路由器的天线与信号

无线路由器天线
     一个到了下一辈可能还会有人讨论的话题。除非，国标不再对天线作限制；除非，厂家不再拿这个东西当产品宣传点；除非，没有商家再跟消费者说“天线多好，外置天线好，全向天线好，高大粗的大增益天线好。”
　　这也是小编最不想谈的话题。因为几乎多半向我咨询路由选购的人，都会把天线放到第一位。然后，我要像背台词一样一遍一遍地解释给他们。所以，我深知这篇扫盲注定又会被批斗为“炒冷饭”，没办法，扫盲性质的文章，需要小编们一颗大心脏。
　　信号呢?穿插着都会谈到，最后也会统一说，大家慢慢往下读吧。       不知道你有没有注意过路由器的天线参数。通常，厂家会摊牌天线数量（呃，用告诉吗。），可否拆卸，内置的会告诉你内置。然后，实诚一点的还会告诉你天线的增益和材质，设计上也仅仅会说明形状。然后，商家会告诉你天线多的好，强度高、覆盖广，外置天线的好……其实你一直也是这么想的。然后，你就买了。然后，你会告诉其他人，天线多的好，外置天线的好……
        实际上，应该还有一个“然后”。然后，厂家和懂行一点的商家就可以安心地将不想告诉你的那些东西咽回去了。他们到底隐藏了什么?现在，就来跟大家（再）揭一揭底。

无线路由器一、二、三根天线?
首先，大家也应该注意到了，老一代无线路由器的天线肯定不会超过一根，这里的“老一代”指的是802.11n协议以前的802.11a/b/g路由，老的54M产品就只有一根天线。这样的话，802.11n显然成了一条分水岭，也是从那时开始天线不再只有孤零零的一根（1t1r的150M是个例外），那到底是怎么一回事?这里我们就要提到一项11n协议之后才得到具体应用的多天线技术，也是无线通信领域一项非常重要的技术——MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）
先来看个例子，有人说，为什么我买了一个最新款的3天线支持802.11ac协议的无线路由器，结果信号强度、覆盖范围甚至连速度都没上去呢?天线不够?告诉你，300根也没用，检查一下你用的接受终端支不支持AC协议吧。比如你用的iPhone 3，这手机可只支持11a/b/g连11n都谈不上，那么即便是你给这货拆了加几根天线也没用。怎么解决?加装AC网卡或者换终端，总之别再跟天线上较劲。

　为什么这样说?首先，Wi-Fi应用的环境是室内，我们常用的802.11系列协议也是针对这种条件来建立的。由于发射端到接收端之间存在各种各样的障碍物，收发时几乎不存在直射信号的可能。那怎么办?我们管这个办法叫做多径传输，也叫多径效应。多径，从字面上也很好理解，就是把增加传输途径。
　那么问题来了，既然是多径，传输的路程就有长有短，有的可能是从桌子反射过来的，有的可能是穿墙的，这些携带相同信息但是拥有不同相位的信号辗转最终一起汇集到接收端上。现代通信用的是存储转发的分组交换，也叫包交换，传输的是码（Symbol）。由于障碍产生不同的传输时延，就造成了码间干扰ISI（InterSymbolInterference）。为了避免ISI，通信的带宽就必须小于可容忍时延的倒数。

　对于802.11a/b/g 20MHz的带宽，最大时延为50ns，多径条件下无ISI的传输半径为15m。在IEEE802.11协议中我们可以看到，这个值最大范围是35m，这是协议中还有误码重传等各种手段保证通信，并不是说有一点ISI就完全不能工作。这样的话你会发现，对于802.11a/b/g协议，即使加装再多的天线也没有任何意义。假设这些天线可以同时工作，反而会使多径效应更加恶劣。
　　后面的大家看不进去也没有关系，总之，无线路由器的发射范围是这个IEEE802.11协议决定的，而非单纯的看天线。

        关于路由的天线数量，说了这么多，单天线路由、双天线路由、三线四线甚至更多究竟有没有区别?有，但对于实际使用过程中的影响并不大，这包括信号覆盖、信号强度，天线多速度快就更是无稽之谈了。抛开已经很少见的单天线，剩下的“多天线”都只是实现MIMO技术的“介质”或者说是“工具”，区别在于使用的架构不同而已：常见的双天线产品主要用1T2R或2T2R，三天线产品则用到的是2T3R或3T3R。
　　理论上，增加天线数量会减少信号覆盖盲点，但我们通过大量的评测证实，这种差异在普通家庭环境中完全可以忽略不计。而且，就像内置天线不输外置一样，三天线覆盖不如双天线的情况也绝非个例，说到底产品质量也是一个重要因素。至于信号强度和“穿墙”则取决于发射功率，这个东西工信部作过规定，不得高于20dBm（即100mW），“天线越多信号越强”也就不攻自破了。最后的结论就是，只要路由采用了有效的MIMO技术，无须在意天线数量。

