是否有像热像仪这样的RF查看器?


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所以我知道热像仪已经出售。警察/消防队一直在使用它们。您将手持的小黑匣子对准灌木丛,可以查看是否有生物居住在其中或燃烧区,并查看热点在哪里。

是否有将对RF信号执行相同操作的设备?高达2.4GHz的VHF我一直认为这将有助于在敏感环境中定位RF噪声。


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这就是射电望远镜。
Peter G.

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或无源相控阵雷达。
克里斯·斯特拉顿

Answers:


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因此,我感到非常有趣的是,直到现在,所有答案似乎都以1900年前的无线电技术为依据。为了高效地考虑便携式或合理大小的无线电成像技术,您必须有所不同。

接收电磁波的方法是产生一种不透明并且对波长吸收的材料。然后,应将吸收的波转换成要测量的电信号。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,您需要做的是制造一种相对导电的散装材料,该材料对于您的特定波长是不透明的,并且该波长的所有入射到该材料上的光都有(大量)机会产生电子。

射频的波长要长得多,因此能量要低得多。能量与波长成反比关系,所以就像安迪所说:能量减少了3亿倍。即使您向电子的价带上发射极高的辐射能密度,这也不足以将电子激发出原子的价带。吸收这些光子没问题,诀窍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来吸收它的材料是一个谬论。例如,尽管水分子小很多个数量级,但它们却非常擅长吸收无线电波。

最简单,最直观的方法是采用长度恰好一个波长的天线。该天线将纯粹对电磁波的电磁成分(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,并从感应的磁场中产生电流。天线具有确切的波长,它会谐振并会从这些光子中产生最大的信号。这是极其基础的物理学。

但是,您不必一直将光子看成是波。它们的行为仍然像粒子,即使表面小得多,您也可以“捕捉”粒子。实现此目的的一种方法是创建一个天线,入射波将在该天线上反弹大约两次,从而有效地增加路径长度,直到它接近光子的波长为止。这样,您仍然可以获得与天线相同的吸收和共振磁性能,但物理尺寸要小得多。这些是我们当今在移动电话中使用的天线,俗称“分形天线”(形状是从分形派生的,以最大化入射辐射所有方向的路径长度)。

但这仍然不是您可以得到的最小探测器。可以主动调整一小块吸收剂材料,并且可以使其沿一个特定方向吸收。这样,只有从相对较小的立体角发出的光子才会被吸收到检测器中。再次通过共振完成-大约在光频率处的共振电路连接到不透射线的导电材料,并且当入射辐射时,共振点将移动,表明已接收。

所有这些都意味着,就像许多人会想到的那样,没有必要使用庞大的传感器来“查看”无线电波。但是,传感器永远不会像可见光成像传感器那样小。即使您可以“欺骗”正常的光学定律,并且使用较小的光学器件具有比Airy期望的更小的视角,但辐射中的能量严重限制了您对长波长成像的能力。您将需要极长时间的曝光,因此绝对不可能每秒获得多个帧。就目前的情况而言,采用最好的探测器技术,我们正在谈论的是使用像桌子一样大小的探测器进行曝光的小时或数日,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,但我知道在这一领域尚无研究。

回到您的实际问题:还没有商用设备可以满足您的需求。不过,这方面已有研究,直到我们拥有这样的设备,时间不会太长。然而,随着相控阵和电话中“成像”天线的出现,手机也将能够进行RF成像也不会很快。


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你说的一切都是真的。但是,这些都没有特别涵盖方向性,这是最大的障碍。
伊格纳西奥·巴斯克斯

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@ IgnacioVazquez-Abrams:是的,是的。我有点停下来了。如今,可以通过相差测量或各向异性共振来改善方向性,但是即使您可以获得比合成孔径所能提供的更好的角度分辨率,但您仍在每个“像素”上查看多个立体角。关于如何提高灵敏度向量,我没有答案。
user36129 2013年

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如果您有一袋沙子,并将其均匀地铺在地板上,则可以用手指在其中绘制形状,并从中制成复杂的沙堡。那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-等于毫米的千分之一。

1GHz的波长大约是300mm-600,000倍。


被动声音无法实现成像吗?它不一定像照相机一样,但已完成。
Scott Seidman

@ScottSeidman:蝙蝠使用声纳成像,这是有效的,因为波长约为1毫米。重要的不是频率,而是波长。
MSalters

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正确,这是小波长提供的空间定义。还要考虑一条公路隧道-如果您的汽车收音机调至AM频段,则进入隧道的第二秒钟,音乐就会消失,并被噪音和火花塞噪音所取代。在VHF,您可以在音乐消失之前走得更远。AM约为1MHz,其波长为300m,而100MHz(VHF)的波长为3m。蝙蝠可以“听到” 100kHz的声波,它们的波长约为4mm。
安迪(aka Andy)

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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。


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准确地说:这适用于成像传感器,这正是相机中所需要的。较小的传感器可以检测到辐射-检测高压线路的50 Hz磁场显然不需要6000 km大的传感器-但是这样的小传感器无法形成图像。
MSalters 2013年

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可以使用万向节上的定向天线和SDR在家里完成此操作。

它不是便携式且速度不快,但是您可以自己构建它,并且这个特定的项目是开源的,因此您基本上可以按照说明进行操作。

建立可以看到Wifi的相机| 第三部分成功!

TUM的一个小组也使用放射全息术实现了这一目标。在此处查看他们的幻灯片(其论文可在线免费获得:Wifi Radiation 2016全息术,P。Holl)。

Wi-Fi辐射全息图

这是非常有趣的工作,并且比第一种方法要快得多。


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他们的设备运行异常缓慢,并且生成了大量数据,其中大部分数据都被丢弃了。主要问题是它们捕获功率电平的方法。他们使用的8位采样意味着他们必须使用大量平均才能解决较小的变化。他们通过收集几GB的原始数据并进行后处理来做到这一点。这将会是远远更有效地使用更好的接收器,并与每个样本更多位数字化仪。
JRE

...而螺旋天线的使用是完全疯狂的。显然,作者对天线设计或理论没有最模糊的想法。为了查明无线电源,您需要一个波束宽度非常窄的抛物线或贴片天线。(螺旋天线用于圆极化辐射,而Wifi则不使用。)
not2qubit

的确是这样,但是即使设计不理想,结果数据仍是清晰的wifi照明图像,可以说明热点和反射表面的位置。我敢肯定,一种更复杂的方法可以产生更快,更详细,噪音更少的结果。
Nate Gardner

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我想象的方式是为每个像素配备足够的频谱分析仪。假设您要1080p分辨率,则每个像素要使用大约一百万个频谱分析仪。比起您需要拥有一百万个天线。当然,这在规模上是巨大的,但在理论上是可行的。

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