Antena WiFi a través de vidrio

Solía ​​instalar muchas radios UHF en el automóvil y kits de teléfonos celulares manos libres. Trabajé principalmente en camiones y vehículos utilitarios comerciales equipados con barras de toro, sobre las cuales montaría una antena grande, voluminosa y de alta ganancia. Alternativamente, se podría montar un soporte directamente en el chasis debajo del capó (lo que a menudo significaba cortar / perforar). El cable coaxial correría desde el nuevo dispositivo dentro de la cabina, a través del compartimento del motor y hacia la base de la antena.

Pero de vez en cuando obtenía un ejecutivo elegante con un nuevo y lujoso sedán de lujo, y usaba una antena de vidrio discreta relativamente discreta. El cable pasa por debajo del tablero y sube el pilar (debajo de la tapicería o la moldura de plástico) en el lado del pasajero, y sale cerca de la parte superior del parabrisas. El cable se atornilla en una pequeña caja / panel negro, un lado del cual se adhiere directamente a la superficie interior del vidrio. En la base del mástil de antena real hay un panel adhesivo similar que se monta en la superficie exterior del vidrio, directamente encima del primero.

Nunca entendí completamente cómo o por qué funcionaba, pero esencialmente la señal podía fluir a través del cristal. Mi pregunta es: ¿se puede adoptar esta misma técnica para antenas WiFi de 2.4GHz y / o 5GHz?

Placas de condensador paralelas de 25 mm por 25 mm separadas por 4 mm de vidrio con una permitividad relativa de 4 darían una capacidad de acoplamiento de aproximadamente 5 pF. Esa capacitancia está en serie con una señal de antena y a 2.5 GHz, actuaría como una impedancia de bloqueo de aproximadamente 13 ohmios, por lo que es factible que pueda usarse sin interrumpir demasiado el VSWR.

• k es la permitividad relativa del vidrio.
• $\epsilon_0$

La impedancia de bloqueo de la serie de 13 ohmios podría desactivarse mediante un pequeño valor de inductancia en serie. Esperaría que funcione mejor cuando se encuentra en el borde de la ventana (y cerca de la carrocería del automóvil) porque el tipo de antena es un monopolo y necesita alguna forma de plano de tierra local para ser más efectivo. En otras palabras, el uso de una conexión capacitiva requiere que la base de la antena sea una placa del condensador.

No voy a descartar bobinas que se pueden acoplar a través de la ventana de vidrio pero, a 2.5 GHz, estas podrían comenzar a perder más que un acoplador capacitivo.

Nunca entendí completamente cómo o por qué funcionó

Bueno, no es mágico ;-)

En realidad se puede hacer

utilizando magnéticamente inductores acoplados. Esto es como un transformador sin núcleo magnético. La carga inalámbrica utilizada en algunos teléfonos móviles utiliza el mismo principio. Básicamente, una bobina crea un campo magnético a partir de una señal eléctrica que luego es recogida por una segunda bobina (en el otro lado del aislador, que puede ser cualquier aislante, incluido aire o vidrio). La segunda bobina convierte el campo magnético en una señal eléctrica.

o

utilizando eléctricamente un condensador como estructura. Un condensador consta de dos placas conductoras de electricidad con un aislante (que puede ser cualquier aislante, incluido aire o vidrio) en el medio. Un condensador es una baja impedancia (no forma un obstáculo) para señales de alta frecuencia.

Para frecuencias más bajas de hasta 200 MHz más o menos, espero que se utilice el método de acoplamiento magnético. Para frecuencias bajas se necesitaría un condensador muy grande (para el acoplamiento eléctrico) para ser eficiente.

Para altas frecuencias superiores a 200 MHz, por lo que incluye señales WiFi, espero que se utilice el método de acoplamiento eléctrico. Las altas frecuencias no pueden viajar a través de bobinas grandes, lo que dificulta el método de acoplamiento magnético.