内置天线 VS. 外置天线?
       除了天线数量，天线内置还是外接成为消费者最关心的事情。同样的，也是最容易被“人云亦云”左右产生误区的一个蝴蝶效应。
　　外接当然比内置的信号好，没有为什么的大家都这么说。那你知道这种观点最终出自哪里吗?别想了，除了厂家还有谁。而厂家之这么说，说白了就是因为外接比内置容易做：第一，外接天线的方案实施多年，已经非常成熟，也便于产品升级换代；第二是在技术上，内置天线需要考虑到空间和天线性能之间的折中，对硬件工程师来说，实现起来比内嵌有难度，而且还有一种情况，外置天线方便用户更换（其实高玩们想改内置加装天线也是小case，我们的网络技术论坛也有不少改装例子）。再者就是消费者已经“被”广泛这么认知，突然出个内置他们到觉得不靠谱了。
　　实际上呢，这并不代表外接的天线信号就一定比内置的好。对此，我们咨询过数家路由厂家的工程师，他们讲，一款设计优秀的内置天线无线路由，信号不会逊于外接天线的无线路由。此外，根据小编2年多来的路由评测经验看，两种机型在信号强度的表现上的确相差不大，甚至有的外接产品信号还不如内置产品，这并非个例。

        这么理解可能更简单：思科路由器好吗?华为路由器好吗?网件路由器好吗?D-Link路由器好吗?苹果路由器好吗?人家一系列的内置天线，也没听说产品的信号有多拙劣。反观那些手底下一直不产内置天线路由的厂家，到是真印证了上边那句话：外接的做起来比内置的容易啊。
　　另外一个就是视觉体验，主观评断，不去较真了，小编个人是觉得内置比外接的产品好看。
　　哦对，还有一个，趋势——很多智能路由已经偏向采用内置天线设计，符合新时代产品范儿。

全向天线 VS. 定向天线?
     全向和定向也是个有趣话题，不过谈资不多，一般消费者也无需知道这个。区别很好理解，看字面就懂了。现在市面上量产的家用无线路由器，全部都是全向型的天线（鞭状），包括内置天线的产品。企业、酒店、商超等环境包括一些别墅用到的吸顶AP也是典型的全向天线。全向天线更适用于室内覆盖。
　　全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。全向天线增益一般在9dBi以下。

        而定向天线就有意思了，虽然家庭环境基本用不上，但它却有专门的派场，那就是做远距离无线覆盖。市面上diy定向天线类型各异，小编脑海里想到的有平板天线，这个应用的最广；还有就是抛面天线，俗称卫星“大锅”；另外这个还是同事提醒的，八木天线，估计不少年轻人都不知道这玩意，我说个应用你就知道了，咱们很小时候家里的黑白电视机，外头都会有一个架起来的像鱼骨一样的天线，进化的就是八木了，电视接收的那个能拉伸收回的俗称羊角天线。此外，其实还有更专业的阵列天线，也就是天线阵，这个就更不多说了，家庭根本用不上。定向天线多用于作室外覆盖。
　　定向天线，即在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高。定向天线增益可达到20dB以上。
      如今，其实路由厂商说这个词的也不多了，毕竟大家用的都是全向。只是一些新的路由牌子会拿来标榜自己，这种手段可比小编“炒冷饭”没含量的多得多。

天线的功率、材质、设计、调校?
     这些点就更冷门了，厂家和商家已经很少提及。不过实际上，如果厂家真在天线上有突破性的进展，无疑能成为路由产品最大的宣传点。原因只有一个：路由天线同质化严重。但世事难料，就怕一些无良厂家，连这些参数都不放过，而且，就算动了手脚你也看不出来。
　　天线功率，上边说过，全向天线增益一般在9dBi以下，市面上最常见的就是5dBi，当然也有异类用9dBi，比如华硕的RT-N12HP，总之少之又少（增益这个值，下文会详细说）；天线材质，要不是今年1月360跟小米因为天线材质打起来可能依然很少有人关心这个东西，目前，路由天线无非铜和铁，这里忽略合金，铜线显然要比铁线价值高，铜导电性比铁好，而且更重要的是其更不易被氧化；至于天线的设计和调校，小编知道的就不多了，毕竟我也不是专门搞这个的。把这些冷门的，很少有消费者再去关注、在意的东西从一而终的默默做好，不招摇的厂家就是好厂家。
　　讲到这，有人会说了，你科普这么多，无非就是想说明天线数量、内置外接、全向定向、功率材质这些跟路由好坏没有直接联系。那么，到底拿什么来衡量路由好坏呢?其实就三字：稳定性。

关于信号稳定性
　　说信号稳定性，很虚，也就少有厂家会拿这个说事。信号稳定性可以引申为路由稳定性，而影响路由稳定性的因素太多了，主板是关键，今天聊的天线，比如刚提到天线的设计和调校也在其中。很虚对吧，没关系，大家可以这样换角度想：无线信号稳定了，你感觉到的信号覆盖自然就会越广，感觉到的信号强度自然也就越强。

好长的文章，学习了。

科普好贴。

申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业帮助，请学习业界专家讲授的天线设计视频培训教程。