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放大器增益和天线增益的区别

2022-02-09    阅读量:30546    新闻来源:互联网     |  投稿

放大器和天线增益听起来可能相同,都可能以分贝表示,但它们实际上是两种不同事物的度量。


在放大器中,增益只是输出除以输入的比率。增益没有单位,因为它是一个比率中国机械网okmao.com。但是,放大器增益通常以分贝为单位表示,缩写为 dB。这是输出/输入比率的以 10 为底的对数乘以 10 倍。


增益 = 10log 10 [输出/输入] dB


以 dB 为单位的表达式允许在半对数或对数对数图表上绘制增益与放大器频率、时间或其他相关参数的关系。使用这种方法是为了方便,因为放大器的增益可以在很宽的值范围内变化。在绘制增益关系时,使用对数刻度可以生成紧凑的图表。

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跨阻放大器当输入和输出都是电压或输入和输出都是电流时,增益关系很简单。在跨阻放大器的情况下,事情可能会令人困惑,其中输入是电流,输出是电压,而跨导放大器则是输入是电压,输出是电流。您还可以找到对跨阻放大器的参考。这些基本上是跨阻放大器,通常将来自光电二极管(有时还有其他电流产生传感器)的电流转换为电压。在所有情况下,增益仍然是输出与输入的比率,并且以 dB 为单位的增益仍然以相同的方式计算,即使分母和分子的单位可能不同。

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天线测试天线增益有点用词不当,因为它意味着输出端口相对于输入端口的电压增加。实际上,天线增益是通过将天线在特定方向上发射或接收的测量功率与假设的理想天线在相同设置下发射或接收的功率进行比较来计算的。因此,与放大器的情况相比,天线没有为放大提供能量的电源。


如果比较的是理想(无损)天线在所有方向上均等地辐射或接收能量,则增益以 dBi(各向同性分贝)为单位测量。有时比较的是理想的半波偶极子天线,定义为具有 2.15 dB 增益。在这种情况下,增益以 dBd(分贝-偶极子)为单位进行测量。


需要注意的一点是,陆地移动行业通常将天线增益表示为 dBd。当天线制造商以 dB 为单位列出增益时,通常指的是 dBd。但是 dB 和 dBi 是不同的测量单位。两者的关系为 dBi = dBd + 2.15。


因此,3-dB 天线与 5-dBi 天线具有相同的增益。功率传播的方向是关键的天线质量。增益通常表示为辐射方向图,其中绘图的半径以分贝为单位,通常归一化为特定被测天线的最大值或各向同性辐射器。功率最大的方向被认为是主瓣;与主瓣正好相反的是后瓣,任何其他不需要的或非预期的辐射特征都称为旁瓣。如果天线规格未指定方向,则增益是指天线主瓣方向的峰值。


例如,具有 6.41 dBd 增益的东西向共线天线将能够在东向和西向发射或接收理想偶极天线信号功率的 4 倍以上。很少的信号功率会在南北方向辐射。


由于互易性,接收天线的增益与天线发射时的增益相同。还有一些其他的天线参数是根据天线增益定义的。对于给定的频率,天线的有效面积 A(也称为有效孔径)等于天线终端可用的接收功率与入射波中单位面积的功率之比。对于所有天线,A 与给定波长 λ 处的增益 G 相关,A/G=λ 2 /4π。


天线增益也可以表示为在某个方向上传输的功率与特定参考点的比值。天线增益和天线效率之间的关系是 G = ε x D,其中 D 是方向性,ε 是效率。天线效率是传递到天线(从发射器)实际传递到空气中的射频功率。发射天线的效率是总辐射功率除以输入功率,ε =P o /P in。天线方向性 D 是天线的最大辐射强度 Imax 除以天线的平均辐射强度 I ave。因此 D= 4πI max /I ave。


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