2.4GHz/5.8GHz WiFi天線原理和參數(shù)

若你發(fā)現(xiàn)新購(gòu)買的 2.4GHz 或 5.8GHz 設(shè)備沒(méi)有提供你心目中預(yù)料的無(wú)線覆蓋能力，這不一定表示設(shè)備有問(wèn)題，或你放置的設(shè)備位置不對(duì)，超過(guò)九成的原因是你沒(méi)有為設(shè)備配上合適的天線；即使你的 WiFi 客戶端能通過(guò)你家中的無(wú)線路由器上網(wǎng)，你有沒(méi)有檢查過(guò)實(shí)際的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，如果信噪比 (SNR) 過(guò)低，無(wú)線傳輸速度便不能達(dá)到 54Mbps 或更高速度，當(dāng)然無(wú)線干擾等亦會(huì)影響傳輸速度，但連基本的無(wú)線信號(hào)也搞不好，便不要期望能高速上網(wǎng)。那么我們應(yīng)選購(gòu)那一類型的天線? 這不是三言兩語(yǔ)可以解釋清楚，選用合適天線其實(shí)是一門學(xué)問(wèn)，我們必須從了解天線的基礎(chǔ)常識(shí)開(kāi)始，下面的文章會(huì)介紹天線的原理及一些天線參數(shù)，相信能協(xié)助你選擇及安裝合適的天線，從而加強(qiáng)無(wú)線系統(tǒng)的有效覆蓋面及表現(xiàn)。

天線是一個(gè)無(wú)源體，即不需要提供電力或其它能源，它亦非功率放大器，不會(huì)把輸入的無(wú)線信號(hào)放大，相反由于饋線及接頭帶來(lái)的信號(hào)衰減，發(fā)放的無(wú)線能量會(huì)比輸入到天線接點(diǎn)的能量為少，其實(shí)天線只是擔(dān)當(dāng)一個(gè)方向性放大器的角色，使收發(fā)能量集中于空間的某個(gè)特定區(qū)域，改變能量的發(fā)放區(qū)域到需要的地方是天線的唯一目的，若把能量發(fā)放到一些沒(méi)有無(wú)線設(shè)備的地方，或者把能量過(guò)度發(fā)放到某一個(gè)區(qū)域都是浪費(fèi)，根據(jù)能量不變定律，把發(fā)放到一個(gè)方向能量加強(qiáng)即把其它區(qū)域的能量減少。

增益

增益是一個(gè)通用的天線特性表示方法，它是指相對(duì)于以下兩種理想標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)模式在某一個(gè)區(qū)域的強(qiáng)度增益，理想標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)模式一是以輻射體的能量從一個(gè) isotropic 天線發(fā)出 ( 如下圖 )，它是一個(gè)等方性輻射體，在空間中的任何方向放射出，所有方向都是 0dB，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)作為參考計(jì)算出來(lái)的增益單位為 dBi，另一種理想標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)模是基于一個(gè)自由空間半波長(zhǎng)雙極子放射出來(lái)的能量作為參考，計(jì)算出來(lái)的益單位為 dBd，很明顯后者的輻射體相對(duì)于前者的輻射體已存在增益，計(jì)算所得為 2.16，即 1 dBd = 2.16 dBi ，現(xiàn)時(shí)大多天線都采用 dBi 為計(jì)算單位， 2.4GHz 或 5.8GHz 的典型增益由 2 dBi 到 26 dBi。

輻射方向圖

增益只能作為選擇天線一個(gè)參考，它只能顯示能量最強(qiáng)方向的增益，并沒(méi)有提供任何能量的分布情況，輻射方向圖便能精確顯示能量在自由空間的分布情況，常用的為水平輻射分布圖 ( horizontal / azimuth sweep plane ) 及垂直輻射分布圖 ( vertical / elevaTIon sweep plane ) 兩種，右圖為某公司出產(chǎn) 8dB 全向增益天線 OP2408 的水平及垂直輻射方向圖，紅色線 ( H plane ) 為水平分布，幻想你從天線的頂點(diǎn)望到信號(hào)覆蓋情況，你會(huì)發(fā)現(xiàn) 8dB 全向增益天線的能量在以天線為中心的360 度四周發(fā)放；藍(lán)色線 ( E plane ) 為垂直分布，幻想你從天線的旁邊望到信號(hào)覆蓋情況，能量只在同水平發(fā)放出去，而信號(hào)并不會(huì)輻射到天空或地面。

半功率波瓣寬度

由于不是所有用戶都能看得懂輻射方向圖，于是習(xí)慣上采用另一種簡(jiǎn)化有效的參數(shù)去描述能量的分布情況，此乃“ 半功率波瓣寬度” ( 3dB Beamwidth or half power Beamwidth )，簡(jiǎn)稱“波瓣寬度”，計(jì)算方法為最高功率一半的兩個(gè)發(fā)射方向之間的寬度，這我們通常稱這個(gè)輻射為 " 主波瓣 " ，波瓣寬度可細(xì)分為水平及垂直兩種，右圖為根據(jù)上圖計(jì)算出來(lái)的垂直波瓣寬度，其顯示角度為 16 度。

增益及波瓣寬度成反比，水平波瓣寬度與垂直波瓣寬度之積越低，天線增益越高，下表為典型天線波瓣的最大增益值。

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