Pourquoi les antennes à tige de ferrite ne sont-elles pas utilisées en WiFi?

Cela a-t-il quelque chose à voir avec la faible coercivité de la ferrite douce, toujours pas assez basse aux fréquences gigahertz?

Vous voyez, je rassemble des antennes de récepteur à gain élevé et des antennes d'émetteur. L'espace est un problème. Donc, peut-être la même chose que les tiges de ferrite permettant aux mètres d'antenne et aux mètres de long d'être enroulés autour de ladite tige de ferrite de quelques centimètres de long, les tiges de ferrite le feront pour les antennes WiFi.

Ai-je tort? Si oui, sous quels aspects?

Les antennes à tige de ferrite étaient historiquement utilisées pour les récepteurs AM de diffusion. Ces signaux sont de l'ordre de 1 MHz, ce qui correspond à une longueur d'onde de l'ordre de 300 mètres. Un dipôle demi-onde à cette fréquence serait de l'ordre de 150 mètres de long. La très haute perméabilité de la ferrite permet de rendre cette antenne plus petite, au prix de certaines performances. C'est une forme de raccourcissement électrique .

Pour le Wi-Fi, les signaux sont autour de 2400 MHz ou 5000 MHz. Les dipôles demi-onde à ces fréquences sont d'environ 62 mm ou 30 mm. C'est suffisamment petit pour que même une antenne pleine grandeur ne soit généralement pas gênante. C'est pourquoi les équipements Wi-Fi ordinaires n'utilisent pas d'antennes à tige de ferrite: il n'y en a pas besoin.

Cependant, si vous fabriquez une antenne directionnelle, un réseau de telles antennes peut être gênant, et vous pouvez souhaiter un moyen de la réduire. En théorie, pourrait utiliser un matériau avec une perméabilité magnétique plus élevée, comme la ferrite. Cependant, vous auriez du mal à trouver un matériau adapté. Il faut une certaine quantité d'énergie pour inverser les domaines magnétiques dans un matériau ferromagnétique, et cette énergie est perdue sous forme de chaleur. Avec une fréquence croissante, ce flip se produit plus de fois par seconde, et donc la puissance totale de ces pertes devient plus élevée. Les pertes dues à ce mécanisme sont appelées pertes d'hystérésis.

Par conséquent, aux fréquences Wi-Fi, le matériau de ferrite utilisé pour une antenne AM ferait un très bon appareil de chauffage et une horrible antenne. Il existe des mélanges de ferrite modernes qui ont une perte plus faible aux fréquences micro-ondes, mais ils ont une perméabilité inférieure.

Cependant, si vous pouvez charger une antenne avec un matériau à haute perméabilité, la dualité suggère qu'il est possible de faire de même avec un matériau à haute permittivité .

En fait, ça l'est. Il existe des matériaux diélectriques avec des pertes acceptablement faibles aux fréquences micro-ondes. Ils ne sont même pas spécialement exotiques ou chers. Nous l'appelons plastique.

Je vous donnerais quelques références, mais je ne trouve pas de bonnes références canoniques gratuites en ligne. Il existe cependant de nombreux exemples et articles de recherche: recherchez "antenne à barreau diélectrique" et "charge diélectrique".

Le ferrite abandonne le fantôme comme un concentrateur utile de flux magnétique au-dessus de 100 MHz. Comme le WiFi fonctionne à 2,5 GHz, la ferrite n'est pas très utile. Si vous regardez la ferrite la plus haute fréquence que Fair-rite a à offrir, vous verrez ce graphique: -

La perméabilité est remarquable - seulement 16. La fréquence à laquelle les pertes résistives sont égales à la perméabilité - environ 400 MHz est également remarquable. Au-dessus de cette fréquence, la ferrite se comporte comme une perle de ferrite typique et supprime les signaux.