做了那么多年工业通信设备,接触过成千上万个项目,发现一个普遍现象:很多人花大价钱买了好路由器,但因为天线摆放不对,信号只发挥出五六成的效果。今天就系统讲讲路由器天线该怎么摆,包括家用WiFi天线和工业级4G/5G天线。
天线的电磁波辐射,其实跟光的传播有点像。你点一根蜡烛,光会向四周扩散;你拿个手电筒,光会聚焦到一个方向。天线也是这个道理,不同类型的天线,辐射方向完全不同。
定向天线通常是平板状或抛物面状,典型的就是户外那种面板天线。这种天线的特点是把信号聚焦到一个方向上传输。
如果你把定向天线放到专业的电磁暗室里测试,会看到一个明显的方向图:
主瓣:中间信号最强的那个方向
旁瓣:边上有一些"溢出"的信号
就像手电筒,中间那束光最亮,边上有些散光。定向天线用在需要远距离点对点传输的场景,比如:
两栋楼之间的无线桥接
基站到终端的定向覆盖
野外监控点的回传
定向天线的增益通常比较高,信号能传得更远,但覆盖范围窄。
家用路由器上那种竖起来的棒状天线,就是全向天线。它的特点是360度均匀辐射,不分方向。
想象你点了一根蜡烛放在桌子中间,蜡烛周围的光是均匀的。全向天线也是这样:
距离天线越近,信号越强
距离越远,信号越弱
四周的信号强度基本一致
这种天线适合室内环境,因为用户可能在路由器的任何方向活动。
很多人把路由器放在进门的弱电箱里,或者塞在某个角落。这其实浪费了全向天线的特性。
最佳位置:房子的中心区域
原因很简单:全向天线向四周均匀辐射,放在中心位置能让整个房间都覆盖到。如果放在墙角,那面墙挡住的那边基本没信号,只有没被遮挡的这一侧才有覆盖。
当然,实际情况可能受限于网线接口的位置。如果弱电箱在门口,网线不好改,那也没办法。但如果有条件,尽量选择居中的位置。
路由器不要直接放在地板上。电磁波在传播时会受到家具、人体的遮挡,放得高一点,遇到的障碍就少一点。
建议高度:1米-1.5米的台面上
比如:
客厅的电视柜
书房的书架
卧室的床头柜
不建议放在柜子里面,尤其是金属柜子。金属会屏蔽电磁波,信号出不来。
哪些东西会严重影响WiFi信号?
金属物体:
金属门、金属柜
暖气片、冰箱
镜子(背面有金属涂层)
金属对电磁波的阻挡最明显,能把信号反射或吸收掉。
含水物体:
鱼缸
人体(人体70%是水)
承重墙(含水量高)
水会吸收电磁波能量,导致信号衰减。这就是为什么隔着人信号会变差。
普通墙体: 轻质隔断墙影响不大,但厚重的承重墙会有明显衰减。
家用路由器通常有2-4根天线,这些天线该怎么摆?
单层住宅(平层公寓): 所有天线竖直向上即可。因为你的活动区域在同一水平面上,竖直天线能在水平方向上均匀覆盖。
复式住宅(有楼上楼下): 可以让天线呈不同角度:
一半天线竖直向上(覆盖同一层)
一半天线倾斜45度(覆盖楼上楼下)
这样能兼顾水平和垂直方向的覆盖。
工业现场的路由器经常安装在金属机柜里,比如:
配电柜
弱电箱
设备控制柜
金属箱体是个屏蔽罩,4G/5G信号完全进不去。所以我们会用带延长线的天线,把天线从柜内延伸到柜外。
常见的延长线规格:
1米
1.5米
2米
3米
通过SMA接头连接到路由器的天线接口上,然后把天线本体放到柜外。
原则一:放在柜子上方或侧面
把天线固定在柜顶或柜体侧面,让天线尽量暴露在空旷环境中。不要把天线藏在柜子后面或底部。
原则二:尽量靠近窗户
如果设备安装位置离窗户近,天线放在窗边效果最好。因为:
窗户那边遮挡物少
玻璃对4G/5G信号的衰减远小于墙体
更容易和基站建立连接
有些客户会问:"我能不能把天线直接伸到窗外?"可以,但要注意防水防雷。室外型天线有专门的防护设计,普通天线不要直接暴露在户外。
原则三:高度越高越好
在条件允许的情况下,天线位置越高,信号越好。原因:
高处遮挡物少
更容易和远处的基站"对视"
减少地面反射造成的信号干扰
工地上的临时4G路由器,我们一般建议客户把天线固定在2米以上的高度。
这是个很关键的问题。经常有客户说:"我的设备离窗户5米远,我买根5米的延长线行不行?"
