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最近B站比较火的 WiFi 枪的工作原理是什么？ 第1页

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user avatar   mai-wen-xue-67 网友的相关建议: 
      

看起来有两种可能:

  • 八木宇田天线（Yagi–Uda antenna）
  • 对数周期天线（Log Periodic Antenna）





值得留意的是八木天线的增益一般是 10～12分贝范围， 不要抱太大的幻想。


便宜的全向天线实际使用中也未必比定向天线表现会差。


定向天线如果考虑更高的增益的话， 还可以增加螺旋天线（与视频中完全不同），以及抛物面+馈源的C波段天线（与视频中完全不同）。






八木宇田天线（Yagi–Uda antenna），也稱為“引向天线”，是一种定向天线。这种天线是1928年由日本天线专家八木秀次和宇田新太郎两人设计的。八木天线是基于普通的偶极天线发展而来。最简单的三单元八木天线由一位于中间的一根长度为半波长的偶极天线（有源振子）和位于偶极前后的引向器和反射器构成。其中引向器的长度为略小于半波长，反射器的长度为略大于半波长，具体长度依据实际使用时的情况而定。反射器与振子、振子与引向器之间的距离为四分之一波长。增加引向器的数量可以增强天线的方向性和增益，但也会降低带宽、增加天线耦合难度。引向器间的距离也为四分之一波长，距离振子越远，引向器应在前一引向器基础上再短一些。也有采用多个有源振子的八木天线。

如果您要 DIY, 俺的建议是用铜丝（AWG14 的铜电线）来做就好了。 因为铜丝焊接比较容易。如果对带宽要求比较高， 可以用空调铜管。如果比较穷，例如俺这样家境贫寒的话， 可以用铝的。引向器和反射器不需要用铜......BALUN的制作， 大家请自行放狗。


八木天线的模型比较简单， 您可以用网上的八木天线计算器（网页）

       https://www.changpuak.ch/electronics/yagi_uda_antenna_DL6WU.php

俺不觉得视频里面的设计是个好的例子， 因此俺用的仿真模型是基于网页计算器提供的结构参数（振子之间的距离）。

       https://www.changpuak.ch/electronics/yagi_uda_antenna.php Javascript Version 12.01.2014, based on Rothammel / DL6WU ------------------------------------------------------------- Frequency     :  2437  MHz Wavelength    :  123  mm Rod Diameter  :  1  mm Boom Diameter :  0.001  mm Boom Length   :  120  mm d/lambda      :  0.008    ( min.: 0.002 , max.: 0.01 ) D/lambda      :  0.010    ( min.: 0.01 , max.: 0.05 ) Elements      :  6 Gain          :  9.01 dBd (approx.) ------------------------------------------------------------- Reflector Length   : 59 mm Reflector Position :  0 mm ------------------------------------------------------------- Dipole Position    : 30 mm ------------------------------------------------------------- Director #1 Position : 39 mm ,  Length : 56 mm Distance Dipole - Dir. #1 : 9 mm  ------------------------------------------------------------- Director #2 Position : 61 mm ,  Length : 55 mm Distance Dir. #1 - Dir. #2 : 22 mm  ------------------------------------------------------------- Director #3 Position : 87 mm ,  Length : 55 mm Distance Dir. #2 - Dir. #3 : 26 mm  ------------------------------------------------------------- Director #4 Position : 118 mm ,  Length : 54 mm Distance Dir. #3 - Dir. #4 : 31 mm  ------------------------------------------------------------- Directors / Parasitics are isolated. Please choose an isolater thicker than : 1 mm


更新：

俺增加了一个八木天线的参数化模型， 方便大家自行优化（仿真）。 当然， 如果您要写一篇毕业论文也是可以的。 如果您用了俺的模型， 不妨提一下。

俺的模型版权授权是 WTFPL.


