在实际工程中，如何估算天线参数？

在实际工程中，如何估算天线参数？
因为天线很多电参数如果需要精确计算是一个非常复杂的数学问题，而在实际问题中，常需要一些工程估算。

我们就来谈谈实际应用中，天线的几个重要参数工程上近似处理方式和大致要求，以及谈谈通讯链路中几个参数的工程近似估算。

1、关于天线效率
天线效率一般定义为天线的辐射功率与输入功率之比，是恒小于1的。

影响天线效率主要由以下几个：导体损耗、介质损耗、天线周围环境。

在工程上无损天线（效率100%）的近似天线孔径为：
例如，一个2.45GHz天线，其对应的天线孔径尺寸为近似计算为34.5*34.5mm²，而实际上通常产品一个WiFi天线不可能达到这个尺寸，故一般市面上天线的效率，外置天线（70-90%）；而普通内置天线，其介质损耗和环境恶劣，一般效率能够到30-50%。

2、关于驻波比关于驻波比的定义大家比较熟悉，不再多说。

只是最近遇到好多需求，动不动就要求驻波小于1.5。

请参考下图：
在学术界，一般要求其VSWR＜2.0，这时模块发射的能量有90%左右能被天线转换成电磁波辐射出去。

在工业界，一般要求其VSWR＜3.0，这时模块发射的能量有75%左右能被天线转换成电磁波辐射出去。

而在目前市场上的手机天线很多情况下，由于追求超薄及全金属结构，其天线驻波往往都达到5.0，甚至达到7.0。

所以对于小功率的民用通讯终端设备，没有太大必要要求驻波必须≤1.5，因为改善天线周围环境收益往往会更大，比如驻波从2.0提高到1.5，其
传送给天线的能量也就提高6%，而天线附近环境中金属部件、液体等对天线的辐射损耗远远大于此。

3、关于天线增益最基础的天线辐射单元为偶极子驻波天线，如通讯中常用的胶棒、吸盘、铜棒、玻璃钢等天线大体都是此类型的辐射单元。

我们简单分析下偶极子天线的辐射方向及增益。

不同尺寸长度的偶极子天线其辐射场与方向系数（对于无损天线即增益）如下图示：
随着天线尺寸的增加，天线方向性增强，相应的增益会增加，但是到1.25倍波长后，天线的最大辐射方向发生改变，已经不在水平面了，并且出现旁瓣（我们不需要的辐射方向），波瓣宽度也变窄，在1.25倍波长长度处天线方向性系数最强3.28（5.16dBi），此时的垂直面波瓣宽度为32°。

故一般采用单个辐射单元的鞭状天线（无反射板），理想状况下能做到的最高增益在5dBi左右。

4、关于通讯链路参数估算
在通讯链路中，模组的发射功率，接收灵敏度，以及收发天线增益，通讯距离中的任意4个参数都可以估算出其中一个参数。

例如：一个NB-IoT通讯系统，900MHz基站，其天线增益为10dBi，在一公里外的终端设备发射功率为23dBm，天线增益为3dBi，我们可以粗略的计算出基站接收到终端设备的功率为：
当然这只是一个理论估算，实际情况会比这个恶劣（遮挡，地面、建筑物、树木等吸收），基站得到的功率可能远小于这个值（NB-IoT 宣传的灵敏度可以达到-128dBm，甚至到-130dBm）。

当然我们也可以根据已知发射功率，接收灵敏度，收发天线增益等，估算出通讯距离。

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