天線是一種用來發(fā)送或接收電磁波的裝置,通常用于無線通信、廣播、雷達(dá)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。其作用是將電磁信號轉(zhuǎn)換為電流或者將電流轉(zhuǎn)換為電磁信號,并在空間中傳輸或接收這些信號。天線通常由金屬導(dǎo)體構(gòu)成,具有特定的形狀和尺寸,以適應(yīng)不同頻率的電磁波。通過合理設(shè)計和擺放天線,可以實現(xiàn)更好的信號傳輸和接收效果。
網(wǎng)上圍繞一個B站技術(shù)科普視頻,產(chǎn)生了很大的爭議。在視頻里,為了測試信號,某UP主把天線給掰直了。
UP主可能認(rèn)為,將天線掰直之后,能夠讓天線產(chǎn)生指向性的信號輻射效果。
另外,很多人也經(jīng)常問:我們家里的Wi-Fi路由器,有多根天線。這些天線,又該如何指向,才能有更好的傳播效果?
天線這個東西,大家其實都很熟悉。但凡是有無線技術(shù)的地方,基本上都有天線。它的目的,就是發(fā)送和接收無線電波。
更專業(yè)點來說,天線就是一個“轉(zhuǎn)換器”——把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波,變換成在自由空間中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。
天線是怎么實現(xiàn)導(dǎo)行波和空間波之間轉(zhuǎn)換的呢?
中學(xué)物理學(xué)過,兩根平行導(dǎo)線,有交變電流時,就會形成電磁波輻射。
兩根導(dǎo)線很近時,輻射很微弱(導(dǎo)線電流方向相反,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎抵消)。
兩根導(dǎo)線張開,輻射就會增強(導(dǎo)線電流方向相同,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同)。
當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到波長的1/4時,就能形成較為顯著的輻射效果!
有了電場,就有了磁場,有了磁場,就有了電場,如此循環(huán),就有了電磁場和電磁波……
再來個動圖,大家感受一下這個優(yōu)美的過程:
導(dǎo)線電流方向的變化,產(chǎn)生了變化的電場
產(chǎn)生電場的這兩根直導(dǎo)線,就叫做振子。
好吧,其實上面這個只是振子的一個傳統(tǒng)形態(tài),它還有N種變身:
大家可能會問:我們現(xiàn)實生活中看到的天線,不是這個鳥樣啊?
原因很簡單:確切地說,振子不是一個完整的天線。振子是天線的核心部件,形態(tài)會隨天線的形態(tài)變化而變化。
有時候,天線外面還會有天線罩,遮住了里面真正的振子。這會讓你對天線實際形狀產(chǎn)生誤解。
天線的外型千奇百怪,根據(jù)相似度,可以大致歸類為以下幾種:
PS:八木天線并不是八根木頭,雖然我數(shù)學(xué)不好,但是八我還是數(shù)得來的。之所以叫八木,是因為它是二十世紀(jì)20年代日本人八木秀次和宇田太郞發(fā)明的,叫“八木宇田天線”,簡稱“八木天線”。
在本文開頭所提到的,視頻里的那個天線,是一根最常見的垂直極化膠桿天線,和鞭狀天線類似,也是一根全向天線。
是的,它的信號是向“棍子”的垂直方向四周傳播的。專業(yè)來說,是“軸向最小,法向最大”。(其實,前面的動圖已經(jīng)劇透了。)
大家可以看到,信號傳播方向是垂直于天線。也就是說,天線頂部指向的方向,信號反而最弱。
所以,想要讓這種天線最大化地發(fā)揮效果,那么,就應(yīng)該像[敏感詞]這種擺放方式:
同理,大家家里的路由器,如果想要獲得更好的效果,也建議天線豎著擺。
當(dāng)然,如果你的路由器放得比較高,或者比較矮,適當(dāng)調(diào)整天線角度,也是可以的。
關(guān)于天線的擺放,還有一些常識需要注意:
1 網(wǎng)上傳的,在天線上套一個易拉罐的方式,會增強信號。這是錯誤的,并不會產(chǎn)生更大的增益。
2 天線之間,不要靠得太近,否則會有相互之間的干擾。
3 路由器天線不是越多越好。不同的天線有不同的目的,例如2.4GHz或5GHz信號。手機支持的MIMO(多天線收發(fā))是有限制的,一般是2X2或4X4,不是說你路由器有100根天線,一部手機就都能與之通信。現(xiàn)在很多路由器天線很多,其實可能只是為了增加帶機數(shù)量。
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