       CM COPYRIGHT 模型版权授权是 WTFPL BY ZHIHU 麦文学 CM Example 1 : Dipole in free space   CM See GetStarted.txt CM  CM  CM  CM  CE SY Len_elm0 = 0.058 SY Seg_elm0 = 11 SY Len_elmG = 0.059 SY Seg_elmG = 11 SY Len_elmD0 = 0.056 SY Seg_elmD0 = 7 SY Len_elmD1 = 0.055 SY Seg_elmD1 = 7 SY Len_elmD2 = 0.055 SY Seg_elmD2 = 7 SY Len_elmD3 = 0.054 SY Seg_elmD3 = 7 SY D_G0 = 0.030 SY D_D0D0 = 0.039 SY D_D0D1 = 0.022 SY D_D1D2 = 0.026 SY D_D2D3 = 0.031 GW 1 Seg_elm0 0 - Len_elm0/2 0 0 Len_elm0/2 0 0.0001 GW 2 Seg_elmG - D_G0 - Len_elmG/2 0 - D_G0 Len_elmG/2 0 0.0001 GW 3 Seg_elmD0 D_D0D0 - Len_elmD0/2 0 D_D0D0 Len_elmD0/2 0 0.0001 GW 4 Seg_elmD1 D_D0D1 + D_D0D0 - Len_elmD1/2 0 D_D0D1 + D_D0D0 Len_elmD1/2 0 0.0001 GW 5 Seg_elmD2 D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 - Len_elmD2/2 0 D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 Len_elmD2/2 0 0.0001 GW 6 Seg_elmD3 D_D2D3+D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 - Len_elmD3/2 0 D_D2D3+D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 Len_elmD3/2 0 0.0001 GW 7 Seg_elmG - D_G0 0 - Len_elmG/2 - D_G0 0 Len_elmG/2 0.0001 GW 8 Seg_elmD0 D_D0D0 0 - Len_elmD0/2 D_D0D0 0 Len_elmD0/2 0.0001 GW 9 Seg_elmD1 D_D0D1 + D_D0D0 0 - Len_elmD1/2 D_D0D1 + D_D0D0 0 Len_elmD1/2 0.0001 GW 10 Seg_elmD2 D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 0 - Len_elmD2/2 D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 0 Len_elmD2/2 0.0001 GW 11 Seg_elmD3 D_D2D3+D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 0 - Len_elmD3/2 D_D2D3+D_D1D2+D_D0D1+D_D0D0 0 Len_elmD3/2 0.0001 GW 12 Seg_elm0 0 0 - Len_elm0/2 0 0 Len_elm0/2 0.0001 GE 0 GN -1 EK EX 0 1 6 0 1 0 0 'Voltage source (1+j0) at wire 1 segment 5. EX 0 12 6 0 1 0 0 FR 0 0 0 0 2437 0 EN










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对数周期天线（Log Periodic Antenna,LPA）于1957年由 D.H. DuHamel 和 D.E. Isbell 提出，是一种宽频带天线，也是非频变天线的一种，或者说是一种与频率无关的天线。对数周期天线有多种形式，其中1960年 D.E. Isbell 提出的对数周期振子阵天线（Log Periodic Dipole Antenna, LPDA），具有极宽的频带特性，通常达到10：1甚至更宽，而且结构比较简单，很快得到了广泛的应用。对数周期天线主要用在超短波波段，也可作为短波通信天线和中波、短波的广播发射天线。

对数周期偶极子天线有频带宽、增益高、方向性好等优点，在电子对抗领域中应用甚为广泛。普通的对数周期偶极天线采用线极化形式，在极化匹配良好时天线处于较好工作状态，但极化失配的情况下，天线的方向图、增益等技术指标将受很大影响，甚至无法正常工作。当信号的极化形式未知时，即使天线采用斜45度极化放置方式，极化失配问题依然显著，且天线在这种情况下组阵后的方向图受大地影响和相互之间的耦合都较大，有些频率点甚至出现方向图畸变的现象，严重影响总体测向精度指标，这一点在频率低端（几百兆赫）尤为显著。




最近B站比较火的WiFi枪的工作原理是什么。?


业余情况下， 可以用免费的 MoM 天线仿真软体 4NEC2 估计天线的表现。





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最近B站比较火的WiFi枪的工作原理是什么。?


