路由器WiFi天线拆机详解-路由器天线原理

小灰灰 2023-06-11 11:25 15阅读 0赞

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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。

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（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。

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（2-3）双频螺旋天线。增益高。（还没找到实物拆解）

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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。

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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：

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其中，螺距*s* = *l* / *N* ，所需金属线总长度*L* = 2*N*π *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。

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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。

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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。

4. 路由器天线仿真对比：

文章见下一期内容。

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