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  • 朋友: 您还在为自家的无线路由器/无线AP穿过两堵墙后信号就衰减到只剩下一两格的信号而... 本人所收集的无线WIFI天线制作非常的全面,目前有几十种无线WiFI增益天线的制作!每样的制作都介绍得很详细,并且图文并茂。
  • 易拉罐WiFi信号增强器原理:易拉罐的内表面反射了无线电波,加强了天线的发射和接收信号的能力。相当于把分散的信号集中到一个方向,但易拉罐的背面相对应地减弱了部分信号
  • 本文讨论的高增益、多频段天线设计虽然尺寸小、重量轻,却能接收和发射GPS和WLAN信号,并且能够覆盖WLAN的三个频段。对于尺寸小的天线而言,通常无法获得高增益。但是在卫星通信应用中,天线却必须设计得小而轻,...
  • 信号放大器,用于接收无线信号后,重新发射一个全新的无线信号,以达到扩展覆盖...举例A位置能接收30%的信号,B位置完全收不到信号,此时把信号放大器放于A位置,经过扩展后,A位置可接受100%信号,B位置也可接收信号
  • wifi信号传输过程

    2020-06-19 16:01:35
  • 2.4GHz/5.8GHz WiFi 天线基础知识

    千次阅读 2019-11-10 13:07:26
    (1)关于射频、微波、天线、无线通信、智能硬件、软件编程、渗透安全、人工智能、区块链,Java、Android、C/C++、python等综合能力的培养提升。 (2)各种学习资料、学习软件分享 ! 各种学习资料、学习软件分享! ...

    白浪介绍:

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    前言:       

          天线是一个无源体,即不需要提供电力或其它能源,它亦非功率放大器,不会把输入的无线信号放大,相反由于馈线及接头带来的信号衰减,发放的无线能量会比输入到天线接点的能量为少,其实天线只是担当一个方向性放大器的角色,使收发能量集中于空间的某个特定区域,改变能量的发放区域到需要的地方是天线的唯一目的,若把能量发放到一些没有无线设备的地方,或者把能量过度发放到某一个区域都是浪费,根据能量不变定律,把发放到一个方向能量加强即把其它区域的能量减少。

    增益

           增益是一个通用的天线特性表示方法,它是指相对于以下两种理想标准收发模式在某一个区域的强度增益,理想标准收发模式一是以辐射体的能量从一个 isotropic 天线发出 ( 如下图 ),它是一个等方性辐射体,在空间中的任何方向放射出,所有方向都是 0dB,根据此标准作为参考计算出来的增益单位为 dBi,另一种理想标准收发模是基于一个自由空间半波长偶极子放射出来的能量作为参考,计算出来的益单位为 dBd,很明显后者的辐射体相对于前者的辐射体已存在增益,计算所得为 2.16,即 1 dBd = 2.16 dBi ,现时大多天线都采用 dBi 为计算单位, 2.4GHz 5.8GHz 的典型增益由 2 dBi 26 dBi

    辐射方向图

    增益只能作为选择天线一个参考,它只能显示能量最强方向的增益,并没有提供任何能量的分布情况,辐射方向图便能精确显示能量在自由空间的分布情况,常用的为水平辐射分布图 ( horizontal / azimuth sweep plane ) 及垂直辐射分布图 ( vertical / elevation sweep plane ) 两种,右图为某公司出产 8dB 全向增益天线 OP2408 的水平及垂直辐射方向图,红色线 ( H plane ) 为水平分布,幻想你从天线的顶点望到信号覆盖情况,你会发现 8dB 全向增益天线的能量在以天线为中心的360 度四周发放;蓝色线 ( E plane ) 为垂直分布,幻想你从天线的旁边望到信号覆盖情况,能量只在同水平发放出去,而信号并不会辐射到天空或地面。

    半功率波瓣宽度

    由于不是所有用户都能看得懂辐射方向图,于是习惯上采用另一种简化有效的参数去描述能量的分布情况,此乃半功率波瓣宽度” ( 3dB Beamwidth or half power Beamwidth ),简称波瓣宽度,计算方法为最高功率一半的两个发射方向之间的宽度,这我们通常称这个辐射为 " 主波瓣 " ,波瓣宽度可细分为水平及垂直两种,右图为根据上图计算出来的垂直波瓣宽度,其显示角度为 16 度。

