路由器這個只要有網絡就需要的東西，從最早時期的一根天線，發展到現在4根甚至更多的數量，所以就有人數說了，買路由器只要看天線數量就好了，事情真的就這樣么？

在移動互聯網時代，每個家庭都少不了路由器，路由器已經成為家庭互聯網的中心，為手機電視等提供網絡接入，其性能好壞直接影響到了我們的生活質量。

現在市場上的路由器的基本功能都沒問題，但信號的穿墻能力卻有較大差異。無論把路由器放在哪個房間，都會存在隔墻房間信號不好的問題，信號的斷續卡頓會嚴重影響使用體驗。

有些路由器廠家瞄準了這個痛點，打出了多天線和穿墻王的宣傳口號，天線從一根到兩根，現在已經增加到了八根，好像一只躺著的螃蟹，給人以信號很強的感覺。其實，天線的多少跟信號強弱并沒有直接關系，跟穿墻能力也沒有直接關系。

咱們選購路由器的兩大關鍵要素就是信號覆蓋范圍和網絡傳輸能力，第一個是指信號強度，第二個是指速率。雖然廣義上將這兩個要素都是和天線有關的，但天線的數量絕對不是唯一的考量標準，我們主要從三個方面來分析。

信號強度被限制了

路由器的功率限制

高劑量的電磁輻射有可能會影響到人體健康，因此全球各個國家都有電磁輻射限值的標準，我國遵循的是《電磁輻射控制限值》（GB8702-2014）。

路由器的頻段屬于30MHz-3000MHz，根據國標要求，對人體輻射限制的等效平面波功率密度為0.4瓦/平方米。

考察電磁輻射對人體的作用，不能使用設備本身的功率指標，因為即使再高功率的設備，只要人體距離它足夠遠就會安全，而即使功率不高的設備，如果緊貼人體也可能不安全，所以用單位面積的功率密度單位是科學的，這也是國際通用的指標方法。

路由器的電磁波基本是全向輻射的，可以理解其能量散布在一定半徑的球面上，球表面積與半徑的平方成正比，所以單位面積的功率密度值會隨著半徑的平方率而快速衰減。如果政府部門不對人體與路由器的距離做出官方解讀，那廠家的借口還真說的通。

于是工信部對路由器等設備的輻射功率值作出了明確限定，因為路由器基本是全向輻射的，天線增益比較小，所以適用于第一種情況，即輻射功率不得超過100毫瓦。

按照100毫瓦和0.4瓦/平方米這兩個限值倒推，可以算出政府認定人體與路由器的距離是0.2米之內，這說明政府制定的安全標準是非常保守謹慎的。

有些路由器具有“穿墻模式”，其真相就是平時工作在50毫瓦，當用戶啟動穿墻模式時，就將功率提升到100毫瓦，其效果并不比其它工作在100毫瓦的路由器更強。

政府限定了路由器的輻射功率，因此設置再多的天線也沒有意義，好比是水管的總流量已經被限定了，即使你裝了8個水龍頭，總出水量也不會有絲毫的增加。

天線多不一定信號強

理論上說，在相同技術的情況下，確實是天線這種東西是越多越強，但是看似簡單的天線這是這么回事嗎？那你就錯了，以我們現在的雙頻路由器為例（2.4GHz/5GHz），有些4天線的路由器采用分頻天線方案，也就是2根天線負責2.4GHz頻段，2根負責5GHz頻段，這樣來說的吧單一的一個頻段肯定還沒有其他3天線的強。而現在有些采用雙頻合一方案的路由器，一個天線里集合了2.4G和5G兩個頻段，相同天線的情況下，實力比普通路由器更加強大。

有人會質疑，即使多天線的輻射并沒有明顯優勢，那多根天線同時接收信號，那接收效果不是成倍提高嗎？這其實也是誤解。

真相是接收信號的關鍵在于“信噪比”，即信號功率與噪聲功率的比值越大越好，而由于多根天線的距離很近，每根接收的信號和噪聲基本都一樣，累加起來并不會有效提高信噪比。

2、穿墻能力取決于“接收”

