WIFI穿墻手冊:解讀天綫、dbi、發射功率和無綫信號的關係

Upsangel一直想跟大家探討無綫路由(ap分享器)穿墻這個話題。怎麽選購一個適合自身空間環境的路由器、確保角落都能用得wifi確實是大家常常遇到的問題。不時都看到帖子:

  • “我想買一個路由器,穿墻能力好的。”
  • “換router,800尺,要穿3幅墻,廁所都要上得到wifi”
  • “求推薦穿墻能力好的AP無綫分享器,透天曆3層。”

小u爭取馬年春節的空檔時間寫此WIFI穿墻手冊,希望[馬]上解決wifi穿墻的常見難題
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(最近更新:2014年4月3日,補充了一些思路; 2014年11月15日再補充)

如果你關心WIFI天線的雙頻功效,不妨參考以下文章:

功率和天綫,到底誰重要?

用白熾燈燈泡和射燈來描繪比喻功率和天綫的關係最容易理解不過了。路由器Router的發射功率好比燈泡的瓦數,60W的燈泡比20W的要亮,大功率的無綫路由器自然信號源強度會大些。但20W的射燈可以比60W的燈泡更亮,因爲射燈燈罩把光都集中在一點,而燈泡往四面八方平均發射光。Router的天綫就好比射燈燈罩,把wifi信號集中方向發射。下面的這幅圖解釋天綫dbi的作用:

 

2013-08-07_dBi

可以看出高dbi的天綫不是把wifi信號增強了,而是把其定向集中發射/接收,如果你站在發射方向,自然感覺上信號強了。這就是Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) 的意思。Techbang的這篇換天線測試(http://www.techbang.com/posts/9435-dbi-antenna-bigger-is-better)證明了用高dbi的指向天線確實能“聚焦”wifi信號,增強在聚焦區域的wifi接收強度。透天曆的朋友注意了,如果你買高dbi的天線,可能穿透上下樓層的信號會很弱,除非你把天線平放,但平放天線自身樓層的平面信號又會弱。。。

2014-02-02_n12hp 9dbi

這麽凶悍的n12hp都只是9dbi而已,平時我們用的短天線就3-5個dbi。

 

天線數目和穿牆的關係

我們直覺會覺得3天線的產品比單天線的穿牆要強,事實上確實如此。因為3天線的產品的功率通常比單天線的高(參考reference我一時間找不回來)。MIMO(多天線多點收發技術)能增加速度和覆蓋範圍:

 

但注意接收端也要匹配同樣數目的天線,例如說我們的手機都是單天線的。。。

·

天線長度和dbi的關係

通常的感覺是長度越長的天線dbi越高,這是為什麼呢?我們常見的天線形式是Dipole耦極式天線,其長度決定了其共振頻率,通常取波長的1/4 , 1/2,等倍,兩倍等等。例如常見的WIFI 2.4G,其波長大約是135mm,取1/4波長設計就是3cm左右,1/2波長就約6cm,所以這正是我們常見天線長度。天線長度越長指向性越強,dbi就越大:

天線的長度和指向性的關係

天線的長度和指向性的關係

聰明的你可能會發現,2.4G和5G (準確來說是5.3~5.8G) WIFI 的天線設計長度並不兼容!

這是十分常見的2.4g WIFI天線的共振頻譜,可以想象5G基本不能有效輻射

這是典型的2.4g WIFI天線的共振頻譜,可以想象5G基本不能有效輻射

這正是小U續寫下一片文章的緣由:

 

超高功率+指向天綫,你吃得消嗎?

把信號電波輻射都集中起來,對人體有多大危害?

一直都有討論說到底WIFI電波輻射對人體有多大危害,我覺得這個問題就和手機輻射當年的情況一樣,一開始大家都沒意識到有問題,手機廠家更加粉飾太平,後來慢慢接受輻射有害,但是也避無可避。WIFI和手機不同,手機最多通話十多而是分鐘(這個時段的輻射量最大),而WIFI很多時候一用就用上幾個小時,甚至WIFI晚上不關的話可以說24小時都沉浸在WIFI信號中。危害到底有多少不好說,但是還是能避免就避免,總沒有人在枕頭低下放個“高功率穿牆王”吧?!

2014-02-02_router power

我設置到10dBm就夠用了。。。

美國的FCC就有規定電磁波的發射功率限度,規定路由器的輸出功率最大值是1個瓦特(等效30dBm),而加上天線的“聚焦”作用後,等效強度不能超過36dBm。下圖是我的BUFFALO WZR-300HP(也就是G300-NH2)在OpenWRT的功率調節圖,最高是20 dBm,如果用16 dBi的天線“聚焦”,剛好能達到36 dBm的輻射限度。

這篇FCC輻射限度值的PDF裡面,列出了發射功率和天線增益的最大搭配值。Upsangel的建議凡事不要去到極端,但如果你一定要信號好,如果你命子夠硬,那麽突破輻射值的方法是買一個高功率配全向天線(全指向天線=低dbi)的路由,再自己換上一格高dbi的定向天線,讓輻射飛吧~



下一頁我們繼續探討到底WIFI信號是怎麽穿牆的?

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