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
各向同性辐射体 (英文名：isotropic antenna)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：Dipole antenna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
什么叫天线增益,什么是天线增益
1.天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线和理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
2.它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
3.增益显然和天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
4.天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。
5.一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。
6.计算公式：1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。
7.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和2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度。
8.32000是统计出来的经验数据。
9.2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：G（dBi）=10Lg{5×（D/λ0）2}式中，D为抛物面直径。
10.λ0为中心工作波长。
11.5是统计出来的经验数据。
12.3）对于直立全向天线，有近似计算式G（dBi）=10Lg{2L/λ0}式中，L为天线长度。
13.λ0为中心工作波长。