深度解析WIFI信号放大器

随着无线网络的普及，越来越多的网友为图方便开始使用无线，包括一些企业、校园、商业中心也在布置各式各样的无线网络。但是，无线网络的信号问题一直是大家关注的焦点，也是阻碍无线局域网络更进一步发展之关键。

无线网络设备，民用级产品的信号输出一般被控制在50mW（毫瓦）这样一个水平，企业级设备一般在100mW以内。另外还有一些电信级室外无线设备，这些就是W(瓦特)级的输出功率了。这是符合国际相关辐射限制标准的。也是全面考虑到家居环境下和办公环境下无线设备的覆盖范围以及人体的安全辐射标准而定的，对于这点，国际厂商做的比较好。但现在国内部分企业为了盲目满足网友对信号强度的追求，调高了家用无线产品的信号发射功率，虽然从表面上看是能够满足大家短时间上网的需求。但是长远看来不利于身体健康。所以我们也呼吁家里有小朋友及孕妇的朋友合理使用无线网络。并且对于一个百平米的普通家庭来说，也不需要太高功率。

以上是题外话。主要是提醒大家注意自身健康，下面进入本期文章内容。功率放大器是干什么用的。以及它的使用范围。

高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。

我们今天谈到的功率放大器一般有两种，一种是直接做到无线AP、无线路由器电路板上的集成功放电路，这种功放电路一般都会控制输出功率不会太高，市面上所售的目前都在400mW以下。另一种就是外置式的功率放大器，这类不不能一概而论，它的功率一般有0.5W、1W、2W、4W等，它们适合于室外远距离无线传输，或是商业区里大面积无线网络覆盖使用。配合不同的天线，它们能够轻松完成几公里到上百公里的无线网络信号传输。

图1、某国产无线路由器上的独立功放电路，据说可以提供100mW输出

图2、某网友4公里无线项目上使用的24DB抛物面定向天线

图3、某网友4公里无线项目上使用的2.4G室内外置功率放大器

图4、加装在无线网卡前端的0.5W功率放大器（室内型）

图5、加装在无线路由器上的0.5W功率放大器

图6、防水的室外型0.5W功率放大器

图7、室外远距离无线网络采用的室外型功率放大器

在这里我们姑且不讨论各位网友的方案稳定性、造价、水平如何，总的一点可以看出，使用放大器可以有有效增加信号的传输距离。而且大功率放大器一般只有在室外电信级应用上才会使用到。不过由于很多网友盲目追求高信号强度，现在很多家居环境里也开始有人使用它了。

某网友在家蹭网使用无线信号功率放大器过程：

家用无线网络产品的发展给许多不方便使用有线网络的用户带来了方便，但是苦恼常常也伴随发生。由于环境的复杂让无线网络的信号就象天气一样难以琢磨，信号差、经常掉线是家常便饭。于是乎就有网友就在他本本无线局域网网卡上串接了一个无线信号放大器，这个东西增加无线设备的输入输出信号强度，双向放大。使用效果比单独用高增益天线还强很多，下面就是具体的测试的截图和介绍。

测试设备包括笔记本1台，带SMA天线接头的笔记本无线网卡1片，2db小天线1只，信号放大器1只，无线路由器一个。测试分为两个阶段进行。

图8

第一阶段先测自家的信号，2.4G无线功率放大器接到带SMA天线接头的usb网卡上。usb网卡插在笔记本上，无线路由器距离测试点10米左右无阻挡。测试过程是先使用一条普通的2db天线接到usb网卡的天线上。笔记本端测试得到的信号强度是-50dbm，然后加上放大器测试的结果是-25dbm。该网友得出的结果就是此放大器的增强信号放大能力25db左右。以下是截图。

图9

第二阶段就是蹭别人家的网，首先他找了附近一个别人家的无线网络信号，而且找的是一个特别微弱的。这样更能体现效果。

图10、网卡加装放大器前后连接速度对比

图11、网卡加装放大器前后ping值稳定情况对比

通过他做的对比实验我们看到，区别是明显的。在测试过程中他还没有使用到高增益天线，仅仅只用到了一根普通的2DB小全向天线达到很好的效果。那么这种功率放大器是到底是个什么样的东西呢？它为什么会有这么神奇的效果？

图12

以上是一个2.4G无线网络1W的ISM线性功率放大器电路图（电子系的师兄师弟有福了）。我们可以看到，电路的关键部件就在其IC——RF2126上。其实这类IC还有很多，例如MAX2242、RF5152等等。它们在淘宝上也只售20元左右。有动手能力的朋友可以试试。

制做功率放大器时需要考虑许多因素，如：印刷电路板材料、接地方案、级间匹配/输入输出阻抗匹配、瞬态稳定性和散热处理等。印刷电路板材料一般选择FR4或G-10，这类材料适合工作频率低于3GHz的大多数低成本、无线应用。

RF功率放大器设计中还要关注瞬态稳定性问题，高增益多级放大器容易受到反馈的影响，这种反馈是由输出信号耦合到输入通道引起的。电路会在相位差达到180度的频点发生振荡。为了使输出耦合到输入的RF信号最小，建议RF信号走线尽可能短，以减小天线效应。电路板接地不良也会引起振荡，PA的大电流流经阻抗不为0的地线会将电压差和注入噪声引入地线系统。

此外功率晶体管的集电结需要耗散大量功率，耗散功率表现为热量，这会使结点温度上升。但是结点温度TJ不能超过额定值TJmax；否则晶体管可能永久损坏。即便不出现突然失效的情况，长期可靠性也会受到影响。所以大家在制作这类放大器时一定要做好散热设计。

编者的话：

谈了这么多无线信号放大器的优点，我们再来说说它的危害。什么叫危害呢？不是非要等到你开始一把一把掉头发才算危害的。这类大功率的设备，我们一直以来都只在室外使用，毕竟发射塔在高处，隔我们还有一定距离，电磁波在空中又是呈几何级衰减。但是现在越来越多的朋友把它装在了自家卧室或客厅的无线路由器及电脑无线网卡上，这就让我们不得不担心了。如此近的距离。这么高的功率，再加上有些家伙偷点懒24小时路由器不关机...

在这里我们也要呼吁那些无线路由器生产企业。在为大家考虑信号强度的同时也能考虑大家的健康问题，在无线路由里增加发射功率调节控制功能，让那些居家使用，用不着这么强悍信号的普通网友能放心使用。

小常识：

目前市面上出售的串接式功率放大器只支持802.11b/g，暂未看到有支持802.11n的放大器。另外，购买放大器、天线、无线路由器等，大家一定要买同频率的，别买错了。特别是天线，别看外观都一样，其实它们的工作频率是不同的。802.11a要使用5G的放大器。

避雷保护措施：

这类高功率无线设备如果在雷电发生时的平原空旷地带或高处使用，它就像是一个引雷器。所以请大家一定要作好避雷措施。

鹊巢鸠占本就不对，如果您还反客为主用别人家的无线网络拼命下载或BT，搞的主人都用不了，人家把无线功能关闭，那最后就是一拍两散，谁都玩不成。所以我们也呼吁大家文明蹭网，合理利用来之不宜的共享资源。