Wi-Fi天線如何工作，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的性能如何測(cè)試評(píng)估？（一）

在數(shù)字世界中，個(gè)人和商業(yè)環(huán)境都離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)。計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和打印機(jī)都需要連接網(wǎng)絡(luò)通信，而Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是目前常用和方便的連接方式。

網(wǎng)絡(luò)連接問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致設(shè)備聯(lián)網(wǎng)異常，例如Wi-Fi信號(hào)不夠強(qiáng)。

近庫(kù)爾蒂正在思考：如何放大Wi-Fi信號(hào)？有哪些環(huán)境因素是必須準(zhǔn)確考慮的呢？

01、天線如何工作？

圖1：帶輻射的天線

為什么不同的無(wú)線電系統(tǒng)配備了結(jié)構(gòu)不同的長(zhǎng)天線？一個(gè)或多個(gè)天線能否連接到Wi-Fi路由器，這實(shí)際上是由什么不同而引起的？為什么需要這種擴(kuò)展，或者僅僅是一個(gè)關(guān)于更好的設(shè)計(jì)的問(wèn)題？在下一章中，在“天線技術(shù)”主題將詳細(xì)介紹。

1.1、為什么天線的長(zhǎng)度不同？

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器都使用天線。它們的長(zhǎng)度取決于系統(tǒng)。例如，Wi-Fi天線比固定無(wú)線電的天線短。但是為什么會(huì)這樣呢？為什么通信系統(tǒng)不使用相同的天線？原因在于將不同的頻率分配給不同的服務(wù)和系統(tǒng)。Wi-Fi在2.4 GHz或5 GHz頻率范圍內(nèi)（FM無(wú)線電在87.6 MHz – 108 MHz頻率范圍內(nèi)）進(jìn)行通信。該頻率用于計(jì)算得出波長(zhǎng)，這就決定了天線的長(zhǎng)度。可以使用以下公式計(jì)算波長(zhǎng)：

λ對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，c對(duì)應(yīng)光速，f對(duì)應(yīng)頻率。

表1：頻率和波長(zhǎng)（四舍五入）

表1顯示，隨著頻率增加，波長(zhǎng)減小。為了在輻射和反射之間建立良好的比率，通常使用λ/4輻射器作為天線長(zhǎng)度。

表2：天線長(zhǎng)度

因此，具有2.4 GHz的Wi-Fi的天線長(zhǎng)度約為3.1厘米。對(duì)于95 MHz的無(wú)線電，根據(jù)λ/4，其天線長(zhǎng)度為78厘米。這就是Wi-Fi天線比無(wú)線電天線短的原因。

1.2、Wi-Fi天線如何輻射？

天線的形狀會(huì)影響輻射方向圖。簡(jiǎn)單的天線形狀是全向或桿狀天線。對(duì)于天線，水平輻射和垂直輻射之間有區(qū)別。如下可以看到天線的輻射示意圖。

圖2：桿狀天線的水平輻射

如圖2所示，是從上方觀察到的天線的水平輻射。在桿狀天線中，電磁波圍繞天線中心呈圓形傳播。

圖3：桿狀天線的垂直輻射

如圖3所示，通過(guò)垂直對(duì)齊，從側(cè)面觀察天線。在桿狀天線中，磁力線從天線的一側(cè)輻射出去，然后重新進(jìn)入天線的另一端。輻射出去和再次進(jìn)入的位置取決于天線的極性。

1.3、為什么Wi-Fi天線的形狀不同？

天線按不同的形狀制造，以獲得特定要求的輻射方向圖。天線被設(shè)計(jì)為具有良好方向性的輻射場(chǎng)線。另外，未使用的區(qū)域不被或僅被非常輕微地輻射。由于具有方向性，可獲得較高輻射，該方向上的覆蓋范圍也較高。在家庭使用中，大多數(shù)情況下使用簡(jiǎn)單的全向輻射器。天線的外殼通常由制造商設(shè)計(jì)成更現(xiàn)代的，但是其內(nèi)部仍然是全向輻射器。在擁有大型辦公室或大廳的公司中，選擇不同的天線形狀會(huì)帶來(lái)很大的好處。