    增益及波瓣宽度成反比,水平波瓣宽度与垂直波瓣宽度之积越低,天线增益越高,下表为典型天线波瓣的最大增益值。

    侧边辐射尾、背面辐射尾、前后比

    侧边辐射尾” ( side lobes )背面辐射尾” ( back lobes ) 前后比 ( F/B ) 为天线另一组参数,侧边/背面辐射尾是指主电波以外的少能量放射,其影响为浪费能量

    • 能量转移到侧面/背面干扰附近其它接收装置
    • 来自于其它周围传输装置的能量可能通过背面辐射尾接收信号引至系统内部成为干扰

    前后比是指电波顶点的功率和离开此点 180° 的某一点功率的差别,典型情况为 25 45 dB,高前后比能减少对邻近单元覆盖区的干扰。

    天线极化

    天线极化是指辐射波中的电场向量的方向,其中线型极化是指在某一平面的能量部分 (垂直,水平或相对于地球的 45° 角斜向),而圆形极化则是圆形旋转 ( 左手边LHCP、右手边 RHCP),为消除极化不匹配引致的损失,接收天线必须与收到无线电信号保持相同的极化方向。

    电压驻波比

    天线的电压驻波比” ( VSWR ) 为反射功率与输入功率之比,主要是受天线接线端输入阻抗与传输线特性阻抗的匹配程度影响,匹配越高,反射波及注波比相对越细,反射波会减少传输到天线的能量,从而减低天线的有效增益,理想的比例为 1:1 ,即输入阻抗相等于传输线的特性阻抗,但不能达到,典型为 1.5 : 1 ( 96% 功率传递 ),下表为电压驻波比与反射功率的关系

    VSWR

    %反射功率

    传递衰减

    1:1

    0.0

    0.0

    1.25:1

    1.14

    0.05

    1.5:1

    4.06

    0.18

    1.75:1

    7.53

    0.34

    2:1

    11.07

    0.51

    2.25:1

    14.89

    0.70

    2.5:1

    18.24

    0.88

    天线可根据使用情况分为三大类,主波瓣水平发放的全向天线、主波瓣向下的全向天线及定向天线,所谓全向天线是指辐射在水平 360度以同样的形状发放,我们必须根据环境需要选用合适的天线,藉以令最多的无线设备在需要的信号强度下进行无线数据传送。在一个大型的无线网络中,选用合适的天线及安装方法,不单能改善整体覆盖表现,更可减少 AP 数量以减低成本。

    主波瓣水平发放的全向天线

    可以连接到无线设备或AP,如果AP 和此类全向天线安装在很高的地方如户外30米高灯柱,由于天线的辐射形状类似一个水泡,信号多数在水平方向放射出去,放射距离得以增加,但在天线的下方却会造成盲点,因此,收发双方的天线需要在同水平。

    在仓库内,如果楼底高度在十米之内,也可采用此类全向天线,虽然部份向上的能量会浪费,但主要能量都是水平放射,所以覆盖范围会比其它天线大,在天线的下方,虽然可在不在波瓣宽度之内,但由于离开天线不远,能量比较少的副波瓣都己经能提供不错的信号覆盖。

    主波瓣向下的全向天线

    放射形状近似于一个半球,信号同时向外和向下发射,只有微量的能量向上发放,使无线信号在覆盖区域内均匀地放射和传输,最适合安装在一些 20 米以上较高的地方,如覆盖需要顾及同水平及地面的无线设备,此类天线是非常理想。

    这类天线比主波瓣水平发放的全向天线的水平覆盖面积为细,但后者只能顾及同水平无线设备。

    在一些在十米楼底内的仓库,不建议采用此类天线,因有过量的能量在天线下方附近发放,造成浪费,我们应改用主波瓣水平发放的全向天线,尽量把能量在水平方向放射,以增加覆盖面积。

    定向天线

    辐射能量只在天线的某个指定方向发放,有不同增益、水平波瓣宽度及垂直波瓣宽度供选择,适用于无线设备都在 AP 的某一个方向的环境,亦多使用于点对点、一点对多点的无线系统。

