無論無線系統(tǒng)有多昂貴，其性能都取決于天線的強(qiáng)度。本文為解密無線網(wǎng)絡(luò)系列文章的第二部分，文章中，分析師Craig Mathias詳細(xì)介紹了天線在其中扮演的角色。

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發(fā)射端和接收端都需要安裝天線，它們是一個(gè)無線系統(tǒng)的最重要組成部分。但是，有人可能會(huì)質(zhì)疑說：天線不就是一個(gè)值幾美分的小金屬部件嗎?這樣一個(gè)小小的金屬部件還會(huì)比經(jīng)過復(fù)雜工藝設(shè)計(jì)的集成電路芯片的作用更大嗎?如果你這樣想的話，我可以作一個(gè)類比，然后你可以從中更好地理解天線。任何喜愛賽車運(yùn)動(dòng)或喜歡駕駛的人都知道一個(gè)簡單事實(shí)——輪胎非常重要!為什么呢?因?yàn)榧词褂辛烁鞣N復(fù)雜技術(shù)和配置先進(jìn)的引擎、動(dòng)力傳輸、懸掛、娛樂和通信系統(tǒng)，輪胎仍舊是整個(gè)機(jī)器中唯一一種與承載車輛的地面相接觸的部件。

天線也一樣，它是唯一與無線電載體(即空氣)相接觸的部分。正確選擇和使用天線是所有無線應(yīng)用成功通信的關(guān)鍵。記住，任何無線系統(tǒng)的基本運(yùn)營參數(shù)都受法規(guī)的限制。無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員只能盡全力去平衡大量的參數(shù)——包括尺寸、重量、功耗、數(shù)據(jù)傳輸速度、預(yù)期范圍、成本及環(huán)境特性。天線可以根據(jù)需要在較大范圍內(nèi)調(diào)整和優(yōu)化，這樣有助于改進(jìn)它們的價(jià)值與性能。

設(shè)計(jì)可以彌補(bǔ)性能的不足

在了解不同類型的天線之前，要先知道無線電波在空中是以非線性方式傳播的。因此，我們事實(shí)上無法確切地知道一個(gè)無線電信號(hào)如何或是否能從發(fā)射器傳播到預(yù)期的接收器上：想知道結(jié)果的唯一方法是嘗試。使用合適的天線，可以解決大多數(shù)的無線信號(hào)傳輸問題。

首先，天線可能是單方向或全方向的。通常，移動(dòng)設(shè)備使用全方向天線，這意味著它們可以在任意方向接收和發(fā)送信號(hào)——通常是以天線為中心的360度角范圍。這個(gè)功能是非常重要的，因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備通知不知道連接另一端的位置。像蜂窩基站這樣的固定基礎(chǔ)設(shè)施則可以使用單向天線，因?yàn)檫@些系統(tǒng)知道客戶端的位置，至少相對更明確一些。單向天線將能量聚集在一個(gè)特定的方向，從而可以改進(jìn)覆蓋范圍、可靠性和吞吐量。全方向天線在發(fā)送信號(hào)時(shí)會(huì)浪費(fèi)一定的能量，并且在接收信號(hào)時(shí)也達(dá)不到最佳狀態(tài)，但是有一些技術(shù)可以在一定程度上彌補(bǔ)這些不足。

在一些特定環(huán)境中還可以通過調(diào)整很多參數(shù)來改進(jìn)最終結(jié)果。例如，有一些Wi-Fi接入端(AP)帶有一些可轉(zhuǎn)換方向的外置天線。雖然這種優(yōu)化并不涉及太多的技術(shù)因素，但是(有時(shí)候)它的改進(jìn)效果卻是非常顯著的。

優(yōu)化性能

接下來就是調(diào)整天線的頻率，甚至讓它發(fā)揮放大器的作用——這個(gè)屬性稱為“天線增益”。這些調(diào)整包括給天線設(shè)計(jì)不同的物理尺寸和結(jié)構(gòu)，使它針對特定的頻率范圍進(jìn)行優(yōu)化。即使是完全被動(dòng)的天線(那種屬于非常小的金屬部件)，也可以實(shí)現(xiàn)天線增益，而且是性能優(yōu)化的一個(gè)重要元素。我們可以將它看作是一種高性能輪胎。

另一種更聰明的優(yōu)化方法是通過各個(gè)多方向天線將能量集中在一個(gè)特定的方向。這種方法稱為波束成型，而且這種方法在Wi-Fi實(shí)現(xiàn)中應(yīng)用越來越廣泛。波束成型已經(jīng)成為新的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特性，而且它在提升吞吐量和傳輸距離方面(即所謂的“速度與覆蓋范圍”)發(fā)揮了重要作用。許多802.11ac接入端熱銷市場的原因并不是因?yàn)樗鼈冎С?.3Gbps的傳輸速度，而是因?yàn)樗鼈兊男盘?hào)能夠可靠地覆蓋高層會(huì)議室。

最后，我們甚至還可以用一些電子或智能天線來解決問題。顧名思義，這些天線已經(jīng)不是一種單純的金屬條——它們包含一些經(jīng)過優(yōu)化和增強(qiáng)性能的活電路。的確，它們造價(jià)更高，但是價(jià)格增幅并不大，而且也需要電源支持。但是它們能夠顯著提升性能(同樣是所謂的“增益”)。