サーモカメラのようなRFビューアーはありますか?


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サーモカメラが売られていることは知っています。警察/消防は常にそれらを使用しています。小さな手持ちのブラックボックスを茂みに向けると、そこに生き物がいるのか、火傷地帯にいるのか、ホットスポットがどこにあるのかがわかります。

RF信号に対して同じことを行うデバイスはありますか?2.4GHzまでのVHF私は、敏感な環境でRFノイズを見つけるのに非常に役立つだろうと考えていました。


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それは電波望遠鏡と呼ばれています。
ピーターG.

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または、パッシブフェイズドアレイレーダー。
クリスストラットン

回答:


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ですから、これまでのすべての答えが1900年代以前の無線技術の観点から考えているように思えることは非常に興味深いと思います。ポータブルまたは適度なサイズの無線イメージング技術について生産的に考えるためには、少し違った考え方をしなければなりません。

電磁波を受信する方法は、不透明で波長を吸収する材料を生成することです。次に、吸収された波を測定する電気信号に変換する必要があります。これを行うには、かなりの数の方法があります。たとえば、可視光の場合、特定の結晶構造の電子を励起するのに十分なエネルギーが単一光子に含まれています。したがって、あなたがする必要があるのは、特定の波長に対して不透明な比較的導電性のバルク材料を作ることであり、材料に当たるその波長のすべての光は、電子を生成する可能性があります。

無線周波数ははるかに長い波長であり、ひいてははるかに低いエネルギーです。アンディが言ったように、エネルギーと波長は反比例の関係にあります:3億倍少ないエネルギー。これは、非常に高い放射エネルギー密度を投じたとしても、原子の価電子帯から電子を励起するには十分ではありません。これらの光子を吸収することは問題ありません。トリックは、光子を電気信号に変換する方法にあります。

ところで、それを吸収するには波長より物理的に大きい材料が必要であるというのは誤りです。たとえば、水分子は電波の吸収に非常に優れていますが、電波分子は何桁も小さくなっています。

最も簡単で直感的な方法は、ちょうど1波長のアンテナを使用することです。このアンテナは、電磁波の磁気成分(両方とも同じ波長を持つ)に純粋に反応し、アンテナは高インピーダンスインダクタとして反応し、誘導される磁場から電流を生成します。アンテナは正確に波長を持ち、共振し、これらの光子から可能な最大の信号を作成します。これは非常に基本的な物理学です。

ただし、光子を常に波として見る必要はありません。それらはまだ粒子のように振る舞い、あなたははるかに小さい表面を持っていても、粒子を「キャッチ」することができます。これを行う1つの方法は、入射波が数回跳ね返るアンテナを作成し、光子の波長程度になるまで経路長を効果的に長くすることです。この方法では、アンテナと同じ吸収および共鳴磁気特性を取得できますが、物理サイズははるかに小さくなります。これらは現在、携帯電話で使用されているアンテナで、通称「フラクタルアンテナ」として知られています(形状は、入射放射のすべての方向の経路長を最大化するためにフラクタルから導出されます)。

しかし、これはまだ検出器を入手できる最小のものではありません。吸収材料の非常に小さな部分を積極的に調整することが可能であり、特定の一方向に吸収材料を作ることができます。そのようにして、比較的小さな立体角から発する光子のみが検出器に吸収されます。これは再び共振で行われます-ほぼ光の周波数の共振回路が導電性の放射線不透過性材料に接続され、放射線が入射すると、共振点がシフトし、受信を示します。

これはすべて、多くの人が考えるように、電波を「見る」ために巨大なセンサーを持つ必要がないことを意味します。ただし、センサーが可視光イメージングセンサーほど小さくなることはありません。通常の光学法則を「ごまかす」ことができ、エアリーから期待するよりも小さな光学でより小さな視野角を持つことができますが、放射のエネルギー量は長波長をうまく撮像できるかどうかを厳しく制限します。非常に長時間の露出が必要になります。1秒あたり複数のフレームを取得することは絶対に不可能です。現時点では、最高の検出器技術を使用して、真に携帯可能なラジオイメージングセンサーは言うまでもなく、テーブルサイズの検出器で数時間または数日間曝されていることを話します。おそらく超伝導材料がこれを改善する可能性がありますが、この分野での研究はありません。

実際の質問に戻ると、あなたが望むことをする商用デバイスはまだありません。しかし、この分野での研究はありますが、そのようなデバイスを手に入れるまで、それほど長くはかかりません。ただし、携帯電話でフェーズドアレイが登場し、本質的に「イメージング」アンテナが携帯電話に搭載されると、RFイメージングが可能になります。


