路由器WiFi天线工作原理 路由器天线原理拆解


路由器WiFi天线工作原理 路由器天线原理拆解


路由器天线原理(路由器WiFi天线拆机详解)
1. 前言:
随着无线通信的发展 , WiFi对我们日常生活工作越来越重要 。
作为WiFi的载体-路由器 , 也是经常出现在生活的各个角落 。
本文主要从射频微波、天线行业等专业角度 , 对一些路由器的各种天线进行拆机分析 ,
然后从天线原理角度对路由器WiFi天线进行深入分析 。
2. 常见的路由器WiFi天线
(2-1)2.4GHz 螺旋天线(螺旋套筒天线) 。这种通常为高增益天线 , 增益一般可达到5dBi , 具体原理下文仔细介绍 。
(2-2)双频PCB天线 。改天线为2.4GHz , 5.5GHz频段的WiFi , 由两根同轴线分别馈电 。增益一般 , 毕竟牺牲了天线的尺寸 。
(2-3)双频螺旋天线 。增益高 。(还没找到实物拆解)
总之 , 路由器的天线种类很多 。具体原理见下文 , 仿真对比见下期文章 。
3. 路由器天线原理分析
(3-1)螺旋天线:
螺旋天线突出的特点是宽带特征 , 也是最常用的圆极化天线 。
螺旋天线的一般结构如图4-1 所示 。螺旋天线通常用同轴线馈电 , 螺旋天线的一端与同轴线的内导体相连 , 另一端处于自由状态 。
图4-1 中 , 2d 为螺旋直径 , l 为螺旋天线长度 , s 为螺距 , 定义N 为螺旋圈数 。
工作在中心频率f 的螺旋天线 , 所需的线圈数目N 的近似计算公式为:
其中 , 螺距s = l / N , 所需金属线总长度L = 2Nπ d。
螺旋天线常见的两种工作模式:轴向模螺旋天线和法向模螺旋天线 。
当螺旋直径D(D=2d)的长度约为0.25~0.46λ时 , 图(a) 。
天线沿轴线方向有最大辐射 , 并在轴线方向产生圆极化波 。这种天线称为轴向模螺旋天线 , 常用于通信、雷达等 。
轴向模螺旋天线的绕向决定极化旋向 。
右手绕向的螺旋线为右旋圆极化 , 左手绕向的螺旋线为左旋圆极化 。
当螺旋直径D 的长度小于0.18λ时 , 图(b) 。
天线的最大辐射方向垂直于轴线方向 , 类似于单极天线 , 具有“8”字形方向图 , 称之为法向模螺旋天线 , 一般用于小功率电台 。
此时螺旋天线退化为线天线 , 辐射线极化波 。
电磁波沿螺旋轴线传播的相速比直线偶极子小 , 谐振长度可以缩短 , 故可以减小天线尺寸 。
螺旋天线是一个慢波系统 , 电磁波在螺旋线中的传播速度为光速c , 沿轴向的等效速率为u ,
有关系式:u = c sinθ ,
θ 为螺旋切线与水平线间的夹角 ,
u < c , 故螺旋天线是一个慢波系统 , 把螺旋天线中的波长称之为“导波长” 。
故设计螺旋天线谐振在四分之一波长时 , 应该是谐振在四分之一的“导波长”上 。
(3-2)螺旋套筒天线 。
顾名思义 , 就是螺旋天线加上套筒 。如上图 , 螺旋天线底部就是一个金属套筒 。
对于简单的单极子天线来说 , 我们知道加粗振子可以获得很低的特性阻抗 。
在天线内辐射体外面附加一与内辐射体同轴的金属套筒 , 就构成了套筒天线 ,
既等效加粗了振子 , 又实现了不对称形式的馈电 , 简单而且效果明显 。通
常情况下套筒天线都可以达到倍频以上的相对带宽 。就
结构而言 , 可以把套筒天线分成套筒单极子和套筒偶极子 。
【路由器WiFi天线工作原理 路由器天线原理拆解】 4. 路由器天线仿真对比:

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