2.4GHz/5.8GHz WiFi天线原理和参数

若你发现新购买的 2.4GHz 或 5.8GHz 设备没有提供你心目中预料的无线覆盖能力，这不一定表示设备有问题，或你放置的设备位置不对，超过九成的原因是你没有为设备配上合适的天线；即使你的 WiFi 客户端能通过你家中的无线路由器上网，你有没有检查过实际的无线信号强度，如果信噪比 (SNR) 过低，无线传输速度便不能达到 54Mbps 或更高速度，当然无线干扰等亦会影响传输速度，但连基本的无线信号也搞不好，便不要期望能高速上网。那么我们应选购那一类型的天线? 这不是三言两语可以解释清楚，选用合适天线其实是一门学问，我们必须从了解天线的基础常识开始，下面的文章会介绍天线的原理及一些天线参数，相信能协助你选择及安装合适的天线，从而加强无线系统的有效覆盖面及表现。

天线是一个无源体，即不需要提供电力或其它能源，它亦非功率放大器，不会把输入的无线信号放大，相反由于馈线及接头带来的信号衰减，发放的无线能量会比输入到天线接点的能量为少，其实天线只是担当一个方向性放大器的角色，使收发能量集中于空间的某个特定区域，改变能量的发放区域到需要的地方是天线的唯一目的，若把能量发放到一些没有无线设备的地方，或者把能量过度发放到某一个区域都是浪费，根据能量不变定律，把发放到一个方向能量加强即把其它区域的能量减少。

增益

增益是一个通用的天线特性表示方法，它是指相对于以下两种理想标准收发模式在某一个区域的强度增益，理想标准收发模式一是以辐射体的能量从一个 isotropic 天线发出 ( 如下图 )，它是一个等方性辐射体，在空间中的任何方向放射出，所有方向都是 0dB，根据此标准作为参考计算出来的增益单位为 dBi，另一种理想标准收发模是基于一个自由空间半波长双极子放射出来的能量作为参考，计算出来的益单位为 dBd，很明显后者的辐射体相对于前者的辐射体已存在增益，计算所得为 2.16，即 1 dBd = 2.16 dBi ，现时大多天线都采用 dBi 为计算单位， 2.4GHz 或 5.8GHz 的典型增益由 2 dBi 到 26 dBi。

辐射方向图

增益只能作为选择天线一个参考，它只能显示能量最强方向的增益，并没有提供任何能量的分布情况，辐射方向图便能精确显示能量在自由空间的分布情况，常用的为水平辐射分布图 ( horizontal / azimuth sweep plane ) 及垂直辐射分布图 ( vertical / elevaTIon sweep plane ) 两种，右图为某公司出产 8dB 全向增益天线 OP2408 的水平及垂直辐射方向图，红色线 ( H plane ) 为水平分布，幻想你从天线的顶点望到信号覆盖情况，你会发现 8dB 全向增益天线的能量在以天线为中心的360 度四周发放；蓝色线 ( E plane ) 为垂直分布，幻想你从天线的旁边望到信号覆盖情况，能量只在同水平发放出去，而信号并不会辐射到天空或地面。

半功率波瓣宽度

由于不是所有用户都能看得懂辐射方向图，于是习惯上采用另一种简化有效的参数去描述能量的分布情况，此乃“ 半功率波瓣宽度” ( 3dB Beamwidth or half power Beamwidth )，简称“波瓣宽度”，计算方法为最高功率一半的两个发射方向之间的宽度，这我们通常称这个辐射为 " 主波瓣 " ，波瓣宽度可细分为水平及垂直两种，右图为根据上图计算出来的垂直波瓣宽度，其显示角度为 16 度。

增益及波瓣宽度成反比，水平波瓣宽度与垂直波瓣宽度之积越低，天线增益越高，下表为典型天线波瓣的最大增益值。

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