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あなたが言ったことはすべて真実です。しかし、方向性を特にカバーするものはありません。これは最大のハードルです。
イグナシオバスケス-アブラムス

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@ IgnacioVazquez-Abrams:ええ、それは本当です。その時点でやめました。方向性は、今日では位相差測定または異方性共鳴のいずれかで改善することができますが、合成開口が与えるよりも優れた角度分解能を得ることができても、「ピクセル」ごとに複数の立体角を見ています。その感度のベクトルを改善する方法についての答えはありません。
user36129

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砂の袋を床に均等に広げた場合、指で形を描き、そこから複雑な砂の城を作ることができます。それが私の可視光の例えです。VHF / UHFの例えは、サッカースタジアムほどの大きさの砂粒です。

緑(色)の波長は約500ナノメートルです。これは、1000分の1ミリメートルの半分です。

1GHzの波長は約300mm-600,000倍です。


パッシブサウンドでイメージングを達成できないのですか?必ずしもカメラのようなものではありませんが、完成しています。
スコットサイドマン

@ScottSeidman:コウモリはソナーイメージングを使用しますが、これは波長が〜1 mmなので動作します。重要なのは周波数ではなく、波長です。
–MSalters

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正しい、それは小さな波長が提供する空間の定義です。道路トンネルも検討してください。カーラジオがAMバンドにチューニングされている場合、トンネルに入るとすぐに音楽が消え、ノイズとスパークプラグノイズに置き換えられます。VHFでは、音楽が消える前にトンネルをさらに深く進むことができます。AMは約1MHzで、波長は300mですが、100MHz(VHF)の波長は3mです。コウモリは100kHzの音波を「聞く」ことができ、これらは約4mmの波長を持っています。
アンディ別名

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放射線の波長が長いほど、それを検出するために必要なセンサーが大きくなります。ミリ波から始まる波長の電波は、同じ方法で検出するには大きすぎるセンサーを必要とします。


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正確には、これはイメージングセンサーに適用されます。これは、カメラに必要なものです。より小さなセンサーは放射線を検出できます-高電圧線の50 Hzのフィールドを検出するには、明らかに6000 kmの大きなセンサーは必要ありませんが、そのような小さなセンサーは画像を形成できません。
MSalters

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これは、ジンバルの指向性アンテナとSDRを使用して自宅で行うことができます。

移植性がなく、高速でもありませんが、自分でビルドすることができ、この特定のプロジェクトはオープンソースです。したがって、基本的に指示に従って開始できます。

Wifiを見ることができるカメラの構築| パート3成功!

TUMのグループもラジオホログラフィーを使用してこれを達成しました。こちらのスライドショーをご覧ください(彼らの論文はオンラインで無料で入手できます:Holography of Wifi Radiation 2016、P. Holl)。

Wi-Fi放射のホログラフィー

これは非常に興味深い作業であり、最初のアプローチよりもはるかに高速です。


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それらのリグはめちゃくちゃ遅く、大量のデータを生成します-そのほとんどは破棄されます。主な問題は、電力レベルをキャプチャする方法です。彼らが使用する8ビットのサンプリングは、小さな変動を解決するために多くの平均化を使用しなければならないことを意味します。彼らは、数ギガバイトの生データを収集し、後処理することによってそれを行います。より良いレシーバーと、サンプルあたりのビット数が多いデジタイザーを使用する方がはるかに効率的です。
JRE

...そして、そのヘリカルアンテナの使用は完全に狂っています。明らかに、著者は、アンテナの設計や理論についての微妙な考えを持っていません。無線ソースを正確に特定するには、非常に狭いビーム幅の放物線アンテナまたはパッチアンテナが必要です。(ヘリカルアンテナは円偏波放射に使用され、Wifiには使用されません。)
not2qubit

それは事実ですが、最適な設計ではなくても、結果として得られるデータは、ホットスポットと反射面の位置を示すwifi照明の鮮明な画像でした。より洗練されたアプローチが、より高速で、より詳細で、ノイズの少ない結果を生成できると確信しています。
ネイトガードナー

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私がこれを想像したのは、各ピクセルに十分なスペクトルアナライザーを用意することです。1080pの解像度が必要な場合、各ピクセルに約100万個のスペクトルアナライザーを使用します。100万個のアンテナが必要になるよりも。確かに、これはサイズは巨大ですが、理論上は機能します。

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