Сигнал Bluetooth через металл

Обновлено: 21.11.2024

У меня есть bluetooth-адаптер, установленный внутри металлического корпуса Хоффмана. Ключ подключает сигнал Bluetooth к сканеру штрих-кода за пределами корпуса.

Я думаю, что это не сработает, BT-сигнал 2,4 ГГц не сможет проникнуть внутрь корпуса. Но, конечно же, я могу стоять на расстоянии 50 футов от корпуса, а Bluetooth-адаптер все еще принимает сигнал от сканера штрих-кода.

Почему это работает? Я думал, что сигнал на частоте 2,4 ГГц проникнет в металл лишь на несколько атомов и отразится от него?

Деннис Элвон

Модератор

Джраф

Модератор

Сейчас существует две формы Bluetooth. исходный BR (базовый тариф) и более новый LE (низкое энергопотребление). BR был хорош примерно до 10 м, что было хорошо для таких вещей, как сотовые телефоны в автомобилях, клавиатуры, мыши и т. д. LE был разработан в основном для устройств с батарейным питанием, чтобы снизить энергопотребление, но он также увеличил дальность действия и теперь подходит примерно до 30 м. Все радиочастотные сигналы могут проходить через металлические ящики, но сигнал уменьшается. Звучит так, как будто ваш, вероятно, LE и уменьшился примерно до 1/2 своего диапазона, но все еще проходит.

Золотоискатель

Модератор

Другая возможность заключается в том, что сигнал передается по проводам, выходящим из корпуса и открытым где-то в радиусе действия Bluetooth.

Отправлено с моего XT1585 с помощью Tapatalk

K8MHZ

Старший участник

Отправлено с моего XT1585 с помощью Tapatalk

Да, согласен. Проводники действуют как пассивные повторители, что позволяет преодолеть эффект Фарадея, создаваемый металлическим корпусом.

пятьдесят60

Старший участник

Золотоискатель

Модератор

Только не надо иметь ошибочного представления, что он на самом деле проходит сквозь стенки самого корпуса.
Отверстия в щелях и проникновение проводов — две реальные возможности.

Багман1400

Старший участник

Я предполагаю, что это намек на то, что корпус действует как клетка Фарадея, но я думал, что для этого его нужно заземлить. ОП заявил об этом или это предполагалось? Возможно, я неправильно прочитал.

Старший участник

Почему экран Фарадея должен быть заземлен, и почему это имеет значение по сравнению с излучением снаружи коробки от источника радиочастот внутри экрана?

K8MHZ

Старший участник

Нет, для работы клетки Фарадея не требуется заземление. Обычно они заземлены, чтобы предотвратить накопление статического заряда.

Они работают, создавая отражение и повторное излучение, чтобы нейтрализовать большую часть RF. Часть радиочастотного излучения поглощается материалом клетки, но принцип заключается в том, чтобы создать экран за счет эффектов подавления.

Чтобы клетка была эффективной на 100 %, она должна быть рассчитана на передатчик, а передатчик должен быть размещен точно в центре. В большинстве случаев 100 % не требуются, и клетки обычно не идеальны (как в радиопередатчике), потому что они обеспечивают приемлемое затухание по разумной цене.

Ваша микроволновая печь — это клетка Фарадея. Он блокирует БОЛЬШУЮ часть РФ, но не всю. Но он блокирует достаточно, чтобы обеспечить безопасность. Однако РЧ все еще можно обнаружить с помощью радиоприемника.

пятьдесят60

Старший участник

Я думал, вы шутите, когда сказали, что сигнал излучается через отверстие и проводку в корпусе. Я знаю, что такое случается, и некоторый сигнал излучается таким образом, но вы думаете, что большая часть сигнала излучается таким образом?

Один из способов проверить это — поместить передатчик в коробку, прежде чем делать какие-либо проникновения. В коробке много проходок, несколько разъемов Mencom, HMI, несколько переключателей и световых индикаторов.

Таким образом, сигнал ретранслируется из корпуса, а не проходит через корпус. увлекательно.

Эффективный и надежный диапазон между Bluetooth-устройствами составляет от более километра до менее метра.

Что определяет радиус действия Bluetooth?

На вопрос о дальности действия технологии Bluetooth® можно ответить так: это зависит.

В отличие от других беспроводных технологий, технология Bluetooth предназначена для поддержки широкого диапазона достижимых диапазонов между двумя устройствами, предоставляя разработчикам невероятную гибкость для создания беспроводных решений, которые наилучшим образом соответствуют потребностям их целевого варианта использования.

Несколько ключевых факторов влияют на радиус действия надежного соединения Bluetooth, в том числе следующие:

Радио Спектр

Спектр радиочастот простирается от 30 Гц до 300 ГГц. Чем ниже частота, тем больше диапазон. Однако чем ниже частота, тем ниже скорость передачи данных, которую он может поддерживать. В результате выбор радиочастотного спектра сопряжен с компромиссом между диапазоном и скоростью передачи данных.