    MIMO天线

    MIMO天线,主要是配合 802.11n 设备使用,每一个收发组件都配合多于一条的天线 (现时最多三条),以增加接收信号及提升传输速度。基于多途径反射,从一个点发射的信号到达另一个有多于一条接收天线的接收点,不同天线收到直接信号及反射信号可能会出现某程度的不同强度及不同极性,无线组件会可从中选出最好的信号。现时的MIMO天线除了 " 主波瓣水平发放的全向天线" 天线外,都会把三条天线安装于同一个组件内,而定向天线内的三条天线,其中一条会与另外两条有90 度的不同极性。

     

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  • 手机并不能直接接收到五公里外的无线WiFi信号,暂时没有解决的办法。 首先,无线信号为双向传输,5公里外的无线信号可以传输至手机端; 但是,手机端的天线功率较小,根本无法实现数据的反向传输。 若要...

    手机并不能直接接收到五公里外的无线WiFi信号,暂时没有解决的办法。

    • 首先,无线信号为双向传输,5公里外的无线信号可以传输至手机端;

    • 但是,手机端的天线功率较小,根本无法实现数据的反向传输。

    若要实现远距离传输,仅能通过无线传输在转有线的方式进行接入。


    具体的实现方案

    在这里,只能使用支持5公里传输的专用网桥实现无线信号的传输。

    • 通过配对的无线网桥来实现数据的上传和下载;

    • 无线网桥需要通过抱杆安装,两者之间不能有实物遮挡;

    • 在安装的过程中,需要做好防雷、防水等室外安装的必要措施。


    手机端如何上网

    • 从接收端网桥的网线端口,引出网线,并引入室内(需要做好防水处理);

    • 并将该网线口同路由器进行连接,手机端通过无线路由器实现上网。

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  • 一、为啥WiFi信号的总是这么差? 首先我们来看看WiFi信号在传播中遇到障碍物之后的反应: 折射:WiFi信号经过玻璃或水的时候,信号路径发生偏折,我们和路由器都在空气中,因此折射的影响可以忽略。 反射:WiFi...

    一、为啥WiFi信号的总是这么差?

    首先我们来看看WiFi信号在传播中遇到障碍物之后的反应:

    1. 折射:WiFi信号经过玻璃或水的时候,信号路径发生偏折,我们和路由器都在空气中,因此折射的影响可以忽略。
    2. 反射:WiFi信号经过光滑的物体表面时,信号会发生反射,和光的反射类似。
    3. 绕射:WiFi信号经过水泥墙体,因难以穿越,部分信号会向旁边散开,等遇到一个可以穿过的区域再继续向本来的方向继续直线传播。
    4. 漫射:WiFi信号遇到水泥墙,因为直线线路受阻,部分信号会散开,沿着墙壁上下左右继续延伸出去。
    5. 穿透:WiFi信号的能量一部分被障碍物吸收,剩余能量的透过障碍物继续传播。

    室内WiFi信号传播模型▲

    一般情况下,在室内环境下,我们手机接收到的WiFi信号主要是反射、绕射、漫射和穿透这四种效应的叠加。后三种效应都和信号的频率关系很大,频率越高绕射和穿透的能力越差。

    不管是2.4G还是5G频段,在无线通信里都属于较高的频段了,虽说2.4G绕射和穿透能力要比5G强一些,但毕竟是矮子里挑高个——也高不到哪里去。

    我们来看看2.4G信号穿墙之后损耗的经验值:

    2.4G频段穿透损耗▲

    在射频世界里,一般用dB这个单位来表示信号变化的情况。我们只需要了解以下几个关系,就能对这些数据有一个直观的了解:

    1. 降低3dB是指信号强度降低到原先的1/2(二分之一)。
    2. 降低10dB是指信号强度降低到原先的1/10(十分之一)。
    3. 降低30dB是指信号强度降低到原先的1/1000(千分之一)。

    结合上表可以得出下面的结论:

    1. 木头,玻璃这些障碍物对于WiFi信号的阻挡作用不强,只会带来一半左右的信号衰减;
    2. 砖墙,水泥墙这些障碍物堪称WiFi信号杀手,穿透的信号动辄衰减为原先的千分之一;
    3. 电梯这类金属障碍物简直就是WiFi信号的噩梦,轻轻松松衰减到原先的万分之一!

