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增益与半功率波束宽度
资料介绍
基本概念定义
天线增益
增益（Gain）是描述天线将输入功率集中辐射到特定方向能力的核心参数，通常用符号(G)表示，单位为dBi（相对于各向同性辐射源的增益）或dBd（相对于半波偶极子天线的增益，1 dBd ≈ 2.15 dBi）。增益本身并不改变天线辐射的总功率，它只改变功率在空间不同方向的分布：增益越高，天线辐射能量越集中，特定方向上的信号强度也就越高。
半功率波束宽度
半功率波束宽度（Half-Power Beam Width, HPBW），也叫半功率角，是描述天线方向图主瓣宽度的核心参数。在天线方向图中，当辐射场强下降到主瓣峰值的
倍时，对应的功率密度就下降到峰值功率的一半（1/2），这两个半功率点之间的夹角就是半功率波束宽度，通常用符号表示，单位为度（°）。
二者的理论关系
增益和半功率波束宽度都是描述天线能量集中程度的参数，二者之间存在明确的负相关关系：半功率波束宽度越小，天线增益越高。对于大多数常规天线，这个关系可以通过近似公式定量描述：
对于圆形口径的均匀照射天线，增益公式为：
式中，是方位面半功率波束宽度（弧度制），是俯仰面半功率波束宽度（弧度制）。如果半功率波束宽度用角度表示，转换后公式变为：
对于矩形口径均匀照射的天线，近似公式调整为：
上述近似公式说明，两个平面半功率波束宽度的乘积与增益成反比：波束越窄，乘积越小，增益就越高。在只有一个主平面波束宽度已知的情况下（比如线天线方向图），也可以通过单个平面的半功率波束宽度估算增益，近似规律为：窄半功率波束宽度对应高增益，宽波束对应低增益。
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