Технология Bluetooth® использует полосу спектра ISM 2,4 ГГц (от 2 400 до 2 483,5 МГц), что обеспечивает хороший баланс между радиусом действия и пропускной способностью. Кроме того, во всем мире доступен диапазон 2,4 ГГц, что делает его настоящим стандартом беспроводной связи с низким энергопотреблением.

Физический уровень (PHY) беспроводной технологии определяет схему модуляции и другие методы, используемые для отправки данных в определенном диапазоне радиочастот (РЧ). Это включает в себя количество доступных каналов, эффективность их использования, использование исправления ошибок, наличие защиты для противодействия помехам и многое другое. Если вы сравните радиочастотную коммуникацию с вербальной коммуникацией, вы можете думать, что PHY определяет скорость и ясность вашей речи. И то, и другое влияет на диапазон, в котором вас слышно.

Технология Bluetooth® предоставляет несколько параметров PHY, каждый из которых имеет разные характеристики, определяющие эффективный диапазон и скорость передачи данных.

Чувствительность приемника

Чувствительность приемника – это мера минимальной мощности сигнала, которую приемник может интерпретировать. Другими словами, это самый низкий уровень мощности, при котором приемник может обнаружить радиосигнал, поддерживать соединение и при этом демодулировать данные. Воспринимайте чувствительность приемника как меру того, насколько хорошо вы слышите, или самый тихий звук, который вы можете и понять.

Технология Bluetooth® указывает, что устройства должны обеспечивать минимальную чувствительность приемника от -70 дБм до -82 дБм, в зависимости от используемого физического уровня. Однако реализации Bluetooth обычно обеспечивают гораздо более высокие уровни чувствительности приемника. Например, средние реализации Bluetooth LE 125K (Coded) PHY обеспечивают чувствительность приемника -103 дБм.

Мощность передачи

Выбор уровня мощности передачи — это конструктивный компромисс между дальностью действия и потребляемой мощностью. Чем выше мощность передачи, тем больше вероятность того, что сигнал будет слышен на больших расстояниях и тем больше будет эффективная дальность действия. Однако увеличение мощности передачи увеличивает энергопотребление вашего устройства. Думайте о мощности передачи как о громкости вашего голоса. Чем громче вы говорите, тем дальше кто-то может вас услышать, но тем больше энергии это отнимает.

Технология Bluetooth® поддерживает мощность передачи от -20 дБм (0,01 мВт) до +20 дБм (100 мВт).

Усиление антенны

Антенна преобразует электрическую энергию передатчика в электромагнитную энергию (или радиоволны) и наоборот для приемника. Расположение антенны, размер корпуса и конструкция могут сильно повлиять на эффективность передачи и приема сигнала. А типы и размеры антенн и их эффективность в преобразовании электрической энергии в электромагнитную и фокусировке направления энергии могут сильно различаться.

Эффективное усиление антенны относится как к передающей, так и к приемной антенне. Направленное влияние антенны похоже на разговор или прослушивание через конус, чтобы сфокусировать энергию звука.

Разработчики технологий Bluetooth® могут использовать различные варианты антенн. Проектирование антенны — это не только наука, но и искусство. Устройства Bluetooth обычно обеспечивают усиление антенны в диапазоне от –10 дБи до +10 дБи.

Потеря пути

Потери на пути — это снижение уровня сигнала, возникающее при распространении радиоволн по воздуху. Потери на пути или затухание на пути происходят естественным образом на расстоянии и зависят от среды, в которой передается сигнал. Препятствия между передатчиком и приемником могут ухудшить качество сигнала.

Аттенюаторы могут быть любыми: от влаги и осадков до стен, окон и других препятствий из стекла, дерева, металла или бетона, включая металлические башни или панели, которые отражают и рассеивают радиоволны.Хотя радиоволны могут проходить сквозь объекты, степень затухания и эффективных потерь на трассе зависит от типа и плотности препятствия. Подумайте о том, когда вы пытаетесь услышать кого-то в соседней комнате, и о разнице между громкостью и четкостью того, что вы слышите, если стена, которая вас разделяет, сделана из дерева по сравнению с бетоном.

Возможно, из-за собственного успеха глобальное распространение технологии Bluetooth® в гарнитурах, телефонах, часах и автомобилях породило множество мифов о том, что эта технология может, а что нет. По правде говоря, технология Bluetooth лежит в основе широкого спектра важных решений, от домашней автоматизации и внутренней навигации до коммерческих и промышленных инноваций.

Миф: Bluetooth надежен на расстоянии до 30 метров

В течение многих лет широко распространено мнение, что технология Bluetooth ® подходит только для приложений малого радиуса действия. Во многом это связано с тем, как используется технология. Поскольку самые известные варианты использования, такие как аудиосистемы и носимые устройства, имеют конструктивные требования, диктующие меньший радиус действия, эти разработчики решили внедрить технологию и оборудование таким образом, чтобы обеспечить максимальный радиус действия от 10 до 30 метров.

