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路由器天线
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路由器天线
路由器在这个万物互联的时代想必大家对其都不陌生。随着科技的发展常用的路由器上的天线也越来越多那么问题来了天线越多信号越好吗路由器天线长啥样呢 对于第一个问题增加天线个数在一定程度上确实可以提升增益从而弥补远距离下信号差所引起的低吞吐率但是机身就这么大在固定的口径面积下即使口径利用率拉满阵列的总增益也有上限。若采用多天线分集技术将不同天线的多路信号进行加权合成处理能改善信噪比为系统提供了额外的信道增益。从一定程度上来说增加天线的数量可以提高覆盖范围、信号强度、穿墙能力等。不过话说回来盲目增加天线个数可能加大天线之间的耦合度适得其反。
对于第二个问题常用的路由器天线可以简单分为两种 用于远距离传输或需要覆盖特定方向场景的CPE高增益定向天线。它可以将信号集中在特定方向上从而增加信号的覆盖范围和强度。 可以向各个方向均匀地辐射和接收信号的全向天线。它能够在水平方向上提供360度的覆盖适用于需要在多个方向上提供覆盖的场景如家庭、办公室等小型环境多个设备可以在不同位置都能接收到较为稳定的信号无需精确对准天线方向使用起来更加方便。 今天我们主要介绍下无线路由器中的水平全向高增益的套杆天线。
富兰克林天线
若要在水平面内实现信号的均匀覆盖效果便需要采用全向天线。常见的全向天线就是偶极子天线了。但是在实际使用中我们发现单个dipole的增益不高这也导致通讯设备与路由器间隔稍远一点就接收不到信号了而且穿墙效果也差。但是我们也可以采用纵向组阵的方式来提高水平面的增益。 为了节省设计空间、简化馈电网络实际设计中一般采用串联馈电的方式实现同相馈电。这种天线类型最早可以追溯到由发明家英国工程师查尔斯·塞缪尔·富兰克林 (Charles Samuel Franklin)于1924年申请的专利——Improvements in Wireless Telegraph Transmitters(专利号UK242342)。 如上图所示当偶极子的尺寸增大时天线臂上会形成交替变化的电流从而导致非水平方向较大的能量泄露。专利的核心概念就是将反相部分弯折起来保证天线臂上只有同相电流分布。弯折结构可以由电感线圈或者是小间隙的蛇形走线来实现。将具有反相电流的线段进行折叠分别折叠成四分之一波长的两条对称线段。流经这两段对称线段的电流大小相同且方向相反相互抵消。因此这些折叠后的线段电磁辐射较小。而那些未被折叠的线段电流同相构成了垂直于地面且沿轴线排列成一条直线的“天线阵”此即为富兰克林天线。 现在市面大部分路由器兼顾WIFI 2.4G/5G双频那么天线部分是怎么实现的呢很简单做一个双频dipole天线每个双频天线由正面和背面的辐射臂构成中间部分加上弯折。不过这样难免会造成某一频段的主辐射波束上翘或者下倾的现象。这里友情鞭尸一下这种套杆天线的最大辐射方向垂直于直立臂哦不是指哪辐射到哪
参考油管视频
https://www.youtube.com/watch?appdesktopvJI-RWmp6t60 MATLAB天线工具箱仿真
打开MATLAB APP界面的Antenna Designer新建一个不带地板的Meander。输入设计频率2.45GHz后自动生成一个中心馈电的天线模型。只不过这个参数只是将一个半波偶极子通过弯折来缩减尺寸。我们可以通过修改Width(线宽),ArmLength(输入一个向量其中储存每节辐射臂对应的长度。由于对称性只需要输入一半数据即可)NotchLength(弯折部分的水平长度)NotchWidth(弯折部分的垂直长度)。 计算出2.45GHz频率下半波长对应的长度将天线的对应属性参数修改下即可得出初始仿真结果 3单元富兰克林天线水平面最大增益6.75dBi。粗略评估的理论值可以达到
2.1510*log10(3)6.92dBi
接下来我们采用工具栏目的Optimize进行简单优化。 优化后的3元富兰克林串馈天线阵的水平面增益达到了7.46dBi。 闫鑫1,2李颢毅1,2张浩1,2季来运1
1.天津海芯电子有限公司天津3003802.天津师范大学物理与材料科学学院天津 300387.
摘要基于新型双模双复合左右手谐振器结构D-CRLH设计了一款四阶双通带高温超导滤波器该滤波器由均匀二分之一波长螺旋耦合微带线组成。该滤波器实现了两个通带的中心频率和耦合系数独立可控增加了滤波器设计的自由度。整个滤波器的物理电路在0.5mm厚的MgO氧化镁衬底上的DyBa2Cu3O7镝钡铜氧超导薄膜上设计。结果表明该滤波器具有良好的带内特性中心频率分别为1221MHz和1588MHz通带相对带宽分别为1.06%和2.64%。
作者微波天线工程师
原文WIFI路由器的套杆天线简谈 - RFASK射频问问
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