天线增益和天线效率
物联网领域的发展离不开无线通信技术，无线通信技术的发展越来越追求低功耗、长距离，这些都离不开天线技术。本文主要厘清天线几个基本概念。
天线的原理是利用高频交变电流，变化的电场产生变化的磁场，变成的磁场产生变化的电场，不断激发形成无线电磁波传输。
dbm翻译成中文是分贝毫瓦，是首搏一个表示无线功率的绝对值。它的数值是以1mw功率为基准的一个比值。计算公式如下：dbm=10log（p/1mw）。比如：WIFI路由器的功率是100mw，那么它的发射信号强度就是20dbm。
例如CC2642芯片的最大发射功率是5dBm，换算成毫瓦即10^0.5=3.1mW；nRF52840最大发射功率8dBm，即6.3mW。0dBm对应1mW
常用的两种理想天线叫均向辐射体和双偶极子天线
各向***辐射体(英文名：isotropicantenna)是电磁波或声波的理论点源，其在所有方向上辐射相同强度的辐射。它没有首选的辐射方向。它在以辐射源为中心的球体上向各个方向均匀辐射。
现实中并不存在理想的辐射点源，但是一些尺寸比较小的天线在较远的距离上可以看作均向辐射体。
偶极子天线（英文名者局祥：Dipoleantenna或doublet）由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。用作发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；用作接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。偶极子天线是在无线电通信中，使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。
理想的天线可以将所有能量发射出去，实际中的天线可能由于阻抗匹配等原因，只能发射一部分能量，另一部分损耗了。天线效率指的是天线发射出去的功率占输入功率的比例，总是小于100%。
不同的天线其波束形状各不相同，天线增益是描述天线方向性+天线效率的一个综合指标。天线增益定义为在信号最强的方向上，信号的发射强度，与相同功率驱动的理想均向辐射体的信号强度的比值(dBi)，或者与相同功率驱动的双偶极子天线在最强方向上信号强度的比值(dBd)。
理想的腊判双偶极子天线增益为2.15dBi，因此Gain(dBd)=Gain(dBi)-2.15
天线增益可以很大，也可以很小，主要取决于天线的方向性，以及天线效率。
例如下图是一个典型板载偶极天线的测试报告，可以看到，天线效率是43%，天线增益是3.43dBm。此天线有方向性，在最强的方向上，其发射功率比理想均向辐射体强大约一倍多，但是更多的方向上要比均向辐射体弱。
关于BLE设备信号传输距离的估算，官方网站给出了一个估算器，结合模式，发送功率，天线增益，可以计算出通信距离范围
https://new.qq.com/omn/20210404/20210404A027J400.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/360479857
https://zhuanlan.zhihu.com/p/367186279
https://www.antenna-theory.com/cn/basics/gain.php
增益计算公式
增益计算公式：Gain=log10（P2/P1）bel=10×log10（P2/P1）dB=（Pout-Pase）/Pin。
其中P1与P2分别为输入及输出的功率，Pase是信号带宽内EDFA的自发辐射功率，Pout和Pin分别是信号的输出输入功率。
增益一般指对元器件、电路、设备或系统，其电流、电压或功率增加的程度，以分贝（dB）数来规定，即增御山益的单位一般是分贝（dB），是一个相对值。电子学上常使用对数单位量度增益，并以贝（bel）作为单位。
天线增益，是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处运凯所产生的信号的功率密度之比。天线增益是入网测试时极其重要的标准，它表示了天线的方向性和信号能量的集中程度。
放大器增益，是放大器输出功率与输入功率比值的对数，用以表示功率放大的程度。亦指电压或电流的放大倍数。电子系统的总放大倍数镇悄中常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。
怎么求接收天线的增益
天线的增益计算公式为：
1、天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：
“G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}”。式中，2θ3dB，E与2θ3dB，H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；32000是统计出来的经验数据。
2、对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
“G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2}”。式中，D为抛物面直径；λ0为中心工作波长；4.5是统计出来的经验数据。
3、对于直哪枣立全向天线，有近似计算式：
“G（dBi）=10Lg{2L/λ0}”。式中，L为天线长度；λ0为中心工作波长。
天线增益的意义：
天线增益不仅是天线最重要的参数之一，而且对无线通信系统的运行质量也非常重要，增加天线增益，就可以增大某个方向上的信号覆盖范围，或者范围不变，但该范围内的信号强度增强。
对于单天线而言，要想提高天线的增益，最简单的办法就是将天线的发射方向进一步前汪缩窄，就是所谓的缩窄波瓣宽度。而这种方法在实际应用中对系统性能改善毕竟有限。通常直接提升带宽和频谱的方法也会受到各种条件制约，也不能无限制李悔拆地增加。
在带宽和频谱不变的前提下，为了提高系统的用户容量、数据吞吐量和覆盖距离和范围，智能天线技术和MIMO技术应运而生。
其中智能天线技术利用多个天线组成天线阵列，利用天线之间的位置关系，通过向用户发送相同的数据，相当于某个方向上集中辐射能量，从而提高天线增益，而MIMO技术则在收发端都采用多个天线系统，利用多径传播等电磁波特性，发收不同数据，提高传输效率的同时，实现了空间复用。
从天线增益角度看，也可以认为不增大单个天线增益，而是增加天线数量，从而获得收发天线增益乘积的效果。
另外，无论天线阵列还是MIMO技术在传输信号时都采用了分集的技术，而该技术能够降低信号衰落的机会，减小信噪比的波动，从而获取一部分额外的增益，称之为分集增益。MIMO技术已经在基于LTE技术的4G网络中得到广泛应用。
怎么求接收天线的增益
楼缓枣上的计算方法有误。
设：
发射系统输出功率=Pt
发射系统天线增益喊哪正=Gt
接收系统天线增益=Gr
接受系统输入郑悔功率=Pr=-90dBm
EIRP=Pt+Gt=54dBw=84dBm
由：Pr=Pt+Gt-LF-Lf+Gr
有：Gr=Pr-（Pt+Gt)+LF+lf=-90-84+196+2=24dBi
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