撰写于2012年1月27日
作者：silex Wi-Fi专家

上期对天线的各种特性、用途进行了说明。本期介绍关于天线规格的解读。

首先，我们展示天线规格中的一个例子。这是虚构的2GHz频段5dbi线性型全向天线。

Type	Ommnidirectional Colinear
Frequency Range	2000MHz - 2500MHz
Gain	5dBi
Beam Width	E-Plane:30deg H-Plane:360deg
Max Input Power	100W
Impedance	50 ohm
VSWR	< 1.8
Connector	N-Female
Windspeed Limit	200Km/h
Weight	185g
Dimensions	L:150mm D:24mm
Operating Temperature	-40 to +85 C

以下，我们说明此规格书项目和解读方法。

Type
这是上次说明的天线的基本类型。但是，即使是同一类型的天线，也有差异，例如写“Omni”是着重于方向特性，而写“Colinear”是着重于天线结构，这取决于制造商。

Frequency Range
表示天线的可支持的频段。虽然正常只有一个频段（单频段），但是也有可支持2个频段的双频型，还有可支持3个频段的三频型。另外频率宽度特别宽的情况，我们会称此频带为“宽带”。

Gain
表示天线的最大增益值。但是仅仅是最大感应度方向的峰值，所以并不是有效角度的所有区域都可以获得此增益大小。比如此天线是5dBi且半值角为30度，那么离天线中心线+/- 15度的为止只能获得2dBi的增益。

Beam Width
表示E 面、H 面的半值角。根据厂家不同，有些不显示E、H，而是标为V、H(Virtical, Horizontal)。在很多情况下会附带一张标有指向特性的图表，关于此图表我们会另行说明。

Max Input Power
表示最大输入功率。如果超过这个限制，天线会因过热或放电而损坏，但在无线局域网的世界中，它通常是低于100mW，超过 1W 的情况很少发生，所以无需太担心。

Impedance
表示阻抗。总而言之无线LAN用的时候一致设置为50欧姆就可以。

VSWR
驻波比值是表示天线的输入电量的转换效率的数值。数值越小，说明效率越高。有时会附带对频率变化导致的VXWR值的变化的说明表，关于此说明表我们会另行说明。

Connector
表示连接天线的电缆的连接器的形状。Male 和 Female 并不代表螺丝的公头母头的称呼，而是表示连接器芯线的公母形状。连接器的种类我们会另行说明。

Windspeed Limit
表示天线可承受的最大风速。如果不是设置在列车上或者高楼屋顶的话，一般不需要考虑此参数。

Weight, Dimensions, Operating Temperature
重量，大小，运行温度范围参数，和其他电子产品是一样的。



指向性图表的解读

天线的指向性说明表会以下图的形式说明。


  H-Plane 可以认为是从上空俯视观察天线的时候的状态（水平面），而E-Plane 可以认为是从侧面观察时候的状态。水平面?垂直面都表示对360度方位的信号放射强度（或者是接收感应强度）。像贴片天线这种拥有不对称的特性的型号，可能会提示有XY，XZ，YZ三轴的说明图。
图表的刻度是分贝，圆的最外周是0db，从外向内是-5，- 10db， - 15db…。这是什么意思呢?以天线的最大增益为基准点，向内“下降了多少dB”。例如标称5db的天线，最外周是5db，在-5的接点处的增益是0db，在-10的接点处的增益是- 5db。
作为指向性的解说对象，以单侧指向性的贴片天线为例，而不是圆对称的集合为例，这样的天线半值角(E-Plane)为以下图所示。
 
指向性图表是将“强度随角度变化”用到中心点的距离来表示的图表。比如在图表中显示水平八字，但是信号并不一定按照水平八字来扩散的。如果将图表误解为表示“强度相对于距离”的图，就会变成“天线在距离较近时灵敏度较弱，但距离较远时覆盖范围逐渐变大，当距离超过一定范围的话范围反而会变小”这种奇怪的说明。信号是以天线为中心向周围扩散，且永远不会收束。下图是把信号强度用亮度来表现，并且根据距离的信号扩散方式的示意图。

 
VSWR 图表的解读

VSWR 是电压驻波比值(Voltage Standing Wave Ratio)的略称。大概的意思是“天线的转换能量的效率”的指标，可以理解为数值越小越好。理论上最小值为1.0，而实际上天线的数值是1.2～2.0左右。
VSWR的图表按照下图所示。多数的情况是可支持频率带宽的VSWR的图表，或者记录几个可选频率点的测定数值。
 
通过此图表可以观察到可支持频率范围的特性的偏差，特别是多频段和宽带的天线，在评价“哪个频段能表现出最好的特性”“哪个频段不擅长”时会很有帮助。下图是VSWR图表读法的一个案例。
 
根据厂家不同可能不使用VSWR而是用返回损耗（dB）来表示频率的特性。在此的返回损耗值是代表向天线的输入电量，还有从天线的反射的电量的比率以分贝来表现的。返回损耗值越大说明性能越好，而一般的产品是10～20dB左右的值。VXWR和返回损耗值可以根据以下公式互相转换，ρ为反射系数，

ρ = (VSWR-1)/(VSWR+1)
ρ = 1/10^(LR/20)
VSWR = (1+ρ)/(1-ρ)
LR = 20*log10(1/ρ)

例如，返回损耗20db对应的VSWR是1.2，VSWR=2.0对应的返回损耗是9.5dB。当VSWR=2.0(返回损耗9.5dB)时，反射系数ρ为0.333…也就是说，输入天线的功率中有1/3被“浪费”反射了。


关于天线连接

天线连接主要是有 SMA, TNC, N的三种类型。而SMA和TNC有在前面带有「RP-」的情况。RP代表 Reverse Polarity的略称，意味着螺丝的公头母头和芯线的公头母头之间关系和没有带“RP”的螺丝和芯线公头母头的关系是相反的(※注)。另外，N型连接器没有“RP”模型。

面向一般消费者的无线局域网设备一般会采用小型RP-SMA连接器，而商务用AP等的设备会采用大型连接器RP-TNC 。由于N连接器原本是军用规格(MIL-STD)，所以也相对结实，所以一般用于屋外的AP或天线等。

(※注) 原本不存在“RP”型连接器。但是美国FCC在无线局域网被认可之际，为了不让业余无线电和专业无线电器材之间发生错误连接，所以“RP”被强制要求使用，达到互不兼容的连接器。但是现在两者混用，反而增加了混乱的结果。

关于连接器的识别，除了芯线的公与母之外，连接设备的一侧被称为“插孔”，连接电缆或天线的一侧称为“插头”来区别。同轴电缆的情况下，有螺钉旋转环的一侧是“插头”，从外观上看，公螺钉的一侧是“插孔”，母螺钉的一侧是“插头”。不带“RP”的连接器统一使用“Jack = Female”和“Plug = Male”，但RP- SMA和RP- TNC的对应关系相反。我觉得这些事情是很容易混淆的。