有像热像仪这样的射频查看器吗?

电器工程 传感器 射频
2022-01-20 12:54:40

所以我知道热像仪已经卖了。警察/消防一直在使用它们。你把你的小黑匣子指向灌木丛,你可以看到那里或燃烧区是否有生物,看看热点在哪里。

是否有可以对射频信号执行相同操作的设备?高达 2.4GHz 的 VHF 我认为这将有助于在敏感环境中定位射频噪声。

4个回答

所以我觉得非常有趣的是,到目前为止所有的答案似乎都是从 1900 年代之前的无线电技术的角度来考虑的。为了有效地考虑便携式或尺寸合理的无线电成像技术,您必须有所不同。

接收电磁波的方法是生产一种不透明且对波长具有吸收性的材料。然后,应将吸收的波转换为待测量的电信号。有很多方法可以做到这一点:例如,在可见光下,单个光子具有足够的能量来激发某些晶体结构中的电子。因此,您需要做的就是制造一种相对导电的块状材料,该材料对您的特定波长不透明,并且该波长的所有光撞击该材料将有(很大)机会产生电子。

无线电频率的波长要长得多,而且其能量要低得多。能量和波长是成反比关系,所以就像安迪说的:少了3亿倍的能量。这还不足以将电子激发出原子的价带,即使你会向它抛出极高的辐射能量密度。吸收这些光子是没有问题的,关键在于如何将光子转换为电信号。

顺便说一句,您需要一种物理上大于波长的材料来吸收它,这是一种谬论。例如,水分子非常擅长吸收无线电波,尽管它们要小很多数量级。

最简单、最直观的方法是使用正好是一个波长长度的天线。该天线将纯粹对电磁波的磁性成分(两者具有相同的波长)起反应,并且天线将作为高阻抗电感器起反应,从感应的磁场中产生电流。天线具有精确的波长,它是谐振的,并且会从这些光子产生最大可能的信号。这是非常基础的物理学。

但是,您不需要一直将光子视为波。它们仍然表现得像粒子,即使你有一个小得多的表面,你也能“抓住”一个。做到这一点的一种方法是创建一个天线,入射波将在该天线上反弹几次,有效地增加路径长度,直到它大约是光子的波长。这样,您仍然可以获得与天线相同的吸收和共振磁特性,但物理尺寸要小得多。这些是我们现在在手机中使用的天线,俗称“分形天线”(形状源自分形,以最大化所有方向的入射辐射的路径长度)。

但这仍然不是您可以获得的最小探测器。可以主动调整一小块吸收材料,并且可以使其在一个特定方向上具有吸收性。这样,只有从相对较小的立体角发出的光子才会被吸收到探测器中。这又是通过共振来完成的——大约是光频率的共振电路连接到不透射线的导电材料,当辐射入射时,共振点将移动,表明接收。

这一切都意味着,正如许多人所认为的那样,没有必要拥有巨大的传感器来“查看”无线电波。然而,传感器永远不会像可见光成像传感器那么小。即使您可以“欺骗”正常的光学定律,并且具有比 Airy 所期望的更小的光学元件的视角,但辐射中的能量严重限制了您对长波长成像的能力。您将需要非常长时间的曝光,绝对不可能每秒获得多帧。就目前而言,使用我们拥有的最好的探测器技术,我们谈论的是使用桌子大小的探测器进行数小时或数天的曝光,更不用说真正的便携式无线电成像传感器了。超导材料可能会改善这一点,但我知道这方面没有研究。

回到您的实际问题:目前还没有商业设备可以满足您的需求。不过,这方面有研究,不久我们就会有这样的设备。然而,随着相控阵的出现和手机中基本上“成像”天线的出现,您的手机也将能够进行射频成像。

如果你有一袋沙子,将它均匀地铺在地板上,你可以用手指在里面画出形状,然后用它制作错综复杂的沙堡。这是我对可见光的类比。VHF/UHF 的类比是足球场大小的沙粒。

绿色(颜色)的波长约为 500 纳米——即千分之一毫米的一半。

1GHz 的波长约为 300 毫米 - 大 600,000 倍。

辐射的波长越长,检测它所需的传感器就越大。波长从毫米开始的无线电波需要太大的传感器才能以相同的方式进行检测。

这可以通过在云台和 SDR 上使用定向天线在家中完成。

它不可移植且速度不快,但您可以自己构建它,并且这个特定项目是开源的,因此您基本上可以按照说明开始。

构建一个可以看到 Wifi 的摄像头 | 第 3 部分 成功!

TUM 的一个小组也使用无线电全息技术实现了这一目标。在此处查看他们的幻灯片(他们的论文可免费在线获得:2016 年 Wifi 辐射全息图,P. Holl)。

Wi-fi 辐射全息图

这是非常有趣的工作,而且比第一种方法快得多。