    WiFi信号差▲

    真是让人绝望啊,这可咋办呢?

    有没有所谓“大功率路由器?”

    机智的你肯定很快就想到了,想要信号好穿墙能力强,增大发射功率啊!没有什么不是增大功率不能解决的,如果有,那就再增大一倍!

    但是在WiFi信号这里,增大发射功率还真不行。

    因为无线路由器的发射功率是有国家规定的:最大100mW,也就是0.1W。不符合这个要求的产品是不能上市的,工信部也是为了我们的身体健康着想啊。所以,想通过增强发射功率来提升WiFi信号这条路是走不通的。

    “高增益天线”是否可行?

    既然发射功率有限制,那如果路由器用的高增益天线到话,不是能量发射会更集中,从而覆盖地更远吗?如想详细了解天线和增益,请看我之前的文章《通俗易懂!看完你就是半个天线专家了》。

    理论上来说是这样。但增益高能量集中的代价就是波束变窄,WiFi信号的覆盖会不均匀,有的方向信号强,有的方向信号弱。如果有多个人在不同位置同时使用的话,对覆盖的评价会褒贬不一。

    天线增益及辐射方向图▲

    而且,一般的路由器天线增益也就9dBi,面对动辄就几十dB的穿透损耗来说也是杯水车薪。

    二、我该怎么提升WiFi信号?

    这也不行那也不行,那该到底咋样才能提升WiFi信号呢?

    场景1:“我就一台路由器,既想让WiFi信号变好,又一分钱都不想花,该怎么办?”

    方法一:路由器摆放位置优化

    既然所谓的“穿墙王”,“单台穿三墙”这种神器统统不存在,单台路由器不可避免的无法完全覆盖任意角落。

    如果想要最低成本地解决问题,请记住下面这几条法则:

    1. 传播距离越短信号越好,所以尽量把路由器放在房子的中央!
    2. 木门,玻璃门等对信号的衰减小,尽量让路由器多走门,少穿墙!
    3. 弱电箱的位置一般都在门口,四周面板也会屏蔽无线信号,所以尽量不要把无线路由器放在弱电箱里!
    4. 把路由器摆在高一些,开阔一下的地方,避开冰箱、洗衣机、各种家具等障碍物!

    下面是作业:请看这张图,位置一和位置二哪个好?

    路由器摆放位置差异对信号的影响▲

    再请看这张图,位置一和位置二哪个好?

    路由器摆放高度对信号的影响▲

    相信这两道题的答案是不言而喻的。

    方法二:调整合理的天线角度

    一般的家用路由器都使用全向天线,全向天线的无线信号分布类似被水平压扁的轮胎,所以无线信号在与天线垂直的方向上覆盖效果最好。如下图所示:

    全向天线辐射方向图▲

    所以,还乖乖把无线路由器的天线调整到与地面垂直,直戳戳地对着房顶就好,别掰成各种乱七八糟的角度了,直戳戳地对着你的方向恰好信号最弱!

    路由器的天线角度调节建议

    方法三:避免环境干扰

    1、尽量使用双频路由器,能使用5G频段尽量使用5G!如前文所示,2.4G频段是非常拥堵的,自然受到的干扰也更多。而5G频段相对来说就要干净地多。虽然有时候看起来5G的信号比2.4G少上一两格,但说不定速度更快!

    2、把路由器尽量放得离微波炉、蓝牙设备、无线鼠标键盘等设备远一些!这些玩意都在2.4G上工作,造成干扰指数增加!

    3、更改路由器的信道配置!前面已经说过,2.4G频段上只有3个独立不交叠的信道,一般来说就是1,6和11。试着改改看,哪个信道好就用哪个。

    修改2.4G信道设置

    场景2:“为了上网爽快,我还是愿意点花钱的,怎么办?”

    这就必须要上升到家庭组网方案了!

