前面我們分析過影響天線傳輸距離的因素，其實天線增益對傳輸距離的影響也是非常大的，那么天線增益是不是越高越好呢？搞懂增益的概念，以及天線的信號傳輸原理，你就知道天線到底該如何去選了。
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。簡單來說天線增益就是指衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，單位dbi。
天線增益實際上是一個相對值，有沒有增益，要看跟誰比較；對于天線來說，增益是在某個方向上相對于點輻射源或者半波振子來比的。
可以看到，增益的輻射方向是呈一個“蘋果”形的，理論上天線增益的數(shù)值大，信號好，傳輸距離就遠，那么如何提高天線增益呢？答案就是將這個“蘋果”向我們需要的方向使勁“拍扁”“擠兌”它。
如何才能將這個“蘋果”“拍扁”呢，這就需要增加天線單元振子，所以通常情況下天線增益越高體積越大。
如何才能“擠兌”它呢，那就需要增加反射板，反射板的作用是把左邊的輻射能量搬運到右邊，使得天線右邊輻射能力更強，增益更高（這類天線通常叫做定向天線）。
了解清楚天線增益的輻射原理以后，我們再來回到最開始的問題，天線增益是不是越高越好呢？顯然并不是。
天線增益越高，覆蓋的距離增大，但同時會壓窄波束（輻射區(qū)域）寬度，導致覆蓋的均勻性變差。天線增益的選取應以波束和目標區(qū)相配為前提，為了提高增益而過分壓窄垂直面波束寬度是不可取的。
如下圖示：增益越高，垂直方向上波束寬度越窄；反之亦然。
最佳方法是通過優(yōu)化方案，實現(xiàn)服務區(qū)外電平快速下降、壓低旁瓣和后瓣，降低交叉極化電平，采用低損耗、無表面波寄生輻射、低VSWR的饋電網(wǎng)絡等途徑來提高天線增益才是正確的。
雖然天線增益越高，信號越好，傳輸距離也越遠，但增益越高，垂直方向的覆蓋范圍就越小，所以在選擇天線的時候，還需要考慮到實際應用環(huán)境，如果是大批量使用，還可以考慮天線定制設計，定制最佳的天線方案，才能實現(xiàn)設備的最佳傳輸距離。
天線增益與通信距離遵循平方根定律（如上圖所示），但實際工程中需結(jié)合頻率特性、環(huán)境建模（如射線追蹤算法）和AI優(yōu)化算法（如深度強化學習波束搜索）。建議通過射頻仿真軟件（HFSS/CST）進行精確建模，并在部署后使用網(wǎng)絡分析儀（RSA5065）進行實測驗證。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動化的發(fā)展，提升資源利用率，更多通信天線模塊產(chǎn)品和無線通信技術資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)進行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術專員！
相關閱讀：
