超能課堂(276)：WiFi路由器中的主動(dòng)式天線很厲害嗎？

在之前的《超能課堂(271)：拆掉路由器上的天線，我們的WiFi還好用嗎？》中我們給大家簡單講解了WiFi天線的作用，以及沒有WiFi天線對我們的無線網(wǎng)絡(luò)會(huì)造成什么影響。從我們的測試可以得知，雖然多數(shù)WiFi天線的結(jié)構(gòu)非常簡單，但沒有了它們路由器的網(wǎng)絡(luò)覆蓋會(huì)大打折扣，因此哪怕WiFi天線只是一小段銅線或者只是一小塊覆銅PCB，該接上天線的還是得接上天線，不能為了外形好看就自行拆除。

不過如果你認(rèn)為路由器上的WiFi天線都大同小異，都是一塊銅片或者一段銅線的話，那你就小看WiFi天線了。雖然我們常見的天線在本質(zhì)上確實(shí)都是一塊銅片或者一段銅線，只是根據(jù)增益需求的不同而做成了不同的造型，但這種天線并不是WiFi天線的全部。在路由器中還有一種天線，其有著完全不同于常規(guī)天線的結(jié)構(gòu)，可以提供更強(qiáng)的增益能力，而且信號底噪也優(yōu)于常規(guī)天線，那就是傳說中的“主動(dòng)式天線”。

什么是主動(dòng)式天線？

主動(dòng)式天線也叫作有源天線，與之對應(yīng)的則是被動(dòng)式天線，也就是無源天線。這兩種天線有什么區(qū)別呢？從最直接的區(qū)別來看的話，那就是主動(dòng)式天線是需要供電的，因此是“有源”，而被動(dòng)式天線則是不需要供電的，所以是“無源”。更深入一點(diǎn)的區(qū)別則是，主動(dòng)式天線抗干擾能力更強(qiáng)，信號底噪更弱，有利于提供穩(wěn)定的連接速率和更大范圍的信號覆蓋，但由于需要進(jìn)行供電，因此多數(shù)情況下需要配套使用，一般不能自行更換；而被動(dòng)式天線的增益是無差別的，無論是有效的網(wǎng)絡(luò)信號還是信號中的底噪都會(huì)被同等增強(qiáng)，因此信號的有效增益和天線的理論增益并不一定是線性關(guān)系，然而其勝在結(jié)構(gòu)簡單且無需供電，只要有相應(yīng)的接口就可以自行更換。

這兩種天線的結(jié)構(gòu)差異只需要簡單的拆解就會(huì)很清晰的展露出來，被動(dòng)式天線本質(zhì)上就是一個(gè)金屬塊，當(dāng)然形狀上會(huì)根據(jù)實(shí)際需求有所變化，比較常見的是螺旋彈簧型或者是金屬管，有些甚至只是一根銅線，因此被動(dòng)式天線完全可以自行更換，從低增益型換為高增益型，以獲得更廣闊的信號覆蓋范圍。

而主動(dòng)式天線則是包含有功率放大器以及低噪聲放大器等電子元器件，并不僅僅只是簡單的金屬塊，因此必須配備相應(yīng)的供電線路，讓功率放大器和低噪聲放大器等元器件可以正常工作，同時(shí)設(shè)備內(nèi)部也要有配套的電路來對天線進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳送。也正因?yàn)槿绱?，主?dòng)式天線基本上都是不能自行更換的，即便是換也是同款替換，不然容易引發(fā)兼容性問題，反而無法正常工作。

主動(dòng)式天線相比被動(dòng)式天線有什么優(yōu)勢？

從功能上說，主動(dòng)式天線和被動(dòng)式天線并沒有本質(zhì)的區(qū)別，都是起到信號增益的作用，但是從增益幅度上來說，被動(dòng)式天線是比不上主動(dòng)式天線的。常見的被動(dòng)式天線在增益上只有3dBi到5dBi，而且增益能力越強(qiáng)，天線的體積往往也越大，例如市面上有些號稱增益能力達(dá)到10dBi的被動(dòng)式天線，其長度就明顯長于我們常見的5dBi增益天線。

