Wi-Fi 路由器天线设计和 MMANA 模型 | 关于无线电和 Linux 的博客

29

10月

2021

Wi-Fi 路由器天线设计和 MMANA 模型

Wi-Fi 路由器天线设计和 MMANA 模型

антенны, УКВ, FM

29 10月 2021 16:22

在工作中，我得到了一个“新的”ADSL 路由器。其中有用的东西包括 19 伏电源和天线。
我拆开了天线（路由器标称双频2.4和5GHz）来看看设计......

在路由器天线的塑料外壳下有一个由两根黄铜管制成的常规同轴偶极子。
它们通过刚性热缩管连接，热缩管下方有电源单元。

蚂蚁wifi

肩部上部 27 毫米，下部 20 毫米（“玻璃”），间隙 5 毫米。对于这样的偶极子，编织层连接到下管（执行 BalUn 1:1 功能），电缆芯连接到上管。

我在 MMANA 电磁建模程序中创建了一个模型，其计算证实天线在 2.4 GHz（用于 Wi-Fi）频率下具有谐振，并且相当宽带 - 它覆盖了 2150-2600 MHz 的范围（SWR<2）。
里斯努克

处理二次和三次谐波

4800 MHz（二次谐波）- SWR=3.8 (Z = 100 - j88.29)。
5600 MHz（Wi-Fi 5 GHz）- SWR=3.6 MHz（Z = 85 - j82）。使用塑料屏幕时，谐振频率会下移，预计 SWR = 1.7
7200 MHz（三次谐波）- SWR=1.42 (Z=63 - j15)。很好的协议。

尺寸比例

尺寸	毫米	λ
总长	54	54 0.416	0.416
管径	4	0.032	0.032
上（长）肩	27	27 0.216	0.216
间隔	5	0.04	0.04
下（短）肩或“玻璃”	20	0.16	0.16

可以看出，由于某种原因，长度不是0.5波长，而是只有0.416 lambda。管子的厚度会影响它。另外，我没有考虑外部塑料天线盖的电介质的影响。显然，在 Wi-Fi 范围内，现实中的 SWR 约为 1.2，如模型所示。天线外壳的电介质可以将谐振频率向下移向较低频率。

天线尺寸对天线复输入阻抗的影响

让我们检查一下这个不对称设计的偶极子。通过在小范围内改变偶极臂的尺寸，您可以观察输入电阻的变化。

长臂增加1mm，短臂缩短1mm -

输入阻抗增加1欧姆
上移共振频率 (-j1)
1. 长臂缩短1mm，短臂加长1mm
  *输入阻抗降低 0.7 欧姆
共振下移 (+j0.57)
1. 天线圆直径（管径）增加5%
稍微降低共振频率（+j0.6）

145 MHz/435 MHz 天线缩放和简化

为什么无线电爱好者会对这款天线感兴趣？例如，根据相似原理，将天线缩放到435MHz和145MHz。
您可以使用一组电线代替金属管。进一步简化：我们去掉了第三个维度——厚度。
有一个由两个矩形制成的扁平线天线。后来在 MMANA 程序中进行了优化。

选项1：
顶部矩形 435 x 160，
底部矩形 311 x 160，
它们之间的距离是33毫米。

145 MHz 时的增益为 2.11 dbi，SWR 在 144-146 MHz 范围内不低于 1.2。 SWR 移至 146 MHz。
438 MHz 时增益 - 5.0 dbi，430-440 MHz 范围内 SWR 约为 1.5

驻波比144
开关1
驻波比435
开关2

选项2：
顶部矩形 459 x 170，
底部矩形 313 x 170，
它们之间的距离是16毫米。

变量2
变量2swr1
变量2swr2

两种选项在参数方面是等效的：增益和匹配相同。偏振是垂直的（辐射的水平分量实际上不存在）。

材料 - 任何直径的金属丝。电缆编织层连接到下部矩形，芯线连接到上部矩形。
设置：将两个矩形靠得更近。天线的尺寸大约为 0.46 x 0.17 米。

MMANA 型号 - 2400 MHz 的原始天线和 145/435 MHz 的线天线（2 个选项）：
mmana_wifi_145_435.zip

FM 范围 88-108 MHz 的天线

天线进一步扩展到调频广播频段。
我进行了尺寸优化，这使得在 88-106 MHz 频率范围内实现 SWR<3 的宽匹配频带成为可能。

FM 线天线尺寸：

顶部矩形 603 x 240 毫米
底部矩形 542 x 240 毫米
进料点处它们之间的距离为 52 毫米。

制造：也由金属丝制成（材料和直径并不重要）。与之前的选项一样，天线是扁平的。用于安装在窗户上或窗户后面。天线输入阻抗 50 欧姆，与 50 欧姆电缆一起使用。