    方案一:使用无线扩展器扩展放大无线信号

    这是目前中小户型WiFi信号扩展的主流方案。哪里信号比较弱,就在这个位置就近的电源插座上插一个扩展器,不需要连接网线。这个功能就叫做信号中继,顾名思义,就是指信号放大器接收主路由器的信号,放大之后再发射出来,因此家里的信号还是同一个,手机、Pad会连接质量较好的信号。

    无线扩展器▲

    适用环境:任意环境都适用。

    方案二:使用无线路由器桥接扩大信号

    这个方案使用路由器的无线桥接功能,把多台无线路由器通过无线方式连起来,路由器之间也不需要网线连接。

    通过无线桥接后,WiFi信合实现了接力,起到放大作用。当然,副路由器一般来说四个网络口,可以用来接有线电脑,这也是这个方案的优势之一。

    两个路由器桥接▲

    那么方案二和方案一还有什么不同呢?那就是桥接的这两个路由器实际上还是独立工作的,可以设置不同的WiFi名称和密码。

    适用环境:手头已有多台无线路由器、想要在副路由器接有线设备。

    方案三:使用网线把两台(或者多台)路由器连接起来

    使用网线将多个路由器连接起来,其中连接宽带的路由器作为主路由器,其他的作为副路由器。主副路由器之间通过各自的LAN口连接起来,此时副路由器相当于无线交换机。

    通过配置,可以实现整个网络只有一个无线信号,实现自动漫游。

    有线连接多个路由器▲

    这个方案要求各个路由器之间通过网线连接起来,最大的优势就是稳定性好,路由器之间没有无线损耗,各个路由器的速率都很高,但也有一个明显的限制条件,就是所有路由器之间必须通过网线连接。

    适用环境:已经布好网线的环境。

    方案四:使用HyFi套装(子母路由器)组建全覆盖无线网络

    HyFi(全称:Hybrid Wi-Fi)也叫电力猫,是指同一产品同时采用“有线”和“无线”两种技术,以房间内无处不在的“电线”为主干,“无线”作为接入,使产品兼具有线的稳定可靠性和无线的移动便捷性。

    TP-Link的HyFi套装是由HyFi路由器和HyFi扩展器两部分组成,两者是通过家里的电线传输数据的。配置好路由器后会将无线设置自动推送到扩展器,这样就组成了只有一个信号的无线网络。

    HyFi套装通过电线传输信号▲

    HyFi无线解决方案是具有方便快捷的特点,通过电线传输无需布线,传输速度快、稳定性好。并且无线配置简单,只需要配置好路由器,扩展器的信号就会随之同步改变。因此这个方案扩展性很好,可以根据实际需要配置多个扩展器,外观也非常的大气,美观、简洁。

    华为的这个方案也叫子母路由器,和HyFi这个名称相比来说更接地气,本质都是路由器和电力猫的结合,可通过家里的已布好的电线传送信号。

    相比较前几种,这个方案方案成本相对较大,需要替换之前的路由器。

    适用环境:任意家庭环境。

    方案五:使用AP/AC扩展无线信号

    如果你偏爱整洁的环境,不想看到插座上的线缆,更不想看到突兀的路由器天线,还要所有房间都覆盖良好,那么就使用AC加无线AP的方式组网吧,绝对如你所愿。

    AP:无线访问接入点(Access Point)说白了就是一个WiFi信号收发器,相当于去掉了路由和管理功能的无线路由器。

    AC:无线控制器(Access Controller)就是用来集中化管理多个无线AP的,负责下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。

    AC/AP管理网络▲

    方案要求所有的AP(接入点)和AC(接入控制器)通过有线方式连接起来,由AC统一配置所有的无线AP,整个无线网络有统一的信号,可以实现无线漫游。

    该方案选用的AP是可以嵌入到墙里面的网线面板,由AC通过网线来供电,不需要外接电源,美观大方,不占空间。这一切的代价就是贵。

    适用环境:大户型,对覆盖要求高,希望整洁,所有网络设备都隐形。

    至此,以上几种常见方案介绍完毕,我们对各个方案进行对比:

    各种组网方案对比▲

    好了,絮叨了这么多,关于WiFi穿墙的“道”和“术”都已经介绍完毕,希望各位在任意角落都能够信号满满。

    展开全文
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