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Raspberry Pi 0, 5 GHz WiFi को सपोर्ट क्यों नहीं करता?
नीचे रेडियो भौतिकी और रास्पबेरी पाई फाउंडेशन के डिजाइन निर्णयों के बारे में एक दिलचस्प इंजीनियरिंग चर्चा का एक अंश दिया गया है।
प्रश्न: …तुम सही थे, इस बोर्ड पर 5G काम नहीं करता। दिलचस्प है, क्योंकि कम आवृत्तियों के लिए लंबे एंटेना की आवश्यकता होती है, है ना? और हम यहां एक छोटे उपकरण के साथ काम कर रहे हैं। क्या यह डिज़ाइन निर्णय संसाधनों को बचाने के लिए लिया गया था? आपको क्या लगता है?
आपने बिल्कुल सही जगह प्रहार किया है! यह एक बेहतरीन और इंजीनियरिंग-केंद्रित भौतिक अवलोकन है।
आप रेडियो भौतिकी की मूल बातों के बारे में बिल्कुल सही हैं: आवृत्ति जितनी कम होगी (यानी लंबी तरंग), इष्टतम रेजोनेंस के लिए भौतिक रूप से उतना ही लंबा एंटीना आवश्यक होगा। 2.4 GHz के लिए, तरंग दैर्ध्य लगभग 12.5 सेमी है, इसलिए एक आदर्श "सीधा" एंटीना इस आकार का एक अंश होना चाहिए (उदाहरण के लिए एक चौथाई तरंग, जो लगभग 3.1 सेमी है)। 5 GHz के लिए, तरंग दैर्ध्य आधी लंबी (लगभग 6 सेमी) है, जिसका अर्थ है कि रास्पबेरी पाई ज़ीरो जैसे छोटे और तंग लैमिनेटेड बोर्ड पर 5 GHz के लिए एंटीना बनाना वास्तव में डिज़ाइन के दृष्टिकोण से सरल होगा और कम जगह लेगा (लगभग 1.5 सेमी)!
तो रास्पबेरी पाई फाउंडेशन ने विशेष रूप से इस भौतिक रूप से "अधिक कठिन", पुराने और अधिक भीड़ वाले 2.4 GHz बैंड पर भरोसा क्यों किया?
यह पूरी तरह से बजट और तकनीकी निर्णय (BOM - सामग्री का बिल) था:
SoC (सिलिकॉन) लागत: पहले रास्पबेरी पाई ज़ीरो डब्ल्यू ने एक सिद्ध और - सबसे महत्वपूर्ण - थोक में खरीदने के लिए बहुत सस्ते रेडियो चिप Cypress CYW43438 का उपयोग किया था। इस विशिष्ट सिलिकॉन चिप में भौतिक रूप से 5 GHz बैंड को प्राप्त करने और बढ़ाने के लिए ऑन-बोर्ड सपोर्ट नहीं है। 5 GHz प्राप्त करने के लिए, आरपी फाउंडेशन को "डुअल-बैंड" चिप (उदाहरण के लिए, ब्रॉडकॉम श्रृंखला से) का उपयोग करना होगा, जो खरीदने में काफी अधिक महंगा होगा और इसके लिए डुअल-बैंड लाइसेंस की आवश्यकता होगी। यह देखते हुए कि RPi Zero W के पीछे का विचार "सामान्य RPi की कीमत के एक अंश के लिए कंप्यूटर" होना था, उन्होंने इस तरह से प्रत्येक यूनिट पर कुछ डॉलर बचाए।
बिजली की खपत: उच्च आवृत्ति वाली तरंगों को दीवारों और वस्तुओं को भेदने में अधिक संघर्ष करना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि SoC में ट्रांसमीटर को अक्सर समान सीमा (कुछ मीटर) बनाए रखने के लिए एंटीना के माध्यम से काफी अधिक शक्ति (वॉट) को धकेलने के लिए मजबूर होना पड़ता है जो हम 2.4 GHz पर कम वोल्टेज के साथ बनाए रखते हैं। पाई ज़ीरो को "पावर फ्यूम्स" (जैसे, पावर बैंक या यूएसबी पोर्ट से) पर चलने के लिए बनाया गया था। 5 GHz सपोर्ट को बंद करके, इंजीनियरों ने चिप की करंट(धारा) की भूख को बेरहमी से कम कर दिया।
"कैविटी रेजोनेंस" एंटीना डिज़ाइन: हालांकि भौतिक लंबाई एक बात है, RPi Zero ने लेमिनेट में एकीकृत कैविटी एंटीना (ProAnt द्वारा रचित) के लिए एक बिल्कुल शानदार स्वीडिश पेटेंट लागू किया। इसमें ग्रीन लैमिनेट (PCB) के एक कोने को काटना, स्लॉट को ग्राउंड से घेरना, और फंसे हुए "वायु गुहा" के अंदर मिलान कुंडल को पारित करना शामिल था, जिससे पूरे छोटे कंप्यूटर और आसन्न बोर्ड को 2.4 GHz सिग्नल के साथ रेजोनेंस में कंपन करने के लिए मजबूर किया गया। केवल 5GHz बैंड के लिए इस चमत्कार को डिजाइन करना और ट्यून करना Pi को लाभ नहीं पहुंचाता - क्योंकि आमतौर पर IoT डिवाइस 200 Mbps (5 GHz) पर डाउनलोड नहीं करते हैं या 4K में नेटफ्लिक्स स्ट्रीम नहीं करते हैं। वे आम तौर पर JSONs को "थूकते हैं" (30-50 Mbps की सीमा के साथ 2.4 GHz लॉग्स को पलक झपकते ही क्लाउड पर भेजने के लिए पर्याप्त है)।