在通訊系統(tǒng)中，收發(fā)天線的方向圖直接決定了無(wú)線信號(hào)的覆蓋區(qū)域，最理想的方式是收發(fā)天線都處于其其最大的輻射面上，隨著遠(yuǎn)離其最大的輻射面，天線的增益會(huì)逐漸下降，必須讓其互相處于其半功率波瓣寬度內(nèi)，不然會(huì)嚴(yán)重影響通訊質(zhì)量。

天線的3D輻射方向圖如下：

圖一：是為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(cè)定其輻射特性繪制而成。

圖二：微波暗室實(shí)測(cè)的天線輻射方向圖

一、關(guān)于天線方向圖的參數(shù)描述

1、方向系數(shù)D

是用來(lái)定量描述天線方向性的強(qiáng)弱，其定義為天線在最大輻射方向上遠(yuǎn)區(qū)某點(diǎn)的功率密度與輻射功率相同的無(wú)方向性天線在同一點(diǎn)的功率密度之比。如下圖：

圖三：方向系數(shù)

2、波瓣寬度

水平波瓣寬度在天線的水平面（垂直面）方向圖上，相對(duì)于主瓣最大點(diǎn)功率增益下降3dB的兩點(diǎn)之間所張的角度，定義為天線的水平（垂直）波瓣寬度，也稱水平（垂直）波束寬度或者水平（垂直）波瓣角。天線輻射的大部分能量都集中在波瓣寬度內(nèi)，波瓣寬度的大小反映了天線的輻射集中程度。

全向天線的水平波瓣寬度為360°，而定向天線的常見(jiàn)水平波瓣寬度有20°、30°、65°、90°、105°、120°、180°多種（如圖一）。

圖四：水平面的波瓣寬度

垂直波瓣寬度天線的垂直波瓣3dB寬度與天線增益、水平3dB寬度密不可分。基站天線的垂直波瓣3dB寬度多在10°左右。一般來(lái)說(shuō)，在采用同類的天線設(shè)計(jì)技術(shù)條件下，增益相同的天線中，水平波瓣越寬，垂直波瓣3dB越窄。較窄的垂直波瓣3dB寬度將會(huì)產(chǎn)生較多的覆蓋死區(qū)（盲區(qū)），如圖3所示，同樣掛高的二副無(wú)下傾天線中，垂直波瓣較寬天線產(chǎn)生的覆蓋死區(qū)范圍長(zhǎng)度為OX″，小于垂直波瓣較窄天線產(chǎn)生的死區(qū)范圍（長(zhǎng)度為OX）。

圖五：垂直面的波瓣寬度示意圖

3、定向天線通信前后比

定向天線的前后比是指主瓣的最大輻射方向（規(guī)定為0°）的功率通量密度與相反方向附近（規(guī)定為180°±20°范圍內(nèi)）的最大功率通量密度之比值。

圖六：天線的前后比

表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞。選用前后比低的天線，天線的后瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋，導(dǎo)致切換關(guān)系混亂，可能中斷通訊。一般在25－30dB之間，應(yīng)優(yōu)先選用前后比為30的天線。

二、天線方向圖對(duì)通訊距離的影響

如下圖，基站天線覆蓋區(qū)域。

圖七：定向天線的覆蓋區(qū)域示意圖

三、天線通信距離如何調(diào)整

圖八：收發(fā)天線的信號(hào)覆蓋區(qū)域示意圖

在知道傳輸距離，收發(fā)天線波瓣寬度后可以計(jì)算，以此得出發(fā)射天線架設(shè)高度，接收終端高度，保證收發(fā)天線處于最佳的位置。

四、以433MHz，1.8米玻璃鋼天線為例

天線波瓣寬度10°，基站天線架高2m（不考慮海拔高差），天線垂直放置，在通訊距離小于30m，信號(hào)覆蓋會(huì)很差，所以近距離通訊一般不會(huì)選擇高增益天線（垂直波瓣寬度太窄）。并且安裝高增益天線時(shí)天線與地面的夾角非常重要。

審核編輯：黃飛