上節說到的“穿墻模式”是把輻射功率提高到頂格的100毫瓦，但加大輻射功率就能提高穿墻能力嗎？答案依然是否定的。

工信部對路由器與人體距離的設定是0.2米之內，而手機卻是緊貼人體的，在手機在與路由器通信過程中，手機的輻射功率通常會小于路由器。

假設路由器工作在100毫瓦，其輻射信號穿透兩堵混凝土墻到達了手機，但手機的信號相對較弱，并沒有傳回給路由器，因此同樣會出現卡頓的情況。

所以說，路由器穿墻能力并不取決于其輻射功率，更多地取決于路由器對低信噪比弱信號的接收能力，這才是信號穿墻能力的真相。

二、發射技術是關鍵

發射技術對于路由器來說可以說是非常關鍵的，現在最新的MU-MIMO就是多用戶多進多出技術，使路由器同時可以與多個設備進行溝通，比傳統的單用戶多進多出技術（SU-MIMO）大大提升了網絡效率，這方面性能的提升是看得見摸得著的。

三、束波成型技術效率高

信號的傳輸理論上是發散形的，但是你的手機接收的信號確實定向的，所以大部分信號是被浪費的，而使用了束波成形技術后，WIFI發射的信號都集中在設備接收的一個方向上，效率更高。

由此可見，無線路由器的天線多少并不是決定路由器性能的唯一條件，大家在挑選的時候千萬不要被誤導了，選購的時候其實只要記住MU-MIMO技術、高速率（雙頻1200Mbps，單頻300Mbps以上）、雙頻全向天線等關鍵詞就不怎么會花冤枉錢，如果家里實在大或是墻多，建議可以選擇電力貓等中繼設備。

由器的頻段屬于30MHz-3000MHz，根據國標要求，對人體輻射限制的等效平面波功率密度為0.4瓦/平方米。

但是，使用功率密度標準也給了路由器廠家一個借口，當政府監察部門核查設備的輻射強度時，廠家可以借口說用戶距離路由器很遠呢，雖然設備的輻射功率很大，但作用到人體的功率密度并沒有超過0.4瓦/平方米。

路由器的電磁波基本是全向輻射的，可以理解其能量散布在一定半徑的球面上，球表面積與半徑的平方成正比，所以單位面積的功率密度值會隨著半徑的平方率而快速衰減。如果政府部門不對人體與路由器的距離做出官方解讀，那廠家的借口還真說的通。

于是工信部對路由器等設備的輻射功率值作出了明確限定，因為路由器基本是全向輻射的，天線增益比較小，所以適用于第一種情況，即輻射功率不得超過100毫瓦。

按照100毫瓦和0.4瓦/平方米這兩個限值倒推，可以算出政府認定人體與路由器的距離是0.2米之內，這說明政府制定的安全標準是非常保守謹慎的。

有些路由器具有“穿墻模式”，其真相就是平時工作在50毫瓦，當用戶啟動穿墻模式時，就將功率提升到100毫瓦，其效果并不比其它工作在100毫瓦的路由器更強。

政府限定了路由器的輻射功率，因此設置再多的天線也沒有意義，好比是水管的總流量已經被限定了，即使你裝了8個水龍頭，總出水量也不會有絲毫的增加。

有人會質疑，即使多天線的輻射并沒有明顯優勢，那多根天線同時接收信號，那接收效果不是成倍提高嗎？這其實也是誤解。

真相是接收信號的關鍵在于“信噪比”，即信號功率與噪聲功率的比值越大越好，而由于多根天線的距離很近，每根接收的信號和噪聲基本都一樣，累加起來并不會有效提高信噪比。

2、穿墻能力取決于“接收”