而主動(dòng)式天線由于自帶功率放大器以及低噪聲放大器，因此其增益能力非常厲害，以網(wǎng)件R9000上的主動(dòng)式天線為例，其增益能力號稱可以達(dá)到26dBi的水平，同時(shí)還自帶有收發(fā)時(shí)序控制的功能，信號覆蓋以及信號底噪也要優(yōu)于常見的被動(dòng)式天線。

然而這些優(yōu)勢只是停留在天線上，如果放到整個(gè)路由器中，可能就不一定有明顯的效果。由于主動(dòng)式天線自帶功率放大器以及低噪聲放大器，因此采用這種天線的家用級路由器往往不配置相應(yīng)的電路，直接通過天線進(jìn)行信號增益；而被動(dòng)式天線的增益幅度雖然小，但是采用這種天線的路由器多數(shù)會(huì)配置額外的功率放大電路和底噪過濾電路，因此實(shí)際的信號覆蓋以及抗干擾能力并不見得比主動(dòng)式天線產(chǎn)品低。

為什么主動(dòng)式天線在家用路由器上得不到普及？

其實(shí)早在WiFi 5的時(shí)代主動(dòng)式天線就已經(jīng)嶄露頭角，網(wǎng)件在R8500和R9000的宣傳上就使用了“主動(dòng)式天線”、“有源天線”的字眼，當(dāng)時(shí)可以說是搶足了眼球，也獲得了很多玩家的認(rèn)可。然而后續(xù)的產(chǎn)品里我們卻很少再聽到類似的說法，感覺R8500和R9000就成了第一代也是最后一代使用主動(dòng)式天線的家用級路由器。那究竟是因?yàn)橹鲃?dòng)式天線沒有實(shí)際作用，還是說主動(dòng)式天線已經(jīng)成為主流，沒有進(jìn)一步宣傳的價(jià)值呢？

采用被動(dòng)式天線的路由器同樣具備功率放大器和低噪聲放大器等相關(guān)電路

實(shí)際上我們這里所說的“主動(dòng)式天線”和“被動(dòng)式天線”只是針對天線本身而言，但天線不管是放在無線網(wǎng)卡上還是放在無線路由器上，其往也只是某個(gè)整體的一部分。主動(dòng)式天線雖然自帶有功率放大器以及低噪聲放大器等電子元器件，但很多搭配被動(dòng)式天線的路由器其實(shí)也有相應(yīng)的電路， 只是位置不在天線，而是放在主PCB上，如果畫成電路原理圖，其實(shí)跟采用主動(dòng)式天線的產(chǎn)品是基本一致的。

在網(wǎng)件R8500和R9000上使用的主動(dòng)式天線就是這樣的情況，實(shí)際上其只是將原本布置在PCB上的部分電路轉(zhuǎn)移到了天線上，雖然可以帶來信號上的優(yōu)化，但相比采用被動(dòng)式天線的同級產(chǎn)品并沒有足夠的性能優(yōu)勢，甚至是讓路由器的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。因此在經(jīng)歷了這次嘗試之后，網(wǎng)件在WiFi 6時(shí)代的路由器又回到了成熟的“被動(dòng)式天線”上，隨后推出的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上自然變回了大家熟悉的設(shè)計(jì)。

因此對于家用級路由器而言，主動(dòng)式天線以及被動(dòng)式天線之間的差異遠(yuǎn)沒有大家想象的高，前者更多地還只是一種嘗試，并沒有真正作出突破，而后者也沒有形成使用上的瓶頸，無論成本還是實(shí)際效果都仍然讓人滿意。這就是為什么如今主動(dòng)式天線在家用路由器中仍然沒有廣泛使用，被動(dòng)式天線依然是絕對主流的主要原因。當(dāng)然我們也不能因此就認(rèn)為主動(dòng)式天線沒有價(jià)值，只能說我們現(xiàn)在家用路由器上的“主動(dòng)式天線”只是名義上的，還算不上真正意義的主動(dòng)式天線。真正意義上的主動(dòng)式天線或者有源天線多數(shù)都應(yīng)用在行業(yè)級產(chǎn)品中，例如我們的4G/5G無線****，這些****上的主動(dòng)式天線可不僅僅用于功率放大或者是噪聲過濾等基礎(chǔ)功能，有些甚至具備一定的數(shù)據(jù)信號的處理能力，技術(shù)含量比我們家用級路由器上的“主動(dòng)式天線”高出不少。