Perché le antenne con asta di ferrite non vengono utilizzate nel WiFi?

Ha qualcosa a che fare con la bassa coercività della ferrite dolce, ancora non abbastanza bassa alle frequenze di gigahertz?

Vedi, sto mettendo insieme antenne riceventi ad alto guadagno e antenne trasmittenti. Lo spazio è un problema. Quindi forse lo stesso delle aste di ferrite che consentono di avvolgere i metri di antenna e i metri di lunghezza intorno a detta asta di ferrite solo pochi pollici di lunghezza, le aste di ferrite lo faranno per le antenne WiFi.

Ho sbagliato? In tal caso, in quali aspetti?

Le antenne ad asta di ferrite sono state storicamente utilizzate per i ricevitori AM trasmessi. Questi segnali sono intorno a 1 MHz, che corrisponde a una lunghezza d'onda dell'ordine di 300 metri. Un dipolo a semionda a questa frequenza sarebbe lungo circa 150 metri. L'altissima permeabilità della ferrite consente di ridurre questa antenna a scapito di alcune prestazioni. È una forma di accorciamento elettrico .

Per il Wi-Fi, i segnali sono intorno a 2400 MHz o 5000 MHz. Dipoli a semionda a queste frequenze sono circa 62 mm o 30 mm. Questo è abbastanza piccolo che anche un'antenna di dimensioni standard non è di solito scomoda. Ecco perché i normali dispositivi Wi-Fi non usano antenne con asta di ferrite: non ce n'è bisogno.

Tuttavia, se stai realizzando un'antenna direzionale, una serie di tali antenne potrebbe essere scomoda e potresti voler un modo per ridurla. In teoria, potrebbe utilizzare un materiale con una permeabilità magnetica più elevata, come la ferrite. Tuttavia, avresti difficoltà a trovare un materiale adatto. Ci vuole una certa quantità di energia per capovolgere i domini magnetici in un materiale ferromagnetico e questa energia viene persa come calore. Con l'aumentare della frequenza questo capovolgimento si verifica più volte al secondo e quindi la potenza totale di queste perdite aumenta. Le perdite dovute a questo meccanismo sono chiamate perdite di isteresi.

Di conseguenza, alle frequenze Wi-Fi il materiale di ferrite utilizzato per un'antenna AM sarebbe un ottimo riscaldatore e un'antenna orribile. Esistono moderne miscele di ferrite che hanno una minore perdita alle frequenze delle microonde, ma hanno una bassa permeabilità.

Tuttavia, se è possibile caricare un'antenna con un materiale ad alta permeabilità, la dualità suggerirebbe che è possibile fare lo stesso con un materiale ad alta permittività .

In effetti lo è. Esistono materiali dielettrici con perdite accettabilmente basse alle frequenze delle microonde. Non sono nemmeno particolarmente esotici o costosi. Lo chiamiamo plastica.

Ti darei alcuni riferimenti, ma non riesco a trovare riferimenti canonici online gratuiti. Ci sono molti esempi e documenti di ricerca: ricerca "antenna dielettrica a stelo" e "caricamento dielettrico".

Il tipo di ferrite rinuncia al fantasma come un utile concentratore di flusso magnetico sopra i 100 MHz. Dato che il WiFi funziona a 2,5 GHz, la ferrite non è molto utile. Se guardi la più alta frequenza che la ferrite Fair-rite ha da offrire, vedrai questo grafico:

Notevole è la permeabilità - solo 16. Notevole anche la frequenza con cui le perdite resistive equivalgono alla permeabilità - circa 400MHz. Al di sopra di questa frequenza la ferrite si comporta come una tipica perlina di ferrite e sopprime i segnali.