上節說到的“穿墻模式”是把輻射功率提高到頂格的100毫瓦，但加大輻射功率就能提高穿墻能力嗎？答案依然是否定的。

工信部對路由器與人體距離的設定是0.2米之內，而手機卻是緊貼人體的，在手機在與路由器通信過程中，手機的輻射功率通常會小于路由器。

假設路由器工作在100毫瓦，其輻射信號穿透兩堵混凝土墻到達了手機，但手機的信號相對較弱，并沒有傳回給路由器，因此同樣會出現卡頓的情況。

所以說，路由器穿墻能力并不取決于其輻射功率，更多地取決于路由器對低信噪比弱信號的接收能力，這才是信號穿墻能力的真相。

天線越多路由就越好？

“天線越多覆蓋越廣，天線越多信號越強，總之天線越多路由就越好”——覺得很“常識”的朋友可以繼續往下看正文了。為你解讀天線數量與信號強弱的關系！

首先，大家也應該注意到了，老一代無線路由器的天線肯定不會超過一根，這里的“老一代”指的是802.11n協議以前的802.11a/b/g路由，老的54M產品就只有一根天線。這樣的話，802.11n顯然成了一條分水嶺，也是從那時開始天線不再只有孤零零的一根(1t1r的150M是個例外)，那到底是怎么一回事?這里我們就要提到一項11n協議之后才得到具體應用的多天線技術，也是無線通信領域一項非常重要的技術——MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)

先來看個例子，有人說，為什么我買了一個最新款的3天線支持802.11ac協議的無線路由器，結果信號強度、覆蓋范圍甚至連速度都沒上去呢?天線不夠?告訴你，300根也沒用，檢查一下你用的接受終端支不支持AC協議吧。比如你用的iPhone 3，這手機可只支持11a/b/g連11n都談不上，那么即便是你給這它拆了加幾根天線也沒用。怎么解決?加裝AC網卡或者換終端，總之加天線是沒有用的。

為什么這樣說?首先，Wi-Fi應用的環境是室內，我們常用的802.11系列協議也是針對這種條件來建立的。由于發射端到接收端之間存在各種各樣的障礙物，收發時幾乎不存在直射信號的可能。那怎么辦?這個辦法叫做多徑傳輸，也叫多徑效應。多徑，從字面上也很好理解，就是把增加傳輸途徑。

那么問題來了，既然是多徑，傳輸的路程就有長有短，有的可能是從桌子反射過來的，有的可能是穿墻的，這些攜帶相同信息但是擁有不同相位的信號輾轉最終一起匯集到接收端上。現代通信用的是存儲轉發的分組交換，也叫包交換，傳輸的是碼(Symbol)。由于障礙產生不同的傳輸時延，就造成了碼間干擾ISI(InterSymbolInterference)。為了避免ISI，通信的帶寬就必須小于可容忍時延的倒數。

對于802.11a/b/g 20MHz的帶寬，最大時延為50ns，多徑條件下無ISI的傳輸半徑為15m。在IEEE802.11協議中我們可以看到，這個值最大范圍是35m，這是協議中還有誤碼重傳等各種手段保證通信，并不是說有一點ISI就完全不能工作。這樣的話你會發現，對于802.11a/b/g協議，即使加裝再多的天線也沒有任何意義。假設這些天線可以同時工作，反而會使多徑效應更加惡劣。

總之，無線路由器的發射范圍是這個IEEE802.11協議決定的，而非單純的看天線。

小結

說了這么多，單天線路由、雙天線路由、三線四線甚至更多究竟有沒有區別?有，但對于實際使用過程中的影響并不大，這包括信號覆蓋、信號強度，天線多速度快就更是無稽之談了。拋開已經很少見的單天線，剩下的“多天線”都只是實現MIMO技術的“介質”或者說是“工具”，區別在于使用的架構不同而已：常見的雙天線產品主要用1T2R或2T2R，三天線產品則用到的是2T3R或3T3R。

理論上，增加天線數量會減少信號覆蓋盲點，但我們通過大量的評測證實，這種差異在普通家庭環境中完全可以忽略不計。而且，就像內置天線不輸外置一樣，三天線覆蓋不如雙天線的情況也絕非個例，說到底產品質量也是一個重要因素。至于信號強度和“穿墻”則取決于發射功率，這個東西工信部作過規定，不得高于20dBm(即100mW)，“天線越多信號越強”也就不攻自破了。最后的結論就是，只要路由采用了有效的MIMO技術，無須在意天線數量。

接下來一頁我們會進一步深入了解MIMO技術的神奇。

MIMO技術

搜各種百科資料IEEE802.11詞條，我們可以讀到，從802.11n開始，數據傳輸速率或者說承載的數據量有了很大的提升。首先，802.11n有了40MHz模式，然而按照之前的理論，它的發射范圍應該因此降低一半才對，但事實上數據反而提升了一倍(70m)，這又是怎么一回事?