很基础的“工作原理”这个也许要用统一场论来解释。

早期的经典统一场论的问题的提出主要来自广义相对论中的黎曼几何，以及将电磁场理论纳入广义相对论框架中的尝试。这是由于一般的黎曼几何无法正确地描述电磁场的属性。

大家都知道， 俺没啥文化， 初中毕业。 俺只知道安培定律和楞次定律这些基础的东西。充其量也就会用 MoM 的天线仿真工具来算一下天线的阻抗和方向图。

俺的简单理解是不管天线长短， 只要它处于变化的电（磁）场里面， 就一腚会产生感生电动势。这是电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。幸好接受这个现实不需要懂得相对论， 尽管天线的教科书把天线视为相对论装置。截至目前为止尚没有成功的统一场论出现，而统一场论也是今日物理学界研究的重点之一。。。。。。

好吧， 不谈理论不求甚解，只玩NEC仿真的话，

不妨看看下面的天线模型。

八木天线的模型网上有， 您可以自己放狗搜索和下载。


       https://www.changpuak.ch/electronics/yagi_uda_antenna_DL6WU.php  https://duo.com/labs/tech-notes/the-yagi-uda-antenna-an-illustrated-primer  https://www.dxzone.com/catalog/Antennas/Antenna_Calculators/


矩量法(Method of Moments, MoM)是一种电磁场数值计算方法，最初的英文名为Moment Method，但是由于此方法因其加权函数——在此处称为矩（Moment）——的不同而为不同物体的电磁场计算提供方便而著名，所以后来被改称为Method of Moments。

边界元法和其他类似方法在不同工程应用中的发展与20世纪60年代数字计算的出现有关。在此之前，变量法在二战时已被应用于微波频率的工程问题。而Julian Schwinger 和 Nathan Marcuvitz 分别将这些工作汇编成讲义和教科书，Victor H. Rumsey 在 1954年将这些方法制定为 "反应概念"。Rumsey 在1954年将这些方法表述为 "反应概念"。 该概念后来被证明等同于 Galerkin方法。 20世纪50年代末，Yuen Tze Lo在伊利诺伊大学的电磁理论数学方法课程中介绍了矩量法的早期版本。

20世纪60年代，K. Mei 和 J.Van Bladel 以及 J.H. Richmond 发表了关于该方法的早期研究工作。同年，Roger F. Harrington在很大程度上正式确定了电磁学中矩法的系统理论。哈林顿在1968年出版了关于矩量法的开创性教科书 Field Computation by Moment Methods 。 该方法的发展及其在雷达和天线工程中的应用引起了人们的兴趣， 随后 MoM 研究得到了米国政府的支持。在20世纪80年代末，米国政府将通用的天线建模代码（如数值电磁学代码）发布到公共领域，从而进一步推广了该方法。在20世纪90年代，快速多极和多级快速多极方法的引入使得MoM能够有效解决具有数百万未知数的问题。作为射频和微波工程中最常见的模拟技术之一，矩量法构成了许多商业设计软件的基础，如FEKO。






