Antena WiFi através do vidro

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Eu costumava instalar muitos rádios UHF no carro e kits de telefone celular de viva-voz. Trabalhei principalmente em caminhões e veículos utilitários comerciais equipados com barras de alta tensão, sobre os quais montaria uma antena grande, volumosa e de alto ganho. Como alternativa, um suporte poderia ser montado diretamente no chassi sob o capô (o que geralmente significava corte / perfuração). O cabo coaxial seria executado a partir do novo dispositivo dentro da cabine, através do compartimento do motor e para a base da antena.

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Mas de vez em quando eu conseguia algum executivo chique com um novo sedan de luxo brilhante e usava uma antena de montagem em vidro relativamente discreta. O cabo passa por baixo do painel e sob o pilar (sob o estofamento ou a guarnição de plástico) do lado do passageiro e sai próximo à parte superior do para-brisa. O cabo é parafusado em uma pequena caixa preta / painel, cujo lado adere diretamente à superfície interna do vidro. Na base do mastro da antena, há um painel adesivo semelhante que é montado na superfície externa do vidro, diretamente em cima do primeiro.

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Eu nunca entendi completamente como ou por que funcionou, mas essencialmente o sinal foi capaz de fluir através do vidro. Minha pergunta é: Essa mesma técnica pode ser adotada para antenas WiFi de 2,4 GHz e / ou 5 GHz?

vozes
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Em teoria, o UHF trabalha de 300Mhz a 3Ghz, por isso deve funcionar para antenas F inferiores. No entanto, você deve verificar a largura de banda. Mas se você pode testá-lo, eu gostaria de ver os resultados. Acho este post muito interessante. Quanto ao modo como funciona, é através da indutância.
Dimitri
Provavelmente transfere energia para a parte externa usando indutância (consulte carregamento sem contato / indutivo). Em seguida, o RF é amplificado para fora e enviado novamente através do vidro. Eles podem até usar as mesmas bobinas, mas em frequências diferentes.
Oldfart 26/01
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"novo sedan de luxo" e "sem capacidade mãos-livres incorporada" são um conjunto de condições mutuamente exclusivas nos dias de hoje ...
catraca aberração
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@Dimitri 300MHz - 1GHz , de acordo com o IEEE ; ou 300MHz - 3GHz , de acordo com a ITU . Mas, na verdade, eu estava me referindo à banda de cidadãos de 477 MHz UHF usada na Austrália e Nova Zelândia ( 476,4250 MHz - 477,4125 MHz ; coloquialmente conhecida simplesmente como UHF ). Eu pensei que este era um padrão comum em toda a Europa e América do Norte, mas aparentemente não.
vozes
@ tjt263 Ok. Agora você tem um problema então. Você não pode simplesmente usar a antena usada para ITU-R no caso de frequências WIFI. Você deve verificar esta foto, por exemplo: robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/… . Como você pode ver diferentes comprimentos para diferentes frequências. Não vou mentir para você. Não tenho idéia se funcionaria se você modificar a antena que possui, mas isso pode ser um bom experimento. Verifique no google "cálculo do comprimento da antena". Você verá algumas fórmulas úteis. Espero que isso ajude amigo.
Dimitri

Respostas:

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Placas de capacitores paralelos de 25 mm por 25 mm separadas por 4 mm de vidro com uma permissividade relativa de 4 dariam uma capacitância de acoplamento de cerca de 5 pF. Essa capacitância está em série com um sinal de antena e a 2,5 GHz, atuaria como uma impedância de bloqueio de cerca de 13 ohms, portanto, é possível que possa ser usada sem interromper muito o VSWR.

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  • k é a permissividade relativa do vidro.
  • ϵ0 0

A impedância de bloqueio da série de 13 ohms pode ser ajustada por um pequeno valor de indutância em série. Eu esperaria que funcionasse melhor quando localizado na borda da janela (e perto da carroçaria), porque o tipo de antena é monopolar e precisa de alguma forma de plano de terra local para ser mais eficaz. Em outras palavras, o uso de uma conexão capacitiva requer que a base da antena seja uma placa do capacitor.