На самом деле эффективное и надежное расстояние между Bluetooth-устройствами может превышать километр и может даже обеспечивать надежное дистанционное управление дронами, находящимися за пределами видимости (BVR). Технология Bluetooth является целевым решением, и на эффективную дальность действия могут влиять несколько факторов — от радиочастотного спектра и мощности передачи до усиления антенны и потерь на трассе.

Переменный диапазон является доказательством универсальности технологии. В отличие от других беспроводных технологий, широкий спектр достижимых и надежных расстояний дает разработчикам невероятную гибкость для создания решений, точно отвечающих потребностям их целевого варианта использования. Ознакомьтесь с другими факторами, такими как чувствительность приемника, коэффициент усиления антенны и физическое состояние, которые играют роль в определении диапазона действия Bluetooth.

Миф: Bluetooth не может проходить сквозь стены

Подумайте о том, когда вы пытаетесь услышать кого-то в соседней комнате. Разница между громкостью и четкостью того, что вы слышите, различается в зависимости от того, из чего сделаны стены. Вам легче услышать, что находится по ту сторону стены из гипсокартона, чем если бы стена была сделана из бетона. Но в любом случае вы все равно можете услышать звук, если он достаточно громкий. Та же идея может быть применена к радиосигналам.

Потери на пути снижают мощность сигнала при его перемещении по воздуху. Это происходит естественным образом, и на него влияют факторы окружающей среды, такие как стены, окна и другие препятствия, которые могут ухудшить качество сигнала. Но радиоволны по-прежнему могут проходить сквозь объекты, даже через бетонные стены и полы, а это означает, что сигнал Bluetooth ® не ограничивается помещением, в котором вы находитесь. сигнал, но не блокируют его.

Миф: Bluetooth — это потребительская технология

Вы не одиноки, если думаете о Bluetooth как о потребительской технологии. Широко распространено непонимание коммерческого и промышленного потенциала технологии. Это, опять же, связано с историей его использования. За последние 20 лет технология Bluetooth создала и культивирует сотни новых глобальных рынков, при этом потоковое аудио и передача данных на короткие расстояния являются двумя наиболее распространенными. И хотя технология Bluetooth стала неотъемлемой частью ваших гарнитур, фитнес-трекеров и смартфонов, это лишь один из аспектов этой технологии.

По всему миру разработчики используют технологию Bluetooth ® для установления беспроводных соединений на расстоянии более километра, и эти соединения являются основой сценариев использования нового поколения, таких как отслеживание промышленных активов и крупных масштабные сенсорные сети.

Технология Bluetooth может сделать гораздо больше, чем предполагалось, и благодаря инновациям в потребительских приложениях она продолжает улучшать жизнь миллионов людей во всем мире. Но в некотором смысле его успех создал узкое представление о его возможностях. По правде говоря, решения Bluetooth используются для решения множества менее известных коммерческих и промышленных задач.

Проверьте оценщик радиуса действия Bluetooth и узнайте, насколько далеко вы можете продвинуться в радиусе действия Bluetooth.

Сейчас я готовлю несколько экспериментов по использованию Bluetooth в реальной жизни. И чтобы сделать данные более разнообразными, мне нужны материалы, которые действительно могут дать побочные эффекты для функциональности Bluetooth. Я пробовал простой тест с бетонными стенами (~ 7 дюймов) и деревянной дверью (~ 3,5 см), и они, похоже, не дают значительных изменений

Есть ли какие-либо материалы (кроме проводящих, предпочтительнее распространенные типы, которые мы обычно находим вокруг), которые могут прерывать соединение Bluetooth?

$\begingroup$ Точная причина, по которой Bluetooth использует частоты, заключается в том, что A) это не вредно для людей, B) это не ограниченный диапазон и, что более важно, C) не так много общих материалы вокруг, которые легко блокируют его. Таким образом, вы не найдете каких-либо обычных бытовых материалов, которые эффективно блокируют сигналы Bluetooth по своей конструкции. Изготовление клетки Фарадея, пожалуй, ваш единственный вариант $\endgroup$

$\begingroup$ Почему вы говорите, что проводящие материалы не являются обычными типами? Сегодня во многих зданиях используются стальные шпильки и балки. У меня постоянно возникают проблемы с приемом сотового телефона в моем офисе. Мне нужно пройти в коридор. Я знаю, что ОП просил непроводящий, но его причина ошибочна. $\endgroup$

3 ответа 3

Такого материала (кроме токопроводящих) обычно не существует. Причина: когда материал прерывает Bluetooth, он либо отражает, либо поглощает радиоволны. Светоотражающие материалы также являются поглощающими материалами, поэтому необходимо найти материал, который поглощает радиоволны.

Для металлов и других проводящих материалов электроны очень подвижны и действуют как поглотители. Для непроводящих