Posso costruire una fotocamera sensibile a 2,4 GHz?

Voglio costruire una camera oscura come un progetto artistico che produce foto di segnali WiFi. L'idea per ora è quella di costruire una gabbia di Faraday 125 cm x 125 cm x 125 cm (usando una sottile rete di rame) con un foro centrale (diametro di 12,5 cm) e piastre di rame a forma di disco 20 x 20 come sensori sul retro. Funzionerebbe affatto? La diffrazione nel foro distruggerebbe completamente l'immagine? Ci sono approcci alternativi immaginabili? Grazie.

Bene, ha il potenziale per funzionare. Dovresti rivestire l'interno con materiale assorbente RF, altrimenti le onde in arrivo rimbalzerebbero dappertutto.

L'uso di piastre di rame per rilevare la potenza RF probabilmente non è la migliore idea. Vorrei raccomandare l'uso di antenne wifi reali a tale scopo, ognuna collegata a un filtro passa-banda LNA e 2,4 GHz e un rivelatore a diodi o cristallo.

Un'altra opzione (probabilmente migliore) da considerare sarebbe una configurazione di array graduale. Questo è un po 'più complicato, ma non avresti bisogno della scatola o della schiuma assorbente RF. In questo caso, dovresti prendere una serie di antenne (diciamo, una griglia 4x4, 8x8 o 16x16) e collegarle a un set di dispositivi chiamati matrici Butler. Una matrice maggiordomo è un tipo di rete passante che forma il fascio. Questi dispositivi sono costituiti da accoppiatori ibridi e sfasatori disposti in modo tale da mappare distinti "raggi" dall'array a porte separate. Fondamentalmente, l'idea è che si comportano come un obiettivo, tranne per il fatto che la messa a fuoco viene eseguita DOPO che il segnale viene catturato dalle antenne. Per una griglia di antenne 4x4, ogni matrice di maggiordomo richiede 4 accoppiatori ibridi e occorrerebbero 8 matrici - 4 per orizzontale e 4 per verticale. Sei fortunato a lavorare a 2,4 GHz - è ' s è possibile costruire accoppiatori ibridi di dimensioni ragionevoli a quella frequenza solo in rame su una scheda di circuito, rendendo possibile costruire una matrice di maggiordomo completa su una singola scheda PC, senza componenti oltre ai connettori. Sarebbe possibile costruire matrici maggiordomo a 8 o 16 porte (doveva essere una potenza di 2), sebbene più grande fosse la matrice, più complicata diventa. Le uscite di questi sarebbero quindi passate attraverso LNA, filtri passa-banda a 2,4 GHz e rivelatori a diodi o cristalli. più diventa complicato. Le uscite di questi sarebbero quindi passate attraverso LNA, filtri passa-banda a 2,4 GHz e rivelatori a diodi o cristalli. più diventa complicato. Le uscite di questi sarebbero quindi passate attraverso LNA, filtri passa-banda a 2,4 GHz e rivelatori a diodi o cristalli.

Immagine dell'interconnessione dell'array butler per un array di antenne 8x8:

Potresti avere un po 'di fortuna con questo approccio che Greg Charvat dimostra usando un rivelatore radio a LED e una fotografia a lunga esposizione.

L'idea oscura è interessante, ma far sì che RF si comporti in questo modo suona ... un po 'pazzo ah! Sarebbe fantastico se si potesse spiegare e controllare tutte le ri-radiazioni e le riflessioni che probabilmente accaderebbero.

Se riesci a farlo funzionare, sicuramente farai il giro sui blog di hacking!

Sfortunatamente ti imbatterai in un limite in termini di diffrazione. Sappiamo che (almeno per i fori ottici ), la lunghezza focale ideale per un dato raggio del foro stenopeico sè s^2/λe la dimensione del punto a questa distanza è di circa0.6 s

Da questi, possiamo determinare che per una data risoluzione ncon un campo di vista "normale" (si pensi nalla larghezza o altezza dell'immagine in pixel), la lunghezza focale richiesta è circa 0.5 n^2 λe la dimensione del foro stenopeico sarà 1.3 n λ.

