WLAN-Antenne durch Glas

Früher habe ich viele UHF-Radios und Freisprecheinrichtungen für Mobiltelefone im Auto installiert. Ich habe hauptsächlich an Lastwagen und Nutzfahrzeugen gearbeitet, die mit Frontschutzbügeln ausgestattet waren, auf denen ich eine große, sperrige Antenne mit hoher Verstärkung montierte. Alternativ könnte eine Halterung direkt am Chassis unter der Motorhaube montiert werden (was oft Schneiden / Bohren bedeutete). Das Koaxialkabel würde von dem neuen Gerät in der Kabine durch den Motorraum und hinaus zum Fuß der Antenne verlaufen.

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Aber hin und wieder bekam ich einen schicken Chef mit einer glänzenden neuen Luxuslimousine, und ich benutzte eine relativ unauffällige Glasantenne. Das Kabel verläuft unter dem Armaturenbrett und an der Säule (unter der Polsterung oder der Kunststoffverkleidung) auf der Beifahrerseite nach oben und springt in der Nähe der Oberseite der Windschutzscheibe heraus. Das Kabel wird in eine kleine schwarze Box / Platte geschraubt, deren eine Seite direkt an der Innenfläche des Glases haftet. An der Basis des eigentlichen Antennenmastes befindet sich eine ähnliche Klebeplatte, die auf der Außenfläche des Glases direkt auf der ersten montiert wird.

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Ich habe nie ganz verstanden, wie oder warum es funktionierte, aber im Wesentlichen konnte das Signal direkt durch das Glas fließen. Meine Frage ist: Kann dieselbe Technik für 2,4-GHz- und/oder 5-GHz-WLAN-Antennen übernommen werden?

Theoretisch funktioniert UHF von 300 MHz bis 3 GHz, also sollte es für niedrigere F-Antennen funktionieren. Sie sollten jedoch die Bandbreite überprüfen. Aber wenn Sie es testen können, würde ich gerne die Ergebnisse sehen. Ich finde diesen Beitrag sehr interessant. Die Funktionsweise ist durch Induktivität.
Überträgt vermutlich Energie mittels Induktivität nach außen (siehe kontaktloses/induktives Laden). Dann wird die HF nach außen verstärkt und wieder durch das Glas zurückgeschickt. Sie könnten sogar die gleichen Spulen verwenden, aber mit unterschiedlichen Frequenzen.
"neue Luxuslimousine" und "keine eingebaute Freisprechfunktion" ist heutzutage eine Reihe von Bedingungen, die sich gegenseitig ausschließen ...
@Dimitri 300 MHz - 1 GHz , gemäß IEEE ; oder 300 MHz - 3 GHz laut ITU . Aber ich bezog mich eigentlich auf das 477-MHz-UHF-Bürgerband , das in Australien und Neuseeland verwendet wird ( 476,4250 MHz - 477,4125 MHz ; umgangssprachlich einfach als UHF bekannt ). Ich dachte, dies sei ein gemeinsamer Standard in ganz Europa und Nordamerika, aber anscheinend nicht.
@tjt263 Okay. Dann hast du jetzt ein Problem. Bei WLAN-Frequenzen kann man nicht einfach die für ITU-R verwendete Antenne verwenden. Sie sollten zum Beispiel dieses Foto überprüfen: robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/… . Wie Sie sehen können, gibt es unterschiedliche Längen für unterschiedliche Frequenzen. Ich werde Sie nicht anlügen. Ich habe keine Ahnung, ob es funktionieren würde, wenn Sie die Antenne ändern, die Sie haben, aber das könnte ein gutes Experiment sein. Schau mal bei google nach "Antennenlänge berechnen". Sie werden einige nützliche Formeln sehen. Hoffe das hilft Freund.
@Dimitri Das stimmt. Früher haben wir unsere UKW-Antennen mit einem Paar Seitenschneider und einem tragbaren HF-Signalanalysator abgestimmt. Ich rechnete damit, eine neue oder modifizierte Antenne verwenden zu müssen; Obwohl die riesige Auswahl an WiFi-Antennenformen und -größen auf dem Markt mich hinsichtlich der Physik etwas verwirrt hat. Aber ich werde es weiter untersuchen und die Informationen teilen.

Antworten (2)

Parallele Kondensatorplatten von 25 mm mal 25 mm getrennt durch 4 mm Glas mit einer relativen Permittivität von 4 würden eine Kopplungskapazität von etwa 5 pF ergeben. Diese Kapazität liegt in Reihe mit einem Antennensignal und würde bei 2,5 GHz als Sperrimpedanz von etwa 13 Ohm wirken, sodass es möglich ist, sie zu verwenden, ohne das VSWR zu sehr zu stören.

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  • k ist die relative Permittivität des Glases.
  • ϵ 0 ist die absolute Dielektrizitätskonstante des freien Raums (8,854 pF/m)

Die Reihensperrimpedanz von 13 Ohm könnte durch einen kleinen Wert der Reiheninduktivität herausgestimmt werden. Ich würde erwarten, dass es am besten funktioniert, wenn es sich am Rand des Fensters (und in der Nähe der Karosserie) befindet, da der Antennentyp ein Monopol ist und eine Art lokaler Grundebene benötigt wird, um am effektivsten zu sein. Mit anderen Worten erfordert die Verwendung einer kapazitiven Verbindung, dass die Basis der Antenne eine Platte des Kondensators ist.

