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天线,到底应该怎么摆放?

鲜枣课堂 2023/12/3 19:13:10 责编:梦泽

这两天,网上围绕一个B站技术科普视频,产生了很大的争议。

在视频里,为了测试信号,某 UP 主把天线给掰直了。

UP 主可能认为,将天线掰直之后,能够让天线产生指向性的信号辐射效果。

那么,这样做,真的是正确的吗?

另外,很多人也经常问:我们家里的 Wi-Fi 路由器,有多根天线。这些天线,又该如何指向,才能有更好的传播效果?

今天,小枣君简单地给大家说说这个知识。

天线这个东西,大家其实都很熟悉。但凡是有无线技术的地方,基本上都有天线。它的目的,就是发送和接收无线电波。

更专业点来说,天线就是一个“转换器”—— 把传输线上传播的导行波,变换成在自由空间中传播的电磁波,或者进行相反的变换。

天线的作用

天线是怎么实现导行波和空间波之间转换的呢?

看下图:

中学物理学过,两根平行导线,有交变电流时,就会形成电磁波辐射

两根导线很近时,辐射很微弱(导线电流方向相反,产生的感应电动势几乎抵消)。

两根导线张开,辐射就会增强(导线电流方向相同,产生的感应电动势方向相同)。

当导线的长度增大到波长的 1/4 时,就能形成较为显著的辐射效果!

有了电场,就有了磁场,有了磁场,就有了电场,如此循环,就有了电磁场和电磁波……

电生磁,磁生电

再来个动图,大家感受一下这个优美的过程:

导线电流方向的变化,产生了变化的电场

产生电场的这两根直导线,就叫做振子

真实世界中的振子,是个什么样?

Duang!就是这样 ——

就是这么个金属片。。。半波对称振子(非折合)

好吧,其实上面这个只是振子的一个传统形态,它还有 N 种变身:

造型怪异的振子

大家可能会问:我们现实生活中看到的天线,不是这个鸟样啊?

原因很简单:确切地说,振子不是一个完整的天线。振子是天线的核心部件,形态会随天线的形态变化而变化。

而天线的形态,实在是太 TM 多了。。。

总而言之,成百上千。。。

有时候,天线外面还会有天线罩,遮住了里面真正的振子。这会让你对天线实际形状产生误解。

天线的外型千奇百怪,根据相似度,可以大致归类为以下几种:

鞭状天线

抛物面天线

八木天线

PS:八木天线并不是八根木头,虽然我数学不好,但是八我还是数得来的。之所以叫八木,是因为它是二十世纪 20 年代日本人八木秀次和宇田太郞发明的,叫“八木宇田天线”,简称“八木天线”。

在本文开头所提到的,视频里的那个天线,是一根最常见的垂直极化胶杆天线,和鞭状天线类似,也是一根全向天线。

那么,这种天线,它的信号是如何向外传播的呢?

看一下它的信号方向图,就明白了:

是的,它的信号是向“棍子”的垂直方向四周传播的。专业来说,是“轴向最小,法向最大”。(其实,前面的动图已经剧透了。)

大家可以看到,信号传播方向是垂直于天线。也就是说,天线顶部指向的方向,信号反而最弱。

所以,想要让这种天线最大化地发挥效果,那么,就应该像下面这种摆放方式:

同理,大家家里的路由器,如果想要获得更好的效果,也建议天线竖着摆。

天线横着摆,就会这样:

指向着摆,就更不对了,信号最差。

当然,如果你的路由器放得比较高,或者比较矮,适当调整天线角度,也是可以的。

关于天线的摆放,还有一些常识需要注意:

1 网上传的,在天线上套一个易拉罐的方式,会增强信号。这是错误的,并不会产生更大的增益。

2 天线之间,不要靠得太近,否则会有相互之间的干扰。

3 路由器天线不是越多越好。不同的天线有不同的目的,例如 2.4GHz 或 5GHz 信号。手机支持的 MIMO(多天线收发)是有限制的,一般是 2X2 或 4X4,不是说你路由器有 100 根天线,一部手机就都能与之通信。现在很多路由器天线很多,其实可能只是为了增加带机数量。

好了,关于天线的摆放方式,大家都学废了嘛?

本文来自微信公众号:鲜枣课堂 (ID:xzclasscom),作者:小枣君

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