這就要得益于MIMO技術了，剛才我們討論的種種手段都是為了對抗惡劣的多徑環境，但是多徑有沒有好的一面呢?事實上，MIMO也是基于多徑的，我們稱之為空間多樣性。多天線的應用有很多種技術手段，這里簡單介紹兩種：波束成型(Beamforming)和時空分組碼(主要介紹Alamouti'scode)。這兩種技術的優點是不需要多個接收天線。尤其是Alamouti碼，連信道信息都不用，只用數學運算就可以利用兩根天線實現3dB的增益，很贊對吧。

而不需要多個接收天線的優點在于并不是所有設備都能裝上多天線。為了避免旁瓣輻射(天線方向圖上，最大輻射波束叫做主瓣，主瓣旁邊的小波束叫做旁瓣)，滿足空間上的采樣定理，一般以發送信號之一半波長作為實體的天線間距。無論是GSM信號1.8GHz，1.9GHz還是Wi-Fi信號的2.4GHz，我們暫取2GHz便于計算，半波長為7.5cm。所以，我們看到的路由器上天線的距離大多如此，也正是因此，我們很難在手機上安裝多個天線。

波束成型(Beamforming)：借由多根天線產生一個具有指向性的波束，將能量集中在想要傳輸的方向，增加信號傳輸品質，并減少與其他用戶間的干擾。我們可以簡單籠統地這樣理解天線的指向性：假設全指向性天線功率為1，范圍只有180度的指向性天線功率可以達到2。于是我們可以用4根90度的天線在理論上提高4倍的功率。波束成型的另外一種模式是通過信道估算接收端的方位，然后有指向性的針對該點發射，提高發射功率(類似于聚光的手電筒，范圍越小，光越亮)。智能天線技術的前身就是波束成型。

空時分組碼(Space-Time Block Code，即STBC)：在多天線上的不同時刻發送不同信息來提高數據可靠性。Alamouti碼是空時分組碼里最簡單的一種。為了傳輸d1d2兩個碼，在兩根天線1,2上分別發送d1,-d2*和d2,d1*。由于多徑，我們假設兩根天線的信道分別為h1h2，于是第一時刻接收端收到的信息r1=d1h1+d2h2，之后接收的信息r2=-d2*h1+d1*h2。接收到的這個2維方陣只要乘以信道，就可得到d1d2的信息了。看不懂沒關系，總之呢就是Alamouti找到一組正交的碼率為2×2矩陣，用這種方式在兩根天線上發射可以互不影響;可以用一根天線接收，經過數學運算以后得到發射信息的方法。

其他的MIMO呢，在概念上可能比較好理解，比如2個發射天線t1t2分別對兩個接收天線r1r2發射，那么相當于兩撥人同時干活，速度提升2倍等等。但是實際實現起來一方面在硬件上需要多個接收天線，另一方面需要信道估計等通信算法，那都是非常復雜，并且耗時耗硬件的計算了。

講上面兩種技術實際上是MISO(Multiple-Input Single-Output)的方法，也是想從另外一個方面證明，天線多了不代表他們能一起干活。100年前人們就知道天線越多越好越大越好了，但是天才的Alamouti碼1998年才被提出來多天線技術的802.11n協議2009年才開始應用。

20年前，人們用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分復用，多載波調制的一種技術)對抗由于城市間或室內障礙太多造成的多徑衰落，而如今我們已經開始利用多徑來提高通信質量。這是技術上突飛猛進的發展，而不是簡單的“想當然”就可以實現的。

寫在最后

MIMO本身就是一個時變的、不平穩的多入多出系統。關于MIMO的研究，是一個世界性課題，留下的疑問還有很多，同樣的問題學術上甚至也會出現不同的說法。不過，對于一般消費者大可不必深究，認清了開頭我們講的“誤區”，知道路由天線是個“工具”，普通家庭雙天線足以，選購時看清產品規格，不要被商家誤導。