实用科普帖！无线路由器1/2/3根天线有啥区别？

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“天线越多，覆盖范围越广，天线越多，信号越强。简而言之，无线路由器越多，天线越多越好。”

——有“常识”的朋友可以继续往下看课文，觉得这个话题很薄弱，估计边肖是不会被点击进去的。同样，我们的大多数干货帖子都是为了扫盲，欢迎您添加和更正...

首先，我们还应该注意到，老一代无线路由器的天线绝对不会超过一个。这里的“老一代”指的是802.11n协议之前的802.11a/b/g路由，旧的54m产品只有一个天线。

在这种情况下，802.11n显然已经成为一个分水岭，从那时起，不再只有一个天线(1t1r的150米是一个例外)。

那里到底发生了什么？

在这里，我们将提到多天线技术，它仅在802.11n协议之后才被应用，并且它也是无线通信领域中非常重要的技术——多输入多输出。

让我们从一个例子开始。有人说，为什么我买了最新的3天线无线路由器，支持802.11ac协议，但信号强度、覆盖范围甚至速度都没有提高？天线不够吗？

我告诉你，300块是没用的。检查您使用的接收终端是否支持802.11ac协议。

例如，你使用的iphone 3只能支持11a/b/g，甚至是802.11n，所以即使你拆卸商品并添加几个天线也没有用。如何解决？添加交流网卡或更换终端，总之，不要与天线竞争。

你为什么这么说？首先，wi-fi应用的环境是室内的，常用的802.11系列协议也是针对这种情况建立的。

因为在发射端和接收端之间有各种各样的障碍，所以几乎不可能发送和接收直接信号。然后呢？我们称这种方法为多径传输，也称多径效应。

从字面上理解，多径是指增加传输信道。

然后问题来了。由于它是多路的，传输距离是长是短。它们中的一些可能从桌子上反射回来，一些可能穿过墙壁。这些携带相同信息但相位不同的信号被传输，并最终在接收端一起被收集。

现代通信使用存储转发分组交换，也称为分组交换，它传输符号。符号间干扰(Isi)是由障碍物引起的不同传输延迟引起的。为了避免isi，通信带宽必须小于容许延迟的倒数。

带宽为802.11a/b/g 20mhz，最大延迟为50ns，多径条件下无isi传输半径为15m。

在ieee802.11协议中，我们可以看到该值的最大范围是35m。这是因为在协议中有各种各样的手段，比如错误重传来确保通信，但这并不意味着它在有一点isi的情况下根本无法工作。

在这种情况下，您会发现为802.11a/b/g协议安装更多天线是没有意义的。假设这些天线可以同时工作，多径效应会更差。

如果你以后看不到也没关系。简而言之，无线路由器的传输范围是由ieee802.11协议决定的，而不是简单地看天线。

摘要

话虽如此，单天线路由、双天线路由、三线和四线甚至更多之间有什么区别吗？

是的，但是它对实际使用影响很小，包括信号覆盖范围和信号强度。更荒谬的是，天线速度很快。

除了罕见的单天线，剩下的“多天线”只是实现多输入多输出技术的“媒介”或“工具”。不同之处在于所使用的架构不同:普通双天线产品主要使用1t2r或2t2r，而三天线产品使用2t3r或3t3r。

理论上，增加天线数量将减少信号覆盖的盲点，但我们已经通过大量评估证实，这种差异在普通家庭环境中可以完全忽略。此外，就像内置天线不会失去外置天线一样，三个天线的覆盖范围不如两个天线的覆盖范围的情况绝不是这样的。归根结底，产品质量也是一个重要因素。

至于信号强度和“穿墙而过”，则取决于传输功率。工业和信息化部规定这个东西不能高于20dbm(即100mw)，而且“天线越多，信号越强”就会被破坏。

最后的结论是，只要采用有效的多输入多输出技术进行路由，就不需要考虑天线的数量。

接下来，我们将进一步了解mimo技术的魔力，内容可能有点粗糙。如果你感兴趣，你可以再看一遍。

Mimo技术

在各种百科全书中搜索ieee802.11条目，我们可以看到自802.11以来，数据传输速率或承载的数据量已经大大提高..