不建议超过3米
原因是信号衰减。射频信号在延长线里传输会损耗能量,线越长损耗越大。
测试数据(以2.4GHz WiFi为例):
1米延长线:衰减约1-2dB
2米延长线:衰减约2-4dB
3米延长线:衰减约4-6dB
5米延长线:衰减约8-10dB
10dB的衰减意味着信号强度降到原来的1/10,这个损失太大了。
更好的解决方案
如果设备离窗户确实很远怎么办?
把路由器和天线一起往窗边移,用网线连接回原来的位置。
理由:
网线在50米以内的传输损耗很小
网线可以随便延长,不像天线延长线那样敏感
超过50米可以加个网络交换机中继
具体做法:
把路由器装在一个小盒子里,固定在窗边
天线直接连在路由器上,或者用短的延长线(1-2米)
用一根网线从窗边拉回设备原位置
网线连接到原来的设备上
这样既保证了4G/5G信号质量,又能灵活布线。
工业路由器经常配4根天线(2根WiFi + 2根4G)或者更多。这些天线怎么摆?
4G/5G天线(通常2根或4根):
两根天线要分开摆放
保持至少20厘米的距离
不要平行紧挨着放
原因:4G/5G使用MIMO(多输入多输出)技术,多根天线要接收来自不同方向的信号。如果两根天线靠太近,接收到的信号差异小,MIMO效果就打折扣了。
WiFi天线(通常2根):
如果是室内覆盖,竖直向上即可
如果要兼顾不同方向,可以呈90度角摆放
金属箱体内部署前面说过,金属箱是屏蔽的。但有时候箱体上有通风孔或缝隙,信号能不能从这里出去?
实测结果:很难。通风孔通常是金属网格,网孔尺寸比4G信号波长小得多,基本起不到作用。还是老老实实用延长线把天线引出来。
地下室或半地下环境地下室的4G/5G信号本来就弱,天线摆放更要注意:
尽量把天线放在靠近地面的一侧
如果有窗井,把天线伸到窗井处
实在不行,考虑用室外天线 + 馈线引到室外
我见过一个案例,地下车库的监控系统用4G回传,最开始天线放在地下,信号时有时无。后来用了10米的馈线(专业的低损耗同轴电缆),把天线延伸到地面上,问题解决了。
移动场景(车载)车载路由器的天线有专门的吸盘式或磁吸式支架,吸在车顶上。注意:
天线要吸在金属车顶上,利用车顶做地平面
不要吸在玻璃上,效果差很多
避开天窗、行李架等遮挡物
不一定。天线数量多,是为了MIMO和频段分集,不是简单的"叠加"。一个设计良好的双天线系统,可能比四根乱摆的天线效果更好。
增益高意味着信号更"集中"到某个方向,但其它方向就弱了。全向天线通常增益不高(2-5dBi),但覆盖均匀。选天线要看场景,不是单纯追求增益。
全向是指水平方向360度均匀,不是说垂直方向也一样。如果你把全向天线横着放,水平方向的信号就变弱了,垂直方向反而增强。所以天线的姿态很重要。
射频延长线不是网线,不是越粗越好。要用专门的射频同轴电缆,看的是阻抗匹配(50欧姆)和屏蔽质量。普通粗电线当延长线,反而会增加驻波,信号更差。
摆好天线后,怎么验证效果好不好?
WiFi信号测试: 用手机下载WiFi分析工具(如WiFi Analyzer),在房间的不同位置测信号强度:
-30到-50dBm:信号优秀
-50到-70dBm:信号良好
-70到-85dBm:信号一般
-85dBm以下:信号差
在房间的关键位置(比如卧室、厨房、卫生间)都测一遍,看看有没有信号死角。
4G/5G信号测试: 工业路由器通常有Web管理界面,可以查看:
RSRP(参考信号接收功率):越高越好,-80dBm以上算不错
RSRQ(参考信号接收质量):反映信号纯净度,-10dB以上较好
SINR(信号与干扰噪声比):越高越好,10dB以上较好
如果这些指标不理想,调整天线位置,每调一次就记录一次数据,找到最佳位置。
实际网速测试: 最直接的方法,测网速。用speedtest或类似工具,在不同天线摆放方案下测几次,看哪个方案速度最快。
天线摆放看起来是个小事,但对信号质量的影响非常大。我见过不少项目,设备没问题、网络也正常,就是因为天线位置不对,导致信号不稳定,最后花了不少时间排查。
总结几个核心原则:
全向天线放中心:家用路由器尽量放在房子中间,不要塞角落
高度很重要:台面高度比地板好,能避开很多遮挡
远离金属:金属是电磁波的天敌,能避开就避开
延长线要短:工业设备的天线延长线不要超过3米
宁可延长网线,不要延长天线线:网线便宜损耗小,延长线贵损耗大
多天线要分开:MIMO天线保持距离,不要捆在一起
最后说一句,如果你是做工业项目的,天线这个环节千万别凑合。材料成本可能就差个几十块,但信号质量的差异可能是天壤之别。该用专业设备的地方,别省那点钱。