El análisis de la antena Raspberry Pi W revela un diseño inteligente

La vieja máxima es que si pagas por cacahuetes, obtienes un mono. Sin embargo, eso ya no es cierto: dispositivos como la Raspberry Pi W han demostrado que un dispositivo de $ 10 puede ser notablemente poderoso si está bien diseñado. Puede que no aprecie lo inteligente que es este diseño a veces, pero este excelente análisis de la antena Pi W de [Carl Turner, Senior RF Engineer at Laird Technology] podría ayudar a recordarle.

[Carl] usó algunos juguetes de lujo en su análisis, como la sala de pruebas de antenas de aspecto asombroso que usa su empleador para probar proyectos. Usó esto para medir dos cosas muy interesantes; el patrón de radiación de la antena y la eficiencia. En pocas palabras, la eficiencia mide la cantidad de energía que empuja a una antena se emite como radiación de RF. Siempre un poco perdido, pero descubrió que la antena Pi W tiene una eficiencia decente, con pérdidas de -3,5 dB en las frecuencias WiFi. Eso es tan bueno como las antenas de pie de su enrutador inalámbrico, pero recuerde que la antena WiFi en el Pi W es pequeña en comparación con ellos: es un pequeño punto en la PCB que se obtiene al eliminar varias capas de cobre, lo que crea que los ingenieros se denominan resonantes cámara. Esto lo convierte en una ingeniería notable, reduciendo el costo y utilizando las capas de cobre que ya están en la placa para crear la antena en lugar de agregar un nuevo componente.

El patrón de radiación del Pi W también es de interés. Dado que la antena está ubicada en el PCB junto a los puertos HDMI y USB, es de esperar que la señal sea mucho más fuerte en algunas direcciones que en otras. Y tendrías razón: parece que los blindajes metálicos de los dos puertos bloquean algunas de las señales de radio. Sin embargo, vale la pena recordar que las señales WiFi también rebotan mucho y otros factores pueden influir en la fuerza de una conexión.

Las últimas palabras del análisis de [Carl] debería ser algo que todos los piratas informáticos recuerden:

Siempre puede aprender cosas de proyectos e ingenieros inteligentes. La cantidad de esfuerzo y creatividad en esta computadora de $ 10 es impresionante, y los resultados hablan por sí mismos.

• jkxathome dice:

  Pero, ¿cómo resulta en comparación con la plantilla de PCB más utilizada (PIFA)? Esa es la verdadera pregunta, ¿deberíamos usar esto en lugar de PIFA?

  • Sheldon dice:

    El otro problema con el uso de este nuevo es, creo, porque está cubierto por patentes (lo autorizaron de "Proant"). Entonces, a menos que fuera significativamente mejor, no esperaría verlo aparecer en muchos dispositivos porque el estilo de F invertida es gratuito, que se elegiría en lugar de algo costoso.

• Adán dice:

  Es impresionante, pero para mí son aún más impresionantes las antenas de teléfonos móviles multibanda hechas solo con láminas de cobre correctamente cortadas y colocadas. En un teléfono 4G tienes 4-5 de ellos pegados aquí y allá y esta es una solución realmente barata lograda por un grupo de ingenieros.

  • Ø dice:

    Las antenas están integradas en el marco estructural interno del compacto Z3 de Sony.
    Y aquí hay un ejemplo que conozco por experiencia.

• elmesito dice:

  Está claro que los ingenieros aquí hicieron sus deberes, en este caso simulaciones del diseño antes de la fabricación.

  • Shannon dice:

    No solo se basarían en simulaciones, sino que examinarían muchos prototipos de los sistemas.

    • Telimektar dice:

      Sí, una buena tecnología de RF proyectada se trata de muchas simulaciones, prototipos y un poco de magia negra.

    • Garbz dice:

      De hecho, la ingeniería de RF es uno de los pocos campos en los que podemos simular con una precisión tan increíble que si necesita pasar por más de un prototipo, no ha hecho muy bien la simulación. La matemática detrás de esto, aunque intrincadamente solucionable a mano, es en realidad increíblemente simple y directamente factible en software. También es una de las razones por las que hay tantos proyectos de antenas para elegir, hay muy poco desperdicio de I + D.

      • Ingeniero de Backwoods dice:

        "De hecho, la ingeniería de RF es uno de los pocos campos en los que podemos simular con una precisión tan increíble que si necesita pasar por más de un prototipo, no ha realizado la simulación muy bien".

        Como ingeniero de RF de 32 años de carrera que ha diseñado antenas de HF de hasta 160 GHz, digo: SIN SENTIDO. No siempre tienes la capacidad de simular todo. No siempre tiene los parámetros de los materiales o dispositivos ubicados alrededor de su antena. Por supuesto, simulas todo lo que puedes, pero siempre apoyas la simulación con prototipos.

        Ni siquiera contrataría a un ingeniero de RF que hiciera la declaración que hiciste.

        • Mike R dice:

          ¿No es así? El "escándalo del iPhone Antennagate" por sí solo defiende su declaración.

        • jafinch78 dice:

          Solo puedo imaginar la diversión modelando las repeticiones de permutación y el efecto combinatorio ... especialmente con materiales que no tienen propiedades suficientemente detalladas especificadas en amplios rangos. Entonces existe una posible variación si las pruebas de calidad no son tan rígidas cuando hay especificaciones más detalladas y estándares más altos.