Per 2,4 GHz, la lunghezza d'onda è di circa 12,5 cm. Quindi, se vuoi anche un'immagine misera di 16 × 16, hai bisogno di una fotocamera con una lunghezza focale di 16 metri o 52 piedi!

Alla fine probabilmente finirai per il fatto che, a differenza della luce, possiamo facilmente leggere la fase delle onde radio in arrivo. Ma a quel punto stai progettando un'antenna, non una macchina fotografica!

La diffrazione attraverso un piccolo foro della lunghezza d'onda riempirà semplicemente l'area dietro di esso. Le lenti a foro stenopeico per la luce hanno lo stesso problema. La tua idea funzionerebbe se la ridimensionassi, dicessi che hai usato uno stadio di calcio con un tetto di metallo, fatto un buco di 10 x 10 m sul tetto e messo sensori sul campo. Non pratico.

Perché non prendere in considerazione una fotocamera a pixel singolo? utilizzare un'antenna parabolica wifi, scansionata meccanicamente in tutto l'ambiente, con una scheda wifi che registra la potenza del segnale ogni pochi gradi di movimento. Potresti tracciare questo sulla cima di una foto panoramica della scena, un po 'come il modo in cui le immagini radio e ottiche astronomiche sono sovrapposte.

Una parabola a due piedi ha una larghezza del fascio di circa 12 gradi a 2,4 GHz, quindi non sarà un'immagine molto nitida, ma questo è il limite fondamentale della fisica, che si applica a qualsiasi altro semplice design della fotocamera.

Volevo solo postare e menzionare che il suggerimento di @tomnexus è abbastanza praticabile.

Ho appena finito i primi test di un impianto simile. La mia configurazione utilizza una parabola satellitare con LNB, un cercatore satellitare (per captare l'intensità del segnale), un Arduino e un piccolo software su un PC.

Arduino controlla un paio di servi e legge l'intensità del segnale dal satfinder. Il PC dice ad Arduino dove puntare il piatto, quindi assembla le singole letture in una bitmap.

Questo è lo scanner:

Questa è la vista del cielo rivolto a sud da casa mia:

Puoi vedere tre satelliti in quella foto. Il guadagno era troppo alto, quindi non ci sono dettagli. In una foto normale lo chiameresti "sovraesposto". Notare che il guadagno è aumentato abbastanza da far riflettere un po 'qualcosa di visibile nell'angolo in basso a destra.

Questa è una vista dentro e fuori dal mio garage.

È difficile abbinare ciò che vedi nell'immagine a ciò che vede lo scanner. La parte a destra non assomiglia affatto alla vista ottica. C'è una fila di bidoni della spazzatura di fronte a una recinzione lì, ma la vista di scansione satellitare sembra strana. Penso che le linee verticali sul lato sinistro siano i bordi del muro e che la linea verticale nera davvero chiara provenga da uno spazio nel recinto.

Tra qualche giorno pubblicherò post con alcune mie domande su come migliorare la parte del cercatore satellitare. Ho appena attinto alla tensione che normalmente guida il misuratore. Funziona (ovviamente) ma ha una sorta di soglia che rende le aree più scure che diventano nere. Dovrò prima rintracciare il circuito.

Dovrebbe essere possibile costruire qualcosa del genere per 2,4 GHz usando un'antenna direzionale (forse un'antenna può essere pringles?) Con un paio di servi e un semplice rivelatore a diodi con amplificatore per la potenza del segnale.

Potrebbe anche essere possibile rilevare 2,4 GHz utilizzando l'impostazione del rivelatore satellitare. Se l'intera cosa ha abbastanza guadagno e tu sei abbastanza vicino, allora potrebbe captare abbastanza del segnale fuori banda per rilevare e misurare. Ci proverò anche io: qui ho la WLAN, quindi vale la pena dare un'occhiata.

Il rilevatore satellitare SF-95 che sto usando come rilevatore di potenza del segnale è valutato da 0,95 GHz a 2,4 GHz, quindi dovrebbe essere possibile collegare una cantenna WiFi direttamente ad esso.