一般的 5dB 加感天线的辐射方向图网上找不到，

俺临时仿真了一个供您参考。



大家有兴趣的话， 就用 4NEC2 跑一跑吧。。



下面这个内容是普通 5DB 加感天线的“模型”，您复制粘贴到文本编辑器里面， 另存为 “.NEC” 文件， 就可以用 4NEC2 打开了。

       CM  CM COPYRIGHT 模型版权授权是 WTFPL BY ZHIHU 麦文学 CE SY Segs_Main=9 '第一节的段数 SY Num_GPP=8 '地板的条数 SY Len_Main=0.026 '第一节的长度 SY Ang_GPPh=360/Num_GPP '地板的水平夹角 SY Ang_GPPv=10 '地板的垂直夹角 SY LGPP=0.026 '地板的长度 SY H=0 '天线高度 SY R=0.0001 '导体半径 SY Segs_Helix=300 '螺线节段 SY Len_Helix=0.016 '螺线高度 SY Len_Top=0.063 '顶部长度 SY Segs_Top=7 '顶部节段 SY Segs_GPP=20 '地板节段 GW 1 Segs_Main 0 0 H 0 0 H+Len_Main R GW 2 1 0 0 H+Len_Main .0018 0 H+Len_Main .0001 GW 3 1 .0018 0 H+Len_Main .001773 .000313 H+Len_Main+.000056 .0001 GW 4 1 .001773 .000313 H+Len_Main+.000056 .001691 .000616 H+Len_Main+.000111 .0001 GW 5 1 .001691 .000616 H+Len_Main+.000111 .001559 .0009 H+Len_Main+.000167 .0001 GW 6 1 .001559 .0009 H+Len_Main+.000167 .001379 .001157 H+Len_Main+.000222 .0001 GW 7 1 .001379 .001157 H+Len_Main+.000222 .001157 .001379 H+Len_Main+.000278 .0001 GW 8 1 .001157 .001379 H+Len_Main+.000278 .0009 .001559 H+Len_Main+.000333 .0001 GW 9 1 .0009 .001559 H+Len_Main+.000333 .000616 .001691 H+Len_Main+.000389 .0001 GW 10 1 .000616 .001691 H+Len_Main+.000389 .000313 .001773 H+Len_Main+.000444 .0001 GW 11 1 .000313 .001773 H+Len_Main+.000444 0 .0018 H+Len_Main+.0005 .0001 GW 12 1 0 .0018 H+Len_Main+.0005 -.000313 .001773 H+Len_Main+.000556 .0001 GW 13 1 -.000313 .001773 H+Len_Main+.000556 -.000616 .001691 H+Len_Main+.000611 .0001 GW 14 1 -.000616 .001691 H+Len_Main+.000611 -.0009 .001559 H+Len_Main+.000667 .0001 GW 15 1 -.0009 .001559 H+Len_Main+.000667 -.001157 .001379 H+Len_Main+.000722 .0001 GW 16 1 -.001157 .001379 H+Len_Main+.000722 -.001379 .001157 H+Len_Main+.000778 .0001 GW 17 1 -.001379 .001157 H+Len_Main+.000778 -.001559 .0009 H+Len_Main+.000833 .0001 GW 18 1 -.001559 .0009 H+Len_Main+.000833 -.001691 .000616 H+Len_Main+.000889 .0001 GW 19 1 -.001691 .000616 H+Len_Main+.000889 -.001773 .000313 H+Len_Main+.000944 .0001 GW 20 1 -.001773 .000313 H+Len_Main+.000944 -.0018 0 H+Len_Main+.001 .0001 GW 21 1 -.0018 0 H+Len_Main+.001 -.001773 -.000313 H+Len_Main+.001056 .0001 GW 22 1 -.001773 -.000313 H+Len_Main+.001056 -.001691 -.000616 H+Len_Main+.001111 .0001 GW 23 1 -.001691 -.000616 H+Len_Main+.001111 -.001559 -.0009 H+Len_Main+.001167 .0001 GW 24 1 -.001559 -.0009 H+Len_Main+.001167 -.001379 -.001157 H+Len_Main+.001222 .0001 GW 25 1 -.001379 -.001157 H+Len_Main+.001222 -.001157 -.001379 H+Len_Main+.001278 .0001 GW 26 1 -.001157 -.001379 H+Len_Main+.001278 -.0009 -.001559 H+Len_Main+.001333 .0001 GW 27 1 -.0009 -.001559 H+Len_Main+.001333 -.000616 -.001691 H+Len_Main+.001389 .0001 GW 28 1 -.000616 -.001691 H+Len_Main+.001389 -.000313 -.001773 H+Len_Main+.001444 .0001 GW 29 1 -.000313 -.001773 H+Len_Main+.001444 0 -.0018 H+Len_Main+.0015 .0001 GW 30 1 0 -.0018 H+Len_Main+.0015 .000313 -.001773 H+Len_Main+.001556 .0001 GW 31 1 .000313 -.001773 H+Len_Main+.001556 .000616 -.001691 H+Len_Main+.001611 .0001 GW 32 1 .000616 -.001691 