Ich werde Spulen nicht ausschließen, die über das Glasfenster koppeln können, aber bei 2,5 GHz könnten diese anfangen, verlustreicher zu werden als ein kapazitiver Koppler.

Es hat auch noch andere Vorteile, die Antenne am Rand der Windschutzscheibe statt mittendrin zu haben ;-)
@psmears was sind sie (außer der, die ich aufgelistet habe)? Scheuen Sie sich nicht! Wir sind alle hier, um etwas zu lernen.
Sorry, das war als Scherz gedacht - ich meinte nur, dass man mit der Antenne am Rand auch besser sehen kann, wohin man fährt :-)
Danke für die Auskunft. Es ist zu diesem Zeitpunkt ein bisschen außerhalb meiner Liga, aber ich wickle meinen Kopf darum. Ist es also normal, einen Kondensator (oder ein Paar Induktoren) unmittelbar vor (und in Reihe mit) einer Antenne zu haben? Oder ist es einfach ein Mittel, um das Glas zu durchqueren? Es scheint so etwas zu sein, das das Verhalten des Hauptstromkreises erheblich beeinflussen würde.
Wenn Sie nach passenden Netzwerken zwischen Chips und WLAN-Antennen suchen, ist es nicht ungewöhnlich, Kondensatoren mit kleinem pF-Wert in Reihe zu sehen. Für WLAN-Frequenzen habe ich noch nie ein Paar gekoppelter Induktoren gesehen, und ich vermute, dass dies daran liegt, dass die Frequenz zu hoch ist, um eine solche effektive magnetische Kopplung zu erzielen.

Ich habe nie ganz verstanden, wie oder warum es funktioniert

Nun, es ist keine Zauberei ;-)

Eigentlich kann es entweder getan werden

magnetisch über gekoppelte Induktivitäten. Das ist wie ein Transformator ohne Magnetkern. Das kabellose Laden, wie es in einigen Mobiltelefonen verwendet wird, verwendet das gleiche Prinzip. Grundsätzlich erzeugt eine Spule ein Magnetfeld aus einem elektrischen Signal, das dann von einer zweiten Spule (auf der anderen Seite des Isolators, das kann ein beliebiger Isolator sein, einschließlich Luft oder Glas) aufgenommen wird. Die zweite Spule wandelt das Magnetfeld wieder in ein elektrisches Signal um.

oder

elektrisch unter Verwendung einer kondensatorähnlichen Struktur. Ein Kondensator besteht aus zwei elektrisch leitenden Platten mit einem Isolator (das kann ein beliebiger Isolator sein, einschließlich Luft oder Glas) dazwischen. Ein Kondensator ist eine niedrige Impedanz (bildet kein Hindernis) für Hochfrequenzsignale.

Für niedrigere Frequenzen bis etwa 200 MHz erwarte ich, dass die magnetische Kopplungsmethode verwendet wird. Für niedrige Frequenzen wäre ein sehr großer Kondensator (für die elektrische Kopplung) erforderlich, um effizient zu sein.

Für hohe Frequenzen über 200 MHz, also auch für WiFi-Signale, erwarte ich, dass die elektrische Kopplungsmethode verwendet wird. Hohe Frequenzen können nicht durch große Spulen wandern, was das magnetische Kopplungsverfahren schwierig macht.

Das Glas ist also im Grunde eine dielektrische Platte? Was ist mit dem Erdungsdraht / Geflecht / Leiter; Wie durchqueren beide Seiten des Stromkreises das Glas durch einen einzigen Punkt / eine Komponente / einen Kondensator?
Richtig, das Glas wäre das dielektrische Material des Kondensators. Es wird keine Masse an der Antenne geben, die Masse wird das Chassis des Autos sein, denke ich. Auch brauchen Sie nicht immer eine Masse, eine Antenne kann mit nur einem Anschluss funktionieren.
Ist das richtig? Seltsam, dass wir weiterhin relativ teures Koax mit negativem Geflechtmantel zum Außenleiter aller unserer Antennenanschlüsse führen. Die meisten von ihnen werden sogar mit speziellen Unterlegscheiben geliefert, die in ihre Montagefläche beißen, um einen starken Pfad zum Boden zu gewährleisten.
@ tjt263 es ist richtig. Wenn Sie ein einzelnes Kabel verlegen würden, würde es als längere Antenne fungieren und nicht als Möglichkeit, das Signal von der Antenne zu übertragen. Wenn es also ganz, ganz kurz ist, dh direkt an die Platine angeschlossen wird, dann funktioniert es. Aber das ist eine Sache für eine andere Frage.
Also im Grunde ist es eine 6-Fuß-Antenne; von der Mittelkonsole bis zum oberen Rand der Windschutzscheibe? Irgendetwas daran scheint nicht zu stimmen.
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