¿Por qué no se utilizan antenas de varilla de ferrita en WiFi?

Históricamente, las antenas de varilla de ferrita se utilizaron para los receptores de AM de transmisión. Estas señales son de alrededor de 1 MHz, lo que corresponde a una longitud de onda del orden de 300 metros. Un dipolo de media onda a esta frecuencia tendría una longitud del orden de 150 metros. La altísima permeabilidad de la ferrita permite que esta antena se haga más pequeña, a costa de cierto rendimiento. Es una forma de manteca eléctrica .

Para Wi-Fi, las señales rondan los 2400 MHz o los 5000 MHz. Los dipolos de media onda en estas frecuencias tienen alrededor de 62 mm o 30 mm. Esto es lo suficientemente pequeño como para que incluso una antena de tamaño completo no sea un inconveniente. Es por eso que los equipos Wi-Fi ordinarios no usan antenas de varilla de ferrita: no hay necesidad de ellas.

Sin embargo, si está haciendo una antena direccional, un conjunto de antenas de este tipo puede ser un inconveniente y es posible que desee una forma de hacerlo más pequeño. En teoría, se podría utilizar un material con una mayor permeabilidad magnética, como la ferrita. Sin embargo, tendría dificultades para encontrar un material adecuado. Se necesita cierta cantidad de energía para voltear los dominios magnéticos en un material ferromagnético, y esta energía se pierde en forma de calor. Con el aumento de la frecuencia, este cambio ocurre más veces por segundo y, por lo tanto, la potencia total de estas pérdidas se vuelve mayor. Las pérdidas debidas a este mecanismo se denominan pérdidas por histéresis.

En consecuencia, en las frecuencias de Wi-Fi, el material de ferrita utilizado para una antena de AM sería un calentador muy bueno y una antena horrible. Hay mezclas de ferrita modernas que tienen una menor pérdida en las frecuencias de microondas, pero tienen una permeabilidad más baja.

Sin embargo, si puede cargar una antena con un material de alta permeabilidad, entonces la dualidad sugeriría que es posible hacer lo mismo con un material de alta permitividad .

De hecho, lo es. Existen materiales dieléctricos con pérdidas aceptablemente bajas a frecuencias de microondas. Ni siquiera son especialmente exóticos o caros. Lo llamamos plástico.

Te daría algunas referencias, pero no puedo encontrar ninguna referencia canónica buena, gratuita y en línea. Sin embargo, hay muchos ejemplos y trabajos de investigación: busque "antena de varilla dieléctrica" ​​y "carga dieléctrica".

La ferrita se rinde como un concentrador útil de flujo magnético por encima de 100 MHz. Como WiFi funciona a 2,5 GHz, la ferrita no es muy útil. Si observa la ferrita de frecuencia más alta que Fair-rite tiene para ofrecer, verá este gráfico: -

Notable es la permeabilidad: solo 16. También es notable la frecuencia a la que las pérdidas resistivas igualan la permeabilidad, alrededor de 400 MHz. Por encima de esta frecuencia, la ferrita se comporta como una perla de ferrita típica y suprime las señales.