        • Megol dice:

          No vea cómo su afirmación es incompatible con la otra, si los materiales utilizados son bien conocidos. Pero luego no sabía nada sobre antenas o cosas de RF.

        • pabellón dice:

          Sí, diré +1 gratis. Lo siento, hombre, más o menos con software e ingenieros de EM que confiaban demasiado en él para comprar la línea "increíblemente precisa". Siempre hay algún factor que no tiene o no puede explicar.

• Brian Davis dice:

  Esto es un poco tonto, ¿puedo comprar este dispositivo para enchufar mi televisor y despedirme de los pagos por cable?

  • NiHaoMike dice:

    Puede usar Pi como HTPC, pero un Pi 3+ completo sería mejor y, sin embargo, bastante barato.

    • Joel dice:

      La mayoría de los fabricantes todavía recomiendan una red compatible para sus antenas, pero algunos chips modernos pueden tener la función de configuración equivalente en las secciones de salida. Estoy realmente impresionado con lo mucho que ha progresado la técnica te en los últimos años, ya que FR4 PCB todavía no es confiable para trabajar con más de 2cm ^ 2 sobre 1GHz.

      La mayoría de las personas aún enfocan sus proyectos a propósito y eliminan manualmente el cobre hasta que se configuran las placas de una fuente de suministro específica (se esperan algunas versiones). Hay varias cosas que pueden sacar un proyecto de las especificaciones, ya que incluso la carcasa de plástico puede cambiar la configuración. 😉

  • hrrdrricantgoogle dice:

    Esto suena un poco tonto, ¿puedo comprar este dispositivo para curar el cáncer?

    • jafinch78 dice:

      Tal vez si eso te ayuda a creer que puedes sobrevivir. La supervivencia requiere un requisito importante ... no morir. Así que haz todo lo que puedas para mantenerte con vida y tener una actitud mental positiva al pensar críticamente sobre lo que está sucediendo para que no te dejes seducir y te obligues a envenenarte más, porque la atención médica puede ser realmente corrupta. El Pi es más que un dispositivo para mantenerte ocupado si te esfuerzas, creo, aunque supongo que puede haber abundantes frecuencias o incluso sonidos positivos que ayudarán a los electroencefalogramas. Controle su higiene (trate de usar limpiadores naturales como vinagre, alcohol, yodo, etc.), agua, productos agrícolas para alimentos y medicamentos, para que no haya fuentes tóxicas. Tal vez una herramienta de recordatorio de Pi para comer sano y limpio y sano también porque los detergentes y limpiadores densos también pueden ser desagradables. Leí que una mala alimentación es la principal causa de que los ancianos se enfermen y mueran. Entonces, un calendario de Pi o una computadora para recordarle una tarea por hacer o incluso un sistema en papel es una gran idea.

• Olsen dice:

  ¡Los beneficios del trabajo genial!
  El diseño de antenas es arte negro, perdido por simples mortales como yo.

  • Arte dice:

    no hay magia negra solo buena ingeniería

• mj dice:

  El periódico electrónico sueco ETN publicó un artículo sobre el proyecto Proant hace algún tiempo:
  etn.se/index.php/nyheter/63274-ny-umeaantenn-i-senaste-raspberrykortet
  (lo siento, el artículo es sueco)

  El Pi 3B + también tiene un diseño Proant para banda dual, 2.4 y 5GHz.
  Sería interesante ver un análisis similar en paralelo para el diseño de dos bandas; ¿El soporte de 5GHz causa algún rendimiento en la banda de 2.4G?

• Un dron dice:

  Entonces, la estructura de la antena parece ser parte del PCB principal. ¿Significa esto que la Fundación RPi tiene que esforzarse mucho para garantizar que las características electromagnéticas del material de PCB coincidan no solo entre diferentes líneas de productos, sino también entre diferentes líneas de productos de diferentes fabricantes? De lo contrario, es posible que las comisiones de productos no cumplan con la aceptación típica de la (por ejemplo) FCC, y recuerde que parecen fabricar estas cosas tanto en el Reino Unido como en China. Para evitar este problema, muchos fabricantes utilizan "módulos RF" previamente aceptados con antenas. Pero quizás el control de calidad y los altos rendimientos de RP Foundation les permitan usar este enfoque de una manera rentable / de bajo riesgo en comparación con el uso de módulos de RF de terceros.

• mala ciencia dice:

  ¿Qué lo diferencia del batido grabado en la serie ESP8266-1? No he visto a RPI en persona en mucho tiempo. De alguna manera, los precios por los que puedo conseguirlos siempre parecen ser 3-5 veces más de lo que dicen vender. Más el costo de envío. De hecho, un vistazo rápido a eBay los muestra entre $ 25 y $ 49. Aún no veo los tableros de $ 5 y $ 10.

  • Anathae dice:

    Menos bienes raíces en PCB. Probablemente no lo vea en tableros de $ 5 o $ 10 además del Raspberry PI Zero W porque las personas que generan los otros tableros de menor costo encuentran que el espacio de tablero adicional cuesta menos que la licencia de cavidad resonante. El uso de este tipo particular de antena era casi incomprensible para la gente de rpi, ya que les permitía conectar WiFi y Bluetooth al factor de forma pi-zero. La "disputa" probablemente ocuparía demasiado espacio. Además, lo encuentro mucho más elegante.

• mía dice:

  Sería interesante ver un análisis similar de la pequeña antena de caja de metal en algunas placas esp32 nuevas, como la TTGO.