Przezroczysta antena WiFi

15

Kiedyś instalowałem wiele samochodowych radiotelefonów UHF i zestawów głośnomówiących do telefonów komórkowych. Pracowałem głównie nad ciężarówkami i samochodami dostawczymi wyposażonymi w belki, na których montowałem dużą, nieporęczną antenę o dużym zysku. Alternatywnie wspornik można zamontować bezpośrednio na podwoziu pod maską (co często oznaczało cięcie / wiercenie). Kabel koncentryczny biegnie od nowego urządzenia wewnątrz kabiny, przez komorę silnika, aż do podstawy anteny.

wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj

Ale od czasu do czasu dostaję jakiegoś fantazyjnego dyrektora z lśniącym nowym luksusowym sedanem i korzystam ze stosunkowo dyskretnej anteny montowanej na szkle. Kabel biegnie pod deską rozdzielczą i do góry w słupku (pod tapicerką lub plastikowym wykończeniem) po stronie pasażera i wyskakuje w pobliżu górnej części przedniej szyby. Kabel wkręca się w małą czarną skrzynkę / panel, którego jedna strona przylega bezpośrednio do wewnętrznej powierzchni szkła. U podstawy rzeczywistego masztu antenowego znajduje się podobny panel samoprzylepny, który montuje się na zewnętrznej powierzchni szkła, bezpośrednio na pierwszej.

wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj wprowadź opis zdjęcia tutaj

Nigdy w pełni nie rozumiałem, jak i dlaczego to działa, ale w zasadzie sygnał był w stanie przepłynąć przez szybę. Moje pytanie brzmi: czy tę samą technikę można zastosować w przypadku anten WiFi 2,4 GHz i / lub 5 GHz?

głosy
źródło
Teoretycznie UHF działa w zakresie od 300 MHz do 3GHz, więc powinien działać na antenach o niższej częstotliwości F. Jednak powinieneś sprawdzić pasmo. Ale jeśli możesz to przetestować, chciałbym zobaczyć wyniki. Uważam ten post za bardzo interesujący. Jeśli chodzi o sposób działania, to przez indukcyjność.
Dimitri
Prawdopodobnie przenosi energię do części zewnętrznej za pomocą indukcyjności (patrz bezkontaktowe / indukcyjne ładowanie). Następnie RF jest wzmacniane na zewnątrz i ponownie wysyłane przez szybę. Mogą nawet używać tych samych cewek, ale o różnych częstotliwościach.
Oldfart
4
„nowy luksusowy sedan” i „brak wbudowanego zestawu głośnomówiącego” to obecnie zestaw wzajemnie wykluczających się warunków ...
maniak zapadkowy
1
@Dimitri 300 MHz - 1 GHz , zgodnie z IEEE ; lub 300 MHz - 3GHz , zgodnie z ITU . Ale tak naprawdę miałem na myśli pasmo obywatelskie 477 MHz UHF stosowane w Australii i Nowej Zelandii ( 476,4250 MHz - 477,125125 MHz ; potocznie zwane po prostu UHF ). Myślałem, że to wspólny standard w całej Europie i Ameryce Północnej, ale najwyraźniej nie.
głosy
@ tjt263 Ok. Teraz masz problem. Nie można po prostu użyć anteny używanej do ITU-R w przypadku częstotliwości WIFI. Sprawdź to zdjęcie na przykład: robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/… . Jak widać inną długość dla różnych częstotliwości. Nie będę cię okłamywać Nie mam pojęcia, czy to zadziała, jeśli zmodyfikujesz antenę, którą masz, ale to może być dobry eksperyment. Zaznacz w Google „obliczanie długości anteny”. Zobaczysz kilka przydatnych formuł. Mam nadzieję, że to pomaga przyjacielowi.
Dimitri

Odpowiedzi:

15

Równoległe płytki kondensatorowe o wymiarach 25 mm na 25 mm oddzielone 4 mm szkła o względnej przenikalności wynoszącej 4 dałyby pojemność sprzęgania około 5 pF. Ta pojemność jest połączona szeregowo z sygnałem anteny i przy częstotliwości 2,5 GHz działałaby jako impedancja blokująca około 13 omów, więc możliwe jest, że można ją zastosować bez nadmiernego zakłócania VSWR.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

  • k jest względną przenikalnością szkła.
  • ϵ0

Szeregowa impedancja szeregowa 13 omów mogłaby zostać dostrojona przez małą wartość indukcyjności szeregowej. Spodziewałbym się, że będzie działał najlepiej, gdy znajduje się na krawędzi okna (i blisko karoserii), ponieważ typ anteny jest monopolowy i potrzebuje jakiejś formy lokalnej płaszczyzny uziemienia, aby być najbardziej skutecznym. Innymi słowy, zastosowanie połączenia pojemnościowego wymaga, aby podstawą anteny była jedna płytka kondensatora.

