天线波束宽度计算公式

天线的重要指标非常多,我们介绍了极化、驻波比、增益等常规参数后,本期将围绕天线的另一个参数波束宽度进行解析。可以说,波束宽度决定着天线的辐射水平,其涉及的知识面也较为广泛,我们从中选择几项较为重点的内容,进行细致的介绍。
波束宽度(也可称为波瓣宽度),是定向天线(包括板状天线、平板天线等)各类参数中非常重要的一个,它是指在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低3db(功率密度降低一半)的两点间的夹角。
天线增益与波束宽度的关系: g(dbi)=10lg{32000/(θ3db,e x θ3db,h) }
我们可以在天线方向图上了解波束宽度,它一般分为主瓣和旁瓣,以下是对其概念的解析。
【1】主瓣:不同天线有不同的方向图,有些天线的方向图呈现有许多花瓣的形状,其中辐射强度最大的瓣称为主瓣。
【2】旁瓣:天线的方向图除主瓣外,其余的瓣称为旁瓣或副瓣。
覆盖时主要考虑主瓣,旁瓣通常会对周边区域形成干扰,一般应用中都要增强主瓣,抑制旁瓣。但在天线近点位置需要考虑借助旁瓣来消除覆盖盲区。
注意:波束宽度分为水平波束宽度和垂直波束宽度,对应波瓣角也分为水平波束角和垂直波束角。
1、水平波束宽度
意义:它决定了天线水平平面的波束宽度。宽度越宽,在扇区交界处的覆盖越好,但当提高天线倾角时,也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖;反之宽度越窄,在扇区交界处覆盖就越差,提高天线倾角可以在一定程度上改善扇区交界处的覆盖,相对而言,不容易产生对其他小区的越区覆盖。
使用注意:市中心基站的站距小,天线倾角大,故应当采用水平波瓣宽度小的天线,郊区选用水平波瓣宽度大的天线。
2、垂直波束宽度
意义:它决定了网络覆盖区中距离向性能的好坏。垂直波瓣宽度越窄,偏离主波束方向时信号衰减越快,就越容易通过调整天线倾角(即俯仰角)准确控制覆盖范围,
使用注意:我们通过观察上图的垂直面方向图。波束应该适当下倾,下倾角度最好使得最大辐射指向图中目标服务区的边缘。如果下倾太多(黄色),服务区远端的覆盖电平会急剧下降;如果下倾太少,覆盖在服务区外,且产生同频干扰问题。
根据上面的解析,我们可以了解到,波束宽度对于平板天线的性能有重要的参考意义。


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