日常生活中,我們使用手機、電腦連接WiFi時,常會遇到這樣的現象:調整路由器的天線角度后,信號強度會發生明顯變化,有的角度能讓網頁瞬間加載完成,有的角度卻頻繁出現卡頓甚至掉線。不少人誤以為是天線功率發生了改變,實際上,這種信號強弱的變化主要與天線增益這一特性有關。從家庭路由器到戶外通信基站,從電視接收設備到天上的衛星,天線增益作為隱藏在設備背后的關鍵參數,直接影響著無線信號的傳輸距離、穩定性和覆蓋范圍,與我們的日常生活緊密相連。
要理解天線增益,需從能量守恒定律入手。許多人存在一個誤解,認為天線增益就是放大信號功率,能讓原本微弱的信號變得更強,甚至創造出新的能量。然而,天線本質上是一種無源器件,它不需要外接電源供電,也無法創造新的電磁能量。其核心作用并非放大能量,而是對能量進行空間上的重新分配。以手電筒為例,沒有聚光罩的手電筒,光線會向四面八方發散,雖然照亮范圍廣,但亮度分散,照射距離有限;而帶有聚光罩的手電筒,會將原本分散的光線收攏并聚焦到特定方向,使該方向的光線更亮、照射距離更遠,但光線的總能量并未增加,只是分配方式發生了改變。天線增益的原理與此類似,都是通過特定的結構設計,改變能量的分布形態,從而實現特定方向上的信號強化。
衡量天線增益時,常用的單位有dBi和dBd。這兩種單位的參考基準不同,換算關系也有明確標準,并非隨意設定。其中,dBi是以理想各向同性輻射器為參考基準。這種理想天線在理論中存在,它能夠將輸入的功率均勻分配到三維空間的所有方向,在任意方向上的輻射功率密度都保持相同。通過這種標準化的參考,可以更準確地評估和比較不同天線的增益性能,為無線通信設備的設計和優化提供重要依據。