首先，802.11n具有40mhz模式。然而，根据以前的理论，它的传输范围应该减少一半，但事实上，数据已经翻了一番(7000万)。发生了什么事？

这将受益于多输入多输出技术。我们刚才讨论的所有措施都是为了对抗恶劣的多径环境，但是多径有什么好的一面吗？

事实上，mimo也基于多径，我们称之为空分集。多天线应用的技术手段有很多，这里简单介绍两种:波束形成和时间空分组码(主要介绍alamouti码)。

这两种技术的优势在于，它们不需要多个接收天线，尤其是alamouti码，甚至不需要信道信息。只有数学运算才能通过使用两个天线来实现3db增益。这不是很好吗？

不需要多个接收天线的优点是，并非所有设备都可以配备多个天线。为了避免旁瓣辐射(在天线方向图中，最大的辐射波束被称为主瓣，主瓣旁边的小波波束被称为旁瓣)，并且为了满足空之间的采样定理，通常将发射信号波长的一半作为物理天线间距。

无论是gsm信号的1.8ghz和1.9ghz，还是wi-fi信号的2.4ghz和5ghz，我们暂时取2ghz进行计算，半波长为7.5厘米。

因此，路由器上天线的距离基本相同，这就是为什么我们很难在手机上安装多个天线。

波束形成

通过使用多个天线来产生定向波束，能量被集中在期望的传输方向，这改善了信号传输质量并减少了对其他用户的干扰。

我们可以简单而普遍地理解天线的方向性:假设全向天线的功率为1，只有180度的定向天线的功率可以达到2，所以理论上我们可以用4个90度的天线将功率提高4倍。

波束形成的另一种模式是通过信道估计接收端的位置，然后在该点定向发射以提高发射功率(类似于聚光灯，范围越小，光越亮)。智能天线技术的前身是波束形成。

在不同的时间通过多个天线发送不同的信息，以提高数据可靠性。alamouti码是空时间块码中最简单的一种。

为了发射两个码d1和d2，D1，-d2*和D2和D1 *分别在两个天线1和2上发射。由于多径，我们假设两个天线的信道分别为h1h2，因此接收机在第一时刻接收的信息为r1=d1h1+d2h2，之后接收的信息为r2=-d2*h1+d1*h2。接收到的二维方阵可以乘以信道，并且可以获得d1d2的信息。

如果你不懂也没关系。简而言之，alamouti找到了一组编码率为2×2的正交矩阵，它们可以通过这种方式在两个天线上传输，而不会相互影响；它可以被一个天线接收，并且传输的信息可以在数学运算之后获得。

其他多输入多输出可能在概念上更好理解。例如，如果两个发射天线t1t2分别向两个接收天线r1r2发射，则相当于两个人同时工作，并且速度增加两倍，等等。然而，实际实现一方面需要多个接收天线，另一方面需要诸如信道估计之类的通信算法，这些算法非常复杂和耗时，并且消耗硬件。

以上两种技术实际上是miso(多输入单输出)方法，他们还想从另一个方面证明，更多的天线并不意味着他们可以一起工作。

100年前，人们知道天线越多，越大越好，但是天才阿拉穆蒂码是在1998年提出的，而多天线技术的802.11n协议是在2009年才被应用的。

二十年前，人们使用正交频分复用(正交频分复用，一种多载波调制技术)来对抗由城市之间或室内太多障碍物引起的多径衰落，但是现在我们已经开始使用多径来提高通信质量。这是技术的快速发展，而不是简单地想当然。

写在最后

多输入多输出系统本身是一个时变且不稳定的多输入多输出系统。多输入多输出的研究是一个世界性的课题，留下了许多问题，甚至在学术上对同一问题会出现不同的看法。

然而，对于普通消费者来说，没有必要深究，认识到我们在第一页开始时谈到的“误解”，并且知道路由天线是一个“工具”，普通家庭中的双天线就足够了。购买时请看清产品规格，不要被商家误导。