Могу ли я создать камеру с чувствительностью 2,4 ГГц?

Я хочу построить камеру-обскуру как художественный проект, который производит фотографии сигналов WiFi. Идея на данный момент состоит в том, чтобы построить клетку Фарадея размером 125 см × 125 см × 125 см (используя тонкую медную сетку) с центрированным отверстием (диаметр 12,5 см) и медными пластинами 20 × 20 в форме датчиков в качестве датчиков сзади. Будет ли это работать вообще? Будет ли дифракция в отверстии полностью разрушать картину? Существуют ли альтернативные подходы? Спасибо.

Ну, у него есть потенциал для работы. Вы должны были бы выровнять внутреннюю часть с RF-поглощающим материалом, иначе поступающие волны просто отскочили бы повсюду.

Использование медных пластин для определения ВЧ-мощности, вероятно, не лучшая идея. Я бы порекомендовал использовать для этой цели настоящие антенны Wi-Fi, каждая из которых подключена к LNA и полосовому фильтру 2,4 ГГц, а также кристальному или диодному детектору.

Другим (вероятно, лучшим) вариантом будет поэтапная настройка массива. Это немного сложнее, но вам не понадобится коробка или радиопоглощающая пена. В этом случае вы должны взять массив антенн (скажем, сетку 4x4, 8x8 или 16x16) и подключить их к набору устройств, называемых матрицами Батлера. Матрица Батлера - это тип пассивной сети, формирующей луч. Эти устройства состоят из гибридных ответвителей и фазовращателей, расположенных таким образом, что они отображают отдельные «лучи» из массива на отдельные порты. По сути, идея заключается в том, что они действуют как линзы, за исключением того, что фокусировка выполняется ПОСЛЕ того, как антенна получает сигнал. Для сетки антенн 4x4 каждая матрица дворецкого требует 4 гибридных ответвителя, и вам потребуется 8 матриц - 4 для горизонтальной и 4 для вертикальной. Вам повезло работать на частоте 2,4 ГГц - это На печатной плате можно построить гибридные соединители разумного размера на этой частоте, просто из меди, что позволит построить полную матрицу Батлера на одной плате ПК без каких-либо компонентов, кроме разъемов. Можно было бы построить 8-портовые или 16-портовые матрицы дворецкого (должно быть степень 2), хотя чем больше матрица, тем сложнее она становится. Затем их выходы будут проходить через МШУ, полосовые фильтры 2,4 ГГц и детекторы на кристалле или диоде. тем сложнее становится. Затем их выходы будут проходить через МШУ, полосовые фильтры 2,4 ГГц и детекторы на кристалле или диоде. тем сложнее становится. Затем их выходы будут проходить через МШУ, полосовые фильтры 2,4 ГГц и детекторы на кристалле или диоде.

Изображение соединения массива Батлера для антенной решетки 8x8:

Возможно, вам повезет с этим подходом, который демонстрирует Грег Чарват, используя светодиодный радиодетектор и фотографию с большой выдержкой.

Идея обскуры интересна, но звучит так, будто РЧ ведет себя так ... немного безумно, ха! Было бы замечательно, если бы вы могли учитывать и контролировать все переизлучения и отражения, которые, вероятно, произойдут.

Если вы сможете заставить его работать, вы наверняка будете обходить хакерские блоги!

К сожалению, вы столкнетесь с пределом с точки зрения дифракции. Мы знаем, что (по крайней мере, для оптических точечных отверстий ) идеальное фокусное расстояние для заданного радиуса точечных отверстий sсоставляет s^2/λ, а размер пятна на этом расстоянии составляет около0.6 s

Исходя из этого, мы можем определить, что для данного разрешения nс «нормальным» полем зрения (представьте, nчто ширина или высота изображения в пикселях), требуемое фокусное расстояние составляет около 0.5 n^2 λ, и размер точечной точки будет 1.3 n λ.

Для 2,4 ГГц длина волны составляет около 12,5 см. Таким образом, если вы хотите получить даже жалкое изображение 16 × 16, вам нужна камера с фокусным расстоянием 16 метров или 52 фута!

В конечном итоге вы, вероятно, в конечном итоге будете использовать тот факт, что, в отличие от света, мы можем легко прочитать фазу входящих радиоволн. Но в этот момент вы разрабатываете антенну, а не камеру!

Дифракция через маленькое отверстие размером с длину волны просто заполнит область позади него. Пинхол линзы для света имеют ту же проблему. Ваша идея сработает, если вы увеличите масштаб, скажем, вы использовали футбольный стадион с металлической крышей, сделали в крыше отверстие 10 х 10 м и разместили датчики на поле. Не практично.

Почему бы не рассмотреть однопиксельную камеру? используйте антенну Wi-Fi, механически сканируемую в окружающей среде, с картой Wi-Fi, записывающей уровень сигнала каждые несколько градусов движения. Вы можете нарисовать это поверх панорамной фотографии сцены, немного похоже на то, как накладываются радио и оптические астрономические изображения.

Двухфутовая антенна имеет ширину луча около 12 градусов на частоте 2,4 ГГц, поэтому изображение не будет очень четким, но это фундаментальный предел физики, который применим к любой другой простой конструкции камеры.

Я просто хотел опубликовать и упомянуть, что предложение, сделанное @tomnexus, вполне осуществимо.

Я только что закончил первые испытания подобной установки. Моя установка использует спутниковую антенну с LNB, спутниковый искатель (для определения уровня сигнала), Arduino и небольшое программное обеспечение на ПК.

Arduino контролирует пару сервоприводов и считывает уровень сигнала от сатфинера. Компьютер сообщает Arduino, куда направить блюдо, а затем собирает отдельные показания в растровое изображение.

Это сканер:

Это вид неба на юг от моего дома:

Вы можете увидеть три спутника на этой картинке. Усиление было слишком высоким, поэтому никаких подробностей нет. На обычной фотографии вы бы назвали это «переэкспонированным». Обратите внимание, что усиление было достаточно высоким, чтобы в нижнем правом углу было что-то вроде отражения от чего-то видимого.

Это вид наполовину из моего гаража.

Трудно сопоставить то, что вы видите на картинке, с тем, что видит сканер. Часть справа совсем не похожа на оптический вид. Там перед мусорным баком есть ряд мусорных баков, но просмотр в режиме "сателлит" выглядит странно. Я думаю, что вертикальные линии на левой стороне - это края стены, и что действительно четкая черная вертикальная линия - из зазора в заборе.

Я вернусь через несколько дней с некоторыми моими вопросами о том, как улучшить часть поиска. Я только что подключился к напряжению, которое обычно ведет счетчик. Это работает (очевидно), но имеет некоторый порог, который делает темные области просто черными. Сначала мне придется проследить схему.

Должно быть возможно построить что-то подобное для 2,4 ГГц, используя направленную антенну (может быть, антенну pringles?) С парой сервоприводов и простым диодным детектором с усилителем для мощности сигнала.

Возможно даже определить частоту 2,4 ГГц с помощью настройки спутникового детектора. Если все это имеет достаточное усиление, и вы достаточно близко, тогда он может взять достаточно внеполосного сигнала для обнаружения и измерения. Я тоже попробую - у меня здесь есть WLAN, так что на это стоит посмотреть.

Спутниковый детектор SF-95, который я использую в качестве детектора мощности сигнала, рассчитан на 0,95 ГГц - 2,4 ГГц, поэтому должна быть возможность подключить к нему WiFi-антенну.