[天线DIY] 水星MW300U无线网卡加易拉罐后接收的信号增强10倍

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ho07ha

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少尉

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[LV.20]漫游旅程

发表于 2012-7-6 19:19 |显示全部楼层

本帖最后由 ho07ha 于 2012-7-6 19:29 编辑

最近入手了两块水星MW300U300Mbps无线网卡，刚好看到一个帖子上有关于这个网卡的拆机图，看了看里面的天线（自己还舍不得拆），正好有点闲的蛋疼，于是想利用软件仿真了一下这个天线模型，看看它的辐射方向图，另外看看能不能diy增强一下天线性能。

最终经过仿真分析和实验验证，发现加易拉罐后水星MW300U接收的信号强度较原来提高了10倍以上（增加11dBm）。下面是我的详细步骤。

一、天线结构分析

下图是水星MW300U的天线构造（左边为正面靓照，右图为背面靓照），可以看出，该网卡利用的2*2的MIMO技术，包含双天线，天线形式为印刷弯折振子形式。

二、天线仿真

下图左边是简易的天线模型（我用尺子量的，尺寸大致符合要求），驻波比也由下面的右图给出，调整天线尺寸可以使2.4GHz驻波比小于1.5，在另外需要说明的是，两个天线的耦合为-3.4dB（左边天线发射时，右边天线会吸收掉其中一半的能量），这会影响网卡的MIMO性能，所以我觉得板子上应该加了去耦电路，而我的模型并没有反映出来。

下图是两个天线同时馈电时的方向图，增益为2.5dB（这个增益不能和普通单天线的增益简单对比），从图中可以看出，其方向图与沿USB网卡长边方向放置的偶极子类似（可以这样理解：USB网卡长边指向的方向是信号覆盖最差的地方，而垂直于USB网卡方向为信号最好的方向）。

三、加易拉罐后的模型仿真

正好旁边有个易拉罐，于是想利用易拉罐做个反射面增加其增益（或者说方向性），下图是仿真模型，这是我最终调试好的天线模型。需要说明的是，天线距罐底在30mm-35mm（四分之一波长左右）时候最佳；侧边最好不要高出USB网卡，否则易拉罐会由于自身辐射而影响整体天线性能；天线大致位于罐中心位置时天线性能最好。

下面左图为谐振频率会发生些许偏移，驻波比也会稍微变化，但是在可控范围内。下面右图为两天线同时馈电的方向图，其增益可以达到7dB（最大方向稍微偏离易拉罐轴向，这是受USB网卡接地板阻挡的影响。）

四、实验对比验证

实验环境：两个台式机相距6m左右，中间相隔一个10mm厚的玻璃墙，还有一些桌椅等杂七杂八的东西。发射端利用其中一个台式机接水星MW300U网卡做AP（大致调整至最大方向），接收端利用6m开外的台式机接另外一个水星MW300U网卡接收AP发射的信号。

接收天线对比：左边为加罐前的USB网卡，右边为加罐后的USB网卡。

接收信号对比：加罐前软件扫描后的平均信号强度为-58dBm，加罐后软件扫描后的平均信号强度为-47dBm，增加11dBm。效果十分明显，实验成功。