¿Hay un visor de RF como una cámara termográfica?


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Así que sé que se venden cámaras termográficas. Policía / Bomberos los usan todo el tiempo. Apuntas tu pequeña caja negra de mano hacia un arbusto y puedes ver si hay una criatura viviendo allí o en una zona de quemaduras y ver dónde están los puntos calientes.

¿Hay algún dispositivo que haga lo mismo para las señales de RF? VHF hasta 2.4GHz Estaba pensando que sería una gran ayuda para localizar el ruido de RF en un entorno sensible.


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Se llama radiotelescopio.
Peter G.

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O un radar pasivo de matriz en fase.
Chris Stratton

Respuestas:


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Por lo tanto, me parece muy interesante que todas las respuestas hasta ahora parezcan pensar en términos de tecnología de radio anterior a 1900. Para pensar productivamente sobre técnicas de imagen de radio portátiles o de tamaño razonable, debe pensar de manera un poco diferente.

La forma de recibir ondas electromagnéticas es producir un material que sea opaco y absorbente a la longitud de onda. Luego, las ondas absorbidas deben convertirse en una señal eléctrica para ser medida. Hay bastantes maneras de hacer esto: por ejemplo, con luz visible, los fotones individuales tienen energía más que suficiente para excitar electrones en ciertas estructuras cristalográficas. Entonces, todo lo que necesita hacer es hacer un material a granel relativamente conductivo que sea opaco a su longitud de onda específica y toda la luz de esa longitud de onda que golpee el material tendrá una posibilidad (significativa) de generar un electrón.

Las frecuencias de radio tienen una longitud de onda mucho más larga y, por extensión, tienen mucha, mucha menos energía. La energía y la longitud de onda son una relación proporcional inversa, por lo que, como dijo Andy: 300 millones de veces menos energía. Esto no es suficiente para excitar a los electrones de la banda de valencia de los átomos, incluso si arrojasen densidades de energía radiativa extremadamente altas. Absorber esos fotones no es un problema, el truco está en cómo convertir los fotones en una señal eléctrica.

Por cierto, es una falacia que necesites un material que sea físicamente más grande que la longitud de onda para absorberlo. Por ejemplo, las moléculas de agua son extremadamente buenas para absorber ondas de radio, a pesar de que son muchos órdenes de magnitud más pequeñas.

La forma más fácil e intuitiva es tomar una antena que tenga exactamente una longitud de onda. Esta antena reaccionará puramente al componente magnético de la onda electromagnética (los cuales tienen la misma longitud de onda), y la antena reaccionará como un inductor de alta impedancia, creando una corriente del campo magnético que se induce. La antena tiene exactamente la longitud de onda, es resonante y creará la señal más grande posible de estos fotones. Esta es una física extremadamente básica.

Sin embargo, no necesita mirar a los fotones como ondas todo el tiempo. Todavía se comportan como partículas, y puedes 'atrapar' una incluso si tienes una superficie mucho más pequeña. Una forma de hacer esto es crear una antena en la cual las ondas incidentes rebotarán un par de veces, aumentando efectivamente la longitud del camino hasta que sea aproximadamente la longitud de onda del fotón. De esta manera, aún obtiene la misma absorción y propiedades magnéticas resonantes de la antena, pero con un tamaño físico mucho más pequeño. Estas son las antenas que usamos en los teléfonos móviles hoy en día, coloquialmente conocidas como 'antenas fractales' (la forma se deriva de los fractales para maximizar la longitud del camino para todas las direcciones de radiación incidente).

Pero esto aún no es lo más pequeño que puede obtener un detector. Es posible sintonizar activamente una pieza muy pequeña de material absorbente, y es posible hacerlo absorbente en una dirección específica. De esta forma, solo los fotones que emanan de un ángulo sólido relativamente pequeño serán absorbidos por el detector. Esto se hace nuevamente con resonancia: un circuito resonante aproximadamente a la frecuencia de la luz se conecta a un material radiopaco conductor, y cuando la radiación incide, el punto de resonancia cambiará, lo que indica la recepción.

Todo esto significa que no es necesario, como muchas personas pensarán, tener sensores gigantes para "ver" las ondas de radio. Sin embargo, los sensores nunca serán tan pequeños como los sensores de imágenes de luz visible. Aunque puede 'engañar' las leyes ópticas normales y tener ángulos de visión más pequeños con una óptica más pequeña de lo que cabría esperar de Airy, la cantidad de energía en la radiación limita severamente qué tan bien puede obtener imágenes de longitudes de onda largas. Necesitaría exposiciones a muy largo plazo, definitivamente no es posible obtener múltiples cuadros por segundo. Tal como está ahora, con la mejor tecnología de detección que tenemos, estamos hablando de horas o días de exposición con un detector del tamaño de una mesa, y mucho menos un sensor de imagen de radio verdaderamente portátil. Posiblemente los materiales superconductores pueden mejorar esto, pero no conozco ninguna investigación en esta área.

