，但射程较短。无线产品的在出厂的时候，厂家一般都会根据使用场景配备。

原作者：飞宇信