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解决WiFi信号不好 高增益天线真有这么神?

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解决WiFi信号不好 高增益天线真有这么神?

发布日期:2018-07-25 作者:admin 点击:

动图:有弹性的熔岩

在不少人看来,高增益天线是解决路由覆盖的王道,只要换一根天线,就可以让无线信号有效增强,事半功倍。那么,无线路由要怎么自行更换高增益天线呢?而高增益天线,对于信号有多大帮助呢?

天线为什么有增益?

什么是天线增益呢?也就是说,在输入功率相等的条件下,实际天线与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。当然,这个解释有点拗口了,通俗的说,增益表明的就是天线可以把信号放大多少倍。这下问题又来了,天线是无源器件,不需要电源的啊,那它怎么能放大,这不是违反最基本的能量守恒原理吗?

当然,天线实现高增益的方法很多,在这里,我们说说路由常用的棒状天线的增益原理。这种天线的学名叫做螺旋倒相天线,从结构上来说,它就是直线振子和螺旋状倒相器的混合结构。其中,直线的振子部分负责发射信号,而螺旋倒相器负责改变信号的相位,这样,两段振子发射的是相位不同的信号,这一信号在经过复合后,就形成幅度更大的信号,这样,信号就获得了增强。

不过,信号在复合后,波束的辐射角度会变小,作为棒状天线而言,虽然径向信号依旧是360度覆盖,但在轴向覆盖角度上,却大大降低。也就是说,棒状高增益天线,其覆盖范围其实没有变化,(其实,在多次倒相和衰减后,信号在天线上的衰减,反倒会令其发射功能有所降低),这是能量守恒原理决定的,但它相当于把整个信号压薄了,这样,信号覆盖范围增大,但覆盖高度,却降低了。

家庭使用,需要多高增益的天线?

当然,困扰大家的是,家庭路由需要高增益天线吗?高增益天线,真能立竿见影的改善家庭的WIFI信号?在更换了SMA接口的天线之后,天线更换变得简单,那么,换用不同增益的天线,测试下他们在家中信号的表现。

在测试中,我们选择了三款天线,一款是标称增益为6dbi的常规天线,其长度,与路由原装天线基本一致,也是不少DIY爱好者更换天线时,最经常使用的天线类型。而长达40cm,标称增益为10dbi的高增益天线,被发烧友们所青睐,认为能极大的提升信号,但这样的庞然大物,装在路由上,让路由有头重脚轻的感觉噢。至于非常规的标称增益为17dbi天线,外形更加粗壮,当然,价格也高了不少,它的加入,只为验证家庭路由,天线增益是否越高越好。

A点:在路由正前方的一米左右,无任何障碍,以测试路由的发射能力,在测试时,信号强度变化还是很大的,尤其是在改变手机和平板的握持角度时,信号往往会有十几dbw的变化,这主要是因为内置天线与无线信号夹角的改变,让其接受信号强度有极大的变化。这也是我们用两台路由,以差值来判别发生能力的区别。

从数据上可以看出,在使用6dbi和9dbi增益天线时,其信号强度较之原装天线增强了1DB和5DB,这基本上就是天线增益的理论差。但在测试17dbi增益的天线时,事情却出现了出人意外的反转,17dbi的天线,不仅没有令信号增强,反而出现了4db和2db的衰减。为什么会这样呢?我们认为,最大的可能就是因为天线中的多个螺旋倒相器和较多的发射振子造出了信号的极大衰减。

在这种情况下,信号强度不涨反跌,也许,在大功率路由中,这一情况会有改善,甚至情况反转,但至少,在国家规定,家用路由器的发射功率只有100mW的情况下,家庭使用超高增益的天线,并不能发挥出作用,反而可能造出问题。

而在测试过程中,我们还发现,手持设备的高度,对于信号强度有极大的影响,尤其是设备与天线的夹角较大,且使用高增益天线时,信号强度会大幅度降低,甚至让10dbi天线的信号低于原装天线。这主要是因为天线增益高时,信号发射角小。

在这种情况下,一旦设备与天线夹角大,那么设备接收的将不是直射波,而是墙壁的反射波,信号自然会大幅度衰减,这也告诉我们,如果你的HTPC,网络机顶使用WIFI,且摆放距离与路由较近时,要注意其设备摆放高度,这样,才能提高信号强度。

B点:离路由4.5米,且隔着一堵承重墙,这也是我们常遇到的使用方案。从结果来看,17dbi的天线再遇滑铁卢,这也验证了我们的想法,即高增益天线的结构,令信号大幅衰减。而6dbi天线和10dbi天线的表现基本正常,对于原装天线,依旧保持了一定的优势。

在测试过程,也有小发现,即一旦人站在路由与设备之间,信号将严重衰减,而如果将设备往门方向移动哪怕只有50cm,信号也会有10db以上的增加。其实,这也说明一个问题,即我们常常会说信号的穿墙能力。

但在很多时候,其实路由信号并非穿墙而过,而更多的采用绕射或反射的方式来进行的,在这种情况下,设备或路由,直线距离是否有承力墙并不重要,而是尽可能靠近窗户等开口,易让信号穿透的地方,这样,有利于增强wifi信号。

C点:设置在阳台上的D电,与路由间隔6米,还隔着两堵承重墙,原以为信号会迅速衰减,但从总体信号强度来看,下降有限。这应该归功于阳台的开房设计和靠近C点的窗户,有利于信号传输。在具体表现上,17dbi天线就不讨论了,而10dbi天线虽然仍领先于原装天线,但领先优势进一步降低,几乎与6dbi天线一致。

其实,这与反射传输息息相关,毕竟,高增益天线是依靠缩小辐射角获得更强的信号,但这些信号在经过反射,折射后,其辐射角度必然会随之扩散,这样,信号强度也随之降低。因此,在室内这种复杂的多径传输环境下,以束波,控制电波传输方向和角度获得的高增益,随着传输距离的增加,折射反射成为主要传输方式时,高增益的效果,并不明显。

总结:无需更换高增益天线

从测试的数据来看,17dbi的高增益天线,可以从我们的选购目录中彻底划掉,家用路由的低功耗和超高增益天线的高衰减,让它根本无法发挥作用。而6dbi的天线,整体信号上有1~2db的提升,似乎又少了点,那么,选购的关键,就在于10dbi左右的高增益天线,是不是值得买。因此,我们手持手机,在家庭各角落移动,并用WIFI分析仪的信号强度图记录下不同区域的信号,总体而言,ssid为jfli的路由在使用10dbi天线时,其整体信号较之ssid为ljf的使用同型号的路由要略强一些,但信号波动也略大一些。


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