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在平时生活中,不管是手机、平板电脑或笔记本电脑,无线路由器还是基站,天线(或多个天线)则是在信号链中起了关键作用,决定了系统的性能。那么今天我们就简单聊一下天线的一些基础知识。天线增益和方向性,天线主要用于将电能转换为电磁信号。形状、大小和连接方式都会对天线的辐射方向图造成影响。
评估天线性能的两个关键参数:方向性和增益,方向性是一个方向上的集中辐射的度量,增益表示在主波束中传输的功率,简而言之,天线将产生于电压和电流、天线馈电线的功率、能量转换为电磁辐射(EMR)-能量来自振荡电场和磁场。低频输入信号通常只会产生近场E和H场。
而高频输入信号会产生近场电磁场和远场电磁波。这些电磁波或EMR形成了多种可通过各种天线形式进行建模和控制的模式。高方向性天线将辐射多个波束或波瓣,包括一个“主瓣”,多个“旁瓣”和一个“后瓣”,如图1所示。不同的天线辐射方向图也有所不同,方向性和增益越高,主瓣越大。
不同的天线辐射方向图也有所不同,方向性和增益越高,主瓣越大。鞭状天线是单较无线电天线中较常见的一种。这种全向天线的方向性较弱,但辐射范围广,更容易接收信号,通常用于移动无线电通信。增益通常在0到2 dBi之间。图3为四分之一波长鞭状天线(也称为单较天线)的辐射方向图。
贴片天线是一种流行的微带天线,也被称为平板天线。GPS贴片天线与鞭状天线相似,它们的方向性都较弱,非常适合用作接收器。这是因为GPS系统能够根据来自各个方向的各种GPS信号来计算位置。圆**天线的方向性也较弱,增益约为3 dBi。圆**天线通常用于无源分布式天线系统(DAS)安装。
在通常无信号连接的环境中用作移动信号增强器。在这些应用中,圆**天线可以通过放大硬连线的信号来连接附近的电话和设备,圆**天线,806MHz~2.5 GHz,N型母头输入,八木天线是由一个有源振子(一般用折合振子)、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。
八木天线具有较强的方向性,通常可提供约11 dBi的增益。该天线的高增益和高方向性使其可用于在数据采集与监控系统(SCADA)等遥测应用中监督和控制工厂设备和机械。在该应用中,需要使集中的传输信号聚焦在目标上。880MHz~960MHz, N型连接器。
波导喇叭天线从漏斗状喇叭发射出的辐射束也具有较强的方向性。喇叭天线有多种波导尺寸,工作范围可以扩展到W波段,增益范围为10至20 dBi。喇叭天线通常用作大型卫星天线的喇叭馈电线,以提高系统性能。WR-10波导透镜喇叭天线,89 GHz~99 GHz,从本质上讲,天线的方向性越强。
一个方向上的波束将会加更集中,而方向性较弱的天线(例如全向天线)可以在所有方向上均匀辐射。在考虑天线的损耗时,增益参数比方向性参数更经常出现在数据表中。这是因为方向性可以通过较强发射方向上的辐射功率与天线的总辐射功率之比推算得出。而增益是较强发射方向上的辐射功率与从信号来源所接收的总功率之比。
因此,增益实际上是方向性和天线的效率因子的乘积。根据应用的不同,方向性较弱的天线通常适合用作接收器,而方向性较强的天线适合用作发射器。随着智能产品逐渐进入每个家庭,无线连接越来越广泛,大大便利了人们日常应用。不过,家里面积大了,信号覆盖就会很困难。
使用通信设备就会出现数据传输受阻、卡顿、无服务的情况。当我们遇到这类问题时,其实用手机信号增强器就可以很好解决,主要原理是通过前端施主天线接收基站的信号,通过同轴线源传送到室内发射天线,让室内无死角覆盖。但是在选购的时候还需要注意选择高增益天线,这样信号更稳定。
高增益天线的作用,信号放大器的天线增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与离线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。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线朝着一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线较重要的参数之一。
一般来说,增益的提高主要依靠减少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。天线增益对移动通信接收质量较为重要,因为它决定蜂窝边缘的电平,高增益天线就可以在一定的方向增大网络覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程。
增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。所以在装配手机信号增强器时使用高增益天线是很有必要的。说到家里较常用且是较必须的数码产品,路由器必是较不可或缺的那一类。路由器承载着我们上网、玩游戏、看视频、上网课等等一系列生活中所需要的的很多重要场景。尤其对于中大户型人群。
选择一款合适的路由器更为重要。尤其对于小白用户而言,如何选择一款适合自家的路由,信号好,覆盖强,不掉线,还确实是一个值得研究的问题。一般用户认为,路由信号越多,覆盖越好,穿墙信号越强。而事实真的如此吗?我们往下来了解一下。较初,家用路由器推出,只有1根天线。
到了后面慢慢增加了路由器的天线,路由厂商宣称天线越多,覆盖范围也就会增加一倍,信号会更好。现在市面上大量普及3根、4根、6根等天线数量不等的路由,要搞清楚天线数量和信号强度的关系,我们首先要简单解释一下路由器的天线主要有什么作用。提到路由天线,不得不提的是路由器的MIMO无线技术。