WiFi天线基础知识

### WiFi天线基础知识详解 #### 一、天线的基础作用及分类 天线在无线通信系统中扮演着至关重要的角色，它是实现电磁波发射与接收的关键部件。在发送端，无线电发射机产生的射频信号通过馈线传输至天线，然后以电磁波的形式辐射出去；在接收端，天线捕获一小部分电磁波，并通过馈线将其送至无线电接收机。可以说，没有天线就没有无线电通信。 天线种类繁多，为了便于管理和应用，通常会根据不同的标准对其进行分类： - **按用途分类**：可分为通信天线、电视天线、雷达天线等。 - **按工作频段分类**：可分为短波天线、超短波天线、微波天线等。 - **按方向性分类**：可分为全向天线、定向天线等。 - **按外形分类**：可分为线状天线、面状天线等。 #### 二、电磁波的辐射原理 电磁波的辐射能力与导线的长度和形状密切相关。当导线中存在交变电流时，就会产生电磁波的辐射。具体而言： - 如果两导线的距离很近，电场会被束缚在这两导线之间，导致辐射非常微弱。 - 将两导线拉开，电场则会散播到周围的空间，从而增强辐射。 - 当导线长度L远小于波长λ时，辐射会很微弱；当导线长度L增大到与波长λ相近时，导线上的电流会大大增加，从而产生较强的辐射。 #### 三、对称振子及其特性 对称振子是一种经典且广泛使用的天线类型，它可以单独使用，也可以作为其他天线系统的组成部分，比如作为抛物面天线的馈源。其中，半波对称振子是最常见的一种类型，其两臂长度相等，每臂长度为四分之一波长，全长为二分之一波长。此外，还有一种特殊的半波对称振子——折合振子，它是由全波对称振子折叠而成的窄长矩形框结构，长度同样为二分之一波长。 #### 四、天线方向性的讨论 天线的方向性指的是天线辐射或接收电磁波的主要方向。对于垂直放置的半波对称振子，其方向图呈平放的“面包圈”形状。为了更好地理解和描述天线的方向性，通常会绘制其在特定平面上的方向图。 - **天线方向性的增强**：通过将多个对称振子组合成阵列，可以控制辐射方向，使得信号更加集中于所需的方向上。例如，四个半波振子沿垂直方向排列组成的垂直四元阵，可以在水平方向上产生更强的信号。 - **反射板的应用**：利用反射板可以将辐射能量集中到单侧方向，从而提高天线的增益。例如，在天线阵列的一侧设置反射板，可以形成扇形区覆盖天线，增强特定方向上的信号强度。 - **抛物反射面的使用**：抛物反射面能够进一步集中天线的辐射能量，使其像探照灯一样聚焦在一个较小的立体角内，从而获得更高的增益。 #### 五、天线增益的概念 增益是衡量天线将输入功率集中辐射程度的重要指标。它定义为：在输入功率相等的情况下，实际天线与理想辐射单元在同一空间点产生的信号功率密度之比。天线增益与方向图密切相关，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益就越高。 - **增益单位**：天线增益通常用分贝单位表示，与理想的无方向性点源比较时使用dBi单位，与半波对称振子比较时使用dBd单位。 - **示例**：半波对称振子的增益为2.15 dBi；4个半波对称振子构成的垂直四元阵的增益约为8.15 dBi。 通过对这些基本概念的理解，我们可以更深入地掌握WiFi天线的工作原理和技术特点，为实际应用提供有力支持。