Nie zamierzam wykluczać cewek, które mogą się łączyć przez szklane okno, ale przy 2,5 GHz mogą one zacząć tracić moc niż sprzęgacz pojemnościowy.

Andy aka
źródło
3
Są też inne zalety posiadania anteny na krawędzi przedniej szyby, a nie na środku ;-)
psmears
@psmears czym są (inne niż te, które wymieniłem)? Nie wstydź się tego! Wszyscy jesteśmy tutaj, aby się czegoś nauczyć.
Andy aka
7
Przepraszam, to było żartem - miałem na myśli, że posiadanie anteny na brzegu jest również lepsze, ponieważ można zobaczyć, gdzie jedziesz :-)
psmears
Dzięki za informację. Na tym etapie jest trochę poza moją ligą, ale owijam się wokół nią .. Więc czy to normalne, że kondensator (lub para cewek) jest tuż przed anteną (i szeregowo z nią)? Czy jest to po prostu sposób na przemierzanie szkła? Wygląda na to, że miałoby to znaczący wpływ na zachowanie obwodu głównego.
głosy
Jeśli spojrzysz na pasujące sieci między układami scalonymi i antenami Wi-Fi, nierzadko widać szeregowo małe kondensatory o wartości pF. W przypadku częstotliwości Wi-Fi nigdy nie widziałem pary połączonych cewek i podejrzewam, że dzieje się tak, ponieważ częstotliwość jest zbyt wysoka, aby uzyskać skuteczne sprzężenie magnetyczne w ten sposób.
Andy aka
11

Nigdy w pełni nie rozumiałem, jak i dlaczego to działa

Cóż, to nie magia ;-)

Tak naprawdę można to zrobić

magnetycznie za pomocą sprzężonych cewek indukcyjnych. To jest jak transformator bez rdzenia magnetycznego. Ładowanie bezprzewodowe stosowane w niektórych telefonach komórkowych opiera się na tej samej zasadzie. Zasadniczo jedna cewka wytwarza pole magnetyczne z sygnału elektrycznego, który jest następnie odbierany przez drugą cewkę (po drugiej stronie izolatora, którym może być dowolny izolator, w tym powietrze lub szkło). Druga cewka zamienia pole magnetyczne z powrotem w sygnał elektryczny.

lub

elektrycznie za pomocą struktury przypominającej kondensator. Kondensator składa się z dwóch elektrycznie przewodzących płyt z izolatorem (którym może być dowolny izolator, w tym powietrze lub szkło) pomiędzy nimi. Kondensator ma niską impedancję (nie stanowi przeszkody) dla sygnałów o wysokiej częstotliwości.

Przy mniejszych częstotliwościach do około 200 MHz oczekuję zastosowania metody sprzęgania magnetycznego. W przypadku niskich częstotliwości potrzebny byłby bardzo duży kondensator (do połączenia elektrycznego), aby był wydajny.

W przypadku wysokich częstotliwości powyżej 200 MHz, w tym sygnałów Wi-Fi, oczekuję, że zastosowana zostanie metoda sprzężenia elektrycznego. Wysokie częstotliwości nie mogą przemieszczać się przez duże cewki, co utrudnia magnetyczną metodę sprzęgania.

Bimpelrekkie
źródło
Więc szkło jest w zasadzie płytą dielektryczną? Co z drutem uziemiającym / oplotem / przewodnikiem; w jaki sposób obie strony obwodu przemierzają szkło przez pojedynczy punkt / element / kondensator?
głosy
Zgadza się, szkło byłoby dielektrycznym materiałem kondensatora. Na antenie nie będzie uziemienia, chyba podwozie samochodu. Ponadto nie zawsze potrzebujesz uziemienia, antena może działać tylko z jednym połączeniem.
Bimpelrekkie
Czy to prawda? To dziwne, że nadal prowadzimy stosunkowo drogi kabel koncentryczny z ujemną plecioną osłoną do zewnętrznego przewodu wszystkich naszych złącz antenowych. Większość z nich jest nawet wyposażona w specjalne podkładki, które wgryzają się w ich powierzchnię montażową w celu zapewnienia silnej ścieżki do ziemi.
głosy
1
@ tjt263 to prawda. Jeśli prowadziłbyś pojedynczy przewód, działałby on jako dłuższa antena, a nie jako sposób przesyłania sygnału z anteny. Więc jeśli jest naprawdę bardzo krótki, tzn. Podłączony bezpośrednio do płytki drukowanej, to działa. Ale to kwestia innego pytania.
Mołot
Zasadniczo jest to antena 6 stóp; rozciągający się od środkowej konsoli do górnej części przedniej szyby? Coś w tym nie wydaje się właściwe.
głosy