圖4：輻射圖，左：垂直對(duì)齊，右：水平對(duì)齊

圖4顯示了壁式天線的天線圖。該天線具有清晰的方向特性，如果安裝正確，它會(huì)向例如辦公室或大廳輻射。在左圖中，安裝在墻壁上的那一側(cè)被大大衰減。

02、如何改善Wi-Fi覆蓋范圍？

從根本上解釋了天線的工作原理的同時(shí)。在下一章中，我們將討論天線如何對(duì)準(zhǔn)，以及為什么設(shè)備通常配備多個(gè)天線。

2.1、如何確定Wi-Fi路由器的位置？

路由器和所連接天線的位置在覆蓋不同房間的信號(hào)強(qiáng)度方面起著重要作用。觀察天線的輻射方向圖很重要。在安裝路由器之前，應(yīng)先確定需要Wi-Fi信號(hào)接收良好且重要的區(qū)域。然后，Wi-Fi路由器放置的位置應(yīng)該使得重點(diǎn)區(qū)域盡可能被輻射到。

圖5：Wi-Fi天線對(duì)準(zhǔn)

對(duì)于只有一根天線的路由器，必須決定是服務(wù)于同一樓層還是位于路由器下方/上方的房間。為避免此限制，建議使用帶有多個(gè)可調(diào)天線的設(shè)備。這樣可以擴(kuò)大覆蓋范圍。

圖6：將Wi-Fi天線與3個(gè)天線對(duì)齊

使用三個(gè)天線奠定了良好的基礎(chǔ)。使用三個(gè)天線，它們可以對(duì)齊，以使每個(gè)天線指向一個(gè)軸（x，y，z），并且在所有層級(jí)上的覆蓋范圍都相似。為了利用這種協(xié)同效應(yīng)，路由器應(yīng)盡可能放置在房屋或建筑物的中央，以便將產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)均勻地輻射到周圍的房間。

2.2、Wi-Fi中繼器（信號(hào)放大器）如何工作？

根據(jù)房屋、建筑物、辦公室或大廳的大小，使用單個(gè)路由器作為Wi-Fi源可能不足以滿足所需的Wi-Fi覆蓋范圍。源頭附近的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)原則上是好的，但離源頭越遠(yuǎn)，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)越弱。這可以通過(guò)使用中繼器（即信號(hào)放大器）來(lái)解決。Wi-Fi中繼器具有多種形式和不同的連接選項(xiàng)。

圖7：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼器

Wi-Fi中繼器可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電纜、現(xiàn)有的Wi-Fi或供電線路來(lái)集成。供電線路，也稱為電力線，是指將現(xiàn)有的電網(wǎng)用于網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。

2.3、哪些干擾會(huì)影響Wi-Fi信號(hào)？

Wi-Fi是無(wú)線通信鏈接。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)電纜，電纜的過(guò)度擠壓會(huì)增加電阻并相應(yīng)降低性能。在無(wú)線電信號(hào)的情況下，從這個(gè)意義上講沒(méi)有這樣的麻煩，但是當(dāng)然還有其他一些電阻也可以降低功率。Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要的干擾之一就是墻壁。幾乎每堵墻都會(huì)使無(wú)線電信號(hào)衰減并減弱。簡(jiǎn)而言之，發(fā)射器和接收器之間的墻壁越多，輸入信號(hào)越弱。墻壁的相應(yīng)衰減取決于各種因素，例如厚度和所用材料。墻壁和建筑物的體系結(jié)構(gòu)是規(guī)劃無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)的決定性因素，并且對(duì)中繼器的使用產(chǎn)生重大影響。

如何測(cè)量Wi-Fi接收？怎么看Wi-Fi熱圖？為什么Wi-Fi傳輸速率會(huì)降低？使用什么儀器實(shí)現(xiàn)Wi-Fi性能的評(píng)估呢？

這些問(wèn)題似乎還困擾著庫(kù)爾蒂（Kurthi），但我們相信，很快，在2021年，庫(kù)爾蒂會(huì)幫我們找到答案！