Não vou descartar bobinas que podem se acoplar pela janela de vidro, mas, a 2,5 GHz, elas podem estar começando a ficar com menos perdas do que um acoplador capacitivo.

Andy aka
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Há também outras vantagens de ter a antena na borda do pára-brisas em vez de no meio ;-)
psmears
@psmears o que são (exceto o que eu listei)? Não tenha vergonha disso! Estamos todos aqui para aprender algo.
Andy aka
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Desculpe, que foi concebido como uma piada - Eu só quis dizer que ter a antena na borda também é melhor para ser capaz de ver onde você está dirigindo :-)
psmears
Obrigado pela informação. Está um pouco fora da minha liga nesse estágio, mas estou tentando entender. De qualquer maneira, é normal ter um capacitor (ou par de indutores) imediatamente antes (e em série com) de uma antena? Ou é simplesmente um meio de atravessar o copo? Parece que o tipo de coisa que teria um efeito significativo no comportamento do circuito principal.
vozes
Se você procurar redes correspondentes entre chips e antenas wifi, não é incomum ver pequenos capacitores de valor pF em série. Para frequências wifi, nunca vi um par de indutores acoplados e suspeito que seja porque a frequência é muito alta para obter um acoplamento magnético eficaz como este.
Andy aka
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Eu nunca entendi completamente como ou por que funcionou

Bem, não é mágico ;-)

Na verdade, isso pode ser feito

magneticamente usando indutores acoplados. É como um transformador sem núcleo magnético. O carregamento sem fio usado em alguns telefones celulares usa o mesmo princípio. Basicamente, uma bobina cria um campo magnético a partir de um sinal elétrico que é captado por uma segunda bobina (no outro lado do isolador, que pode ser qualquer isolador, incluindo ar ou vidro). A segunda bobina transforma o campo magnético de volta em um sinal elétrico.

ou

eletricamente usando um capacitor como estrutura. Um capacitor consiste em duas placas eletricamente condutoras com um isolador (que pode ser qualquer isolador, incluindo ar ou vidro). Um capacitor é uma baixa impedância (não constitui um obstáculo) para sinais de alta frequência.

Para frequências mais baixas de até 200 MHz, espero que o método de acoplamento magnético seja usado. Para baixas frequências, seria necessário um capacitor muito grande (para o acoplamento elétrico) para ser eficiente.

Para altas frequências acima de 200 MHz, de modo que inclua sinais WiFi, espero que o método de acoplamento elétrico seja usado. As altas frequências não podem viajar através de bobinas grandes, dificultando o método de acoplamento magnético.

Bimpelrekkie
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Então o vidro é basicamente uma placa dielétrica? E o fio terra / trança / condutor; como os dois lados do circuito atravessam o vidro através de um único ponto / componente / capacitor?
vozes
Correto, o vidro seria o material dielétrico do capacitor. Não haverá terra na antena, acho que o chão será o chassi do carro. Além disso, você nem sempre precisa de um aterramento, uma antena pode funcionar com apenas uma conexão.
Bimpelrekkie 26/01
Isso está certo? É estranho, então, que continuemos a usar cabos coaxiais relativamente caros com a bainha trançada negativa para o condutor externo de todos os nossos conectores de antena. A maioria deles vem com arruelas especiais que penetram na superfície de montagem, a fim de garantir um caminho forte para o solo.
vozes
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@ tjt263 está certo. Se você usasse um fio único, ele atuaria como uma antena mais longa, não como uma maneira de transmitir sinal da antena. Portanto, se é realmente muito curto, ou seja, conectado diretamente à PCB, funciona. Mas isso é assunto para outra pergunta.
Mołot 26/01
Então, basicamente, é uma antena de 6 pés; abrangendo do console central ao topo do pára-brisas? Algo sobre isso não parece certo.
vozes