H+Len_Main+.001611 .0009 -.001559 H+Len_Main+.001667 .0001 GW 33 1 .0009 -.001559 H+Len_Main+.001667 .001157 -.001379 H+Len_Main+.001722 .0001 GW 34 1 .001157 -.001379 H+Len_Main+.001722 .001379 -.001157 H+Len_Main+.001778 .0001 GW 35 1 .001379 -.001157 H+Len_Main+.001778 .001559 -.0009 H+Len_Main+.001833 .0001 GW 36 1 .001559 -.0009 H+Len_Main+.001833 .001691 -.000616 H+Len_Main+.001889 .0001 GW 37 1 .001691 -.000616 H+Len_Main+.001889 .001773 -.000313 H+Len_Main+.001944 .0001 GW 38 1 .001773 -.000313 H+Len_Main+.001944 .0018 0 H+Len_Main+.002 .0001 GW 39 1 .0018 0 H+Len_Main+.002 .001773 .000313 H+Len_Main+.002056 .0001 GW 40 1 .001773 .000313 H+Len_Main+.002056 .001691 .000616 H+Len_Main+.002111 .0001 GW 41 1 .001691 .000616 H+Len_Main+.002111 .001559 .0009 H+Len_Main+.002167 .0001 GW 42 1 .001559 .0009 H+Len_Main+.002167 .001379 .001157 H+Len_Main+.002222 .0001 GW 43 1 .001379 .001157 H+Len_Main+.002222 .001157 .001379 H+Len_Main+.002278 .0001 GW 44 1 .001157 .001379 H+Len_Main+.002278 .0009 .001559 H+Len_Main+.002333 .0001 GW 45 1 .0009 .001559 H+Len_Main+.002333 .000616 .001691 H+Len_Main+.002389 .0001 GW 46 1 .000616 .001691 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H+Len_Main+.015667 .0001 GW 285 1 .0009 -.001559 H+Len_Main+.015667 .001157 -.001379 H+Len_Main+.015722 .0001 GW 286 1 .001157 -.001379 H+Len_Main+.015722 .001379 -.001157 H+Len_Main+.015778 .0001 GW 287 1 .001379 -.001157 H+Len_Main+.015778 .001559 -.0009 H+Len_Main+.015833 .0001 GW 288 1 .001559 -.0009 H+Len_Main+.015833 .001691 -.000616 H+Len_Main+.015889 .0001 GW 289 1 .001691 -.000616 H+Len_Main+.015889 .001773 -.000313 H+Len_Main+.015944 .0001 GW 290 1 .001773 -.000313 H+Len_Main+.015944 .0018 0 H+Len_Main+.016 .0001 GW 291 1 .0018 0 H+Len_Main+.016 0 0 H+Len_Main+.016 .0001 GW 301 Segs_Top 0 0 .016+H+Len_Main 0 0 Len_Top+Len_Helix+H+Len_Main R GW 302 Segs_GPP sin(Ang_GPPv)*LGPP 0 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 303 Segs_GPP -sin(Ang_GPPv)*LGPP 0 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 304 Segs_GPP 0 sin(Ang_GPPv)*LGPP -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 305 Segs_GPP 0 -sin(Ang_GPPv)*LGPP -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 306 Segs_GPP sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 307 Segs_GPP -sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 308 Segs_GPP sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GW 309 Segs_GPP -sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -sin(Ang_GPPv)*LGPP*0.70711 -cos(Ang_GPPv)*LGPP 0 0 0 R GE 0 GN -1 EK EX 0 1 1 0 1 0 0 FR 0 0 0 0 2437 0 EN

上面这个内容是普通 5DB 加感天线的“模型”，

您复制粘贴到文本编辑器里面， 另存为 “.NEC” 文件， 就可以用 4NEC2 打开了。


如果您不满足于 4NEC2 的功能， 也可以自己找 HFSS 或者其他的微波仿真工具自行评估。 别忘记 COMSOL 也是可以的。




其他的东西， 大家都懂的


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俺没啥文化， 初中毕业，大伙都知道。不到一百万知友，才升10级。阅读总量只有9000万，还没跨出一小步，未及一个亿小目标。长期关注的知友知道， 俺不是专业的，也不是大佬。

俺是最业余的......笑话、神棍和论坛孤儿 ⚕



【未完待续】

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