Para responder a su pregunta real: todavía no hay un dispositivo comercial que haga lo que desea. Sin embargo, hay investigaciones en esta área, y no pasará mucho tiempo hasta que tengamos tales dispositivos. Sin embargo, tampoco pasará mucho tiempo hasta que su teléfono celular pueda tomar imágenes de RF, con el advenimiento de arreglos por fases y esencialmente antenas de 'imagen' en los teléfonos.


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Todo lo que dijiste es verdad. Pero nada de esto cubre particularmente la direccionalidad , que es el mayor obstáculo.
Ignacio Vazquez-Abrams

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@ IgnacioVazquez-Abrams: sí, eso es cierto. Me detuve en ese punto. La direccionalidad es algo que hoy en día se puede mejorar con la medición de diferencia de fase o con la resonancia anisotrópica, pero a pesar de que puede obtener una mejor resolución angular de la que le proporcionaría una abertura sintética, todavía está mirando múltiples grados de ángulo sólido por 'píxel' . No tengo una respuesta sobre cómo mejorar ese vector de sensibilidad.
user36129

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Si tenía una bolsa de arena y la extendía uniformemente en el piso, puede dibujar formas con el dedo y hacer intrincados castillos de arena. Esa es mi analogía de la luz visible. La analogía para VHF / UHF sería granos de arena del tamaño de un estadio de fútbol.

El verde (el color) tiene una longitud de onda de aproximadamente 500 nanómetros, es decir, la mitad de una milésima de milímetro.

1GHz tiene una longitud de onda de aproximadamente 300 mm - 600,000 veces más grande.


¿No se puede obtener imágenes con sonido pasivo? No es necesariamente como una cámara, pero está hecho.
Scott Seidman

@ScottSeidman: los murciélagos usan imágenes de sonar, que funcionan porque la longitud de onda es de ~ 1 mm. Lo que importa no es la frecuencia, sino la longitud de onda.
MSalters

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Correcto, es la definición de espacio que ofrece una pequeña longitud de onda. Considere también un túnel de carretera: si la radio de su automóvil está sintonizada en la banda de AM, en el momento en que ingresa al túnel, la música desaparece para ser reemplazada por ruido y ruido de bujías. En VHF, puedes avanzar mucho más en el túnel antes de que la música desaparezca. AM es aproximadamente 1MHz que tiene una longitud de onda de 300m mientras que 100MHz (VHF) tiene una longitud de onda de 3m. Los murciélagos pueden "escuchar" ondas de sonido de 100 kHz y tienen una longitud de onda de aproximadamente 4 mm.
Andy alias

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Cuanto más larga sea la longitud de onda de la radiación, más grande será el sensor que necesitará para detectarlo. Las ondas de radio, con una longitud de onda que comienza en los milímetros, requieren un sensor demasiado grande para detectar de la misma manera.


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Para ser precisos: esto se aplica a los sensores de imágenes , que es lo que necesita en una cámara. Los sensores más pequeños pueden detectar la radiación: detectar el campo de 50 Hz de las líneas de alta tensión obviamente no requiere un sensor grande de 6000 km, pero estos sensores pequeños no pueden formar una imagen.
MSalters

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Esto se puede hacer en casa usando una antena direccional en un cardán y un SDR.

No es portátil ni rápido, pero puede construirlo usted mismo y este proyecto en particular es de código abierto, por lo que básicamente puede seguir las instrucciones y comenzar.

Construyendo una cámara que pueda ver Wifi | Parte 3 ¡ÉXITO!

Un grupo en TUM también ha logrado esto usando la holografía por radio. Vea su presentación de diapositivas aquí (su artículo está disponible en línea de forma gratuita: Holography of Wifi Radiation 2016, P. Holl).

Holografía de Radiación Wi-Fi

Es un trabajo muy interesante y mucho más rápido que el primer enfoque.


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Su plataforma es increíblemente lenta y genera una cantidad increíble de datos, la mayoría de los cuales se descartan. El principal problema es su método de capturar los niveles de potencia. El muestreo de 8 bits que usan significa que tienen que usar mucho promedio para resolver pequeñas variaciones. Lo hacen mediante la recopilación de varios gigabytes de datos sin procesar y el procesamiento posterior. Sería mucho más eficiente usar un mejor receptor y un digitalizador con más bits por muestra.
JRE

... y el uso de esa antena helicoidal es completamente una locura. Claramente, los autores no tienen la menor idea sobre el diseño o la teoría de la antena. Para identificar fuentes de radio, necesita una antena parabólica o de parche con un ancho de haz muy estrecho. (Las antenas helicoidales se usan para radiación polarizada circularmente, que no se usa para Wifi.)
not2qubit

Es cierto, pero incluso con su diseño subóptimo, los datos resultantes eran una imagen clara de la iluminación wifi que ilustraba la ubicación de los puntos críticos y las superficies reflectantes. Estoy seguro de que un enfoque más sofisticado podría producir resultados aún más rápidos, más detallados y menos ruidosos.
Nate Gardner

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La forma en que me imaginé esto es tener suficientes analizadores de espectro para cada píxel. Supongamos que desea una resolución de 1080p, utilizaría aproximadamente 1 millón de analizadores de espectro por cada píxel. De lo que necesitarías tener 1 millón de antenas. De acuerdo, esto sería de un tamaño monstruoso, pero funcionaría en teoría.

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