S21与antenna gain (dBi) 有什么关系吗

大家好， 
 
    我想问一下天线的S21与天线的增益是一回事吗？ 若不是，两者有什么关系吗？

网友回复:

S21里面的2和1是人为指定的 
我想你的意思是发射天线是2接收天线是1，反过来没关系 
天线各个角度的S21值就可以换算出这个天线的方向图 
至于增益，那是要靠这一个方向图比对标准天线算出来的！ 
简单的说就是不是一回事，不过有直接关系

网友回复:

S参数里面的S11,S22反映一个四端口网络的输入与输出的驻波特性;S21反映了网络的幅频特性,相频特性及群延时特性;S12反映网络的隔离性能. 
1是输入端口,2是输出端口 
天线是作为发射或者接收用的,你要测试S21就需要将一个天线作发射,另外一个作接收,分别接入1端口和2端口才可以测得到.至于增益就要用比较法了.用标准天线作接收,测得一个值G1,再用待测天线作接收,测得另一个值G2,那待测天线的增益G=G2-G1+Gi. 其中Gi是标准天线的增益,是已知的(买标准天线是会提供的)

网友回复:

谢谢两位的回复，我没有说清楚我的这个S21的定义。如果我们把天线的愦电端口作为1端口，而把天线向外辐射作为2端口，那么我们也可以把单根天线看作一个二端口的网络，这样我们就可以提取这个二端口的网络参数，也可以导出S2P的文件格式，这样，在一个链路仿真中，就可以把天线作为一个双端口器件放在其中了。 
 
所以我的问题就是，通常可以看到一个天线的S21，但是不知道这个S21和我们平时所讲的天线增益（dBi）有什么关系吗。 
 
我举一个例子，比如说对于一个理想的isotropic antenna 或者是 omnidirectional antenna，增益应该是0dBi，但是这是建立在反射为零的基础上。如果天线的S11变成了-2dB，那么天线的S21就变成了-4.3dB，这时，能否认为天线的增益就变成了-4.3dBi 呢？ 
 
希望大家继续讨论，多提建议！谢谢！

网友回复:

多谢1楼回复"天线各个角度的S21值就可以换算出这个天线的方向图至于增益，那是要靠这一个方向图比对标准天线算出来的！" 
我的理解是，天线的增益应该与S21和beam width两者都有关系，任何一个方面不能决定天线的增益。 
顺便问一下E plane和H plane的角度范围各市多少啊，好像是E plane的角度范围是-90度到+90度，但是H plane的角度我就不太清楚了。

网友回复:

对啦，补充一下，是不是E plane 和 H plane 的角度范围的乘机应该是31000啊。

网友回复:

天线的增益没有变。 
系统链路计算损耗的时候，应该用天线增益-失配损耗。对于天线来说，这是两个指标，而对于按照你的等效方法的效果而言，天线增益是减少了4.3dB不错。 
另外有个小问题：你这样用S21来等效天线增益的办法，怎么考虑天线辐射的方向性？不同方向上增益不同，不能忽略。

网友回复:

E面为什么只有正负90度的范围？应该是正负180度的吧？你是不是把天线的后瓣直接忽略了？ 
H面的角度范围可以认为与E面相同。 

网友回复:

多谢楼上的回复，对于天线的方向性，我准备用beam width来等效，假如把 isotropic antenna 的方向性作为一个基准，那么 beam width 相对集中的地方，增益就会大一些，这也能体现一下方向性，不知道我这样的等效是否合理。

网友回复:

对于 E plane 和 H plane 的角度范围，我找到这样一段解释，但是我不明白怎么能够使两个的角度范围成积是31000呢？ 
 
E- and H-plane are defined in such a way that people can easily tell  
the radiation field of the antenna (i.e., E-plane is defined as aligned  
with the e-vector). so, they are normal planes. e.g., a vertical dipole  
has the vertical \theta-plane as the E-plane, whereas the horizontal  
\phi-plane as H-plane. in that case, two planes covers the whole sphere,  
i.e., -\pi ~ +\pi for both \theta and \phi. but, if you have -\pi~+\pi  
for one plane, there is no need to get -\pi~+\pi for the other plane.  
e.g., if you have -\pi~+\pi for the \theta-plane, you'll just need  
0~+\pi for the \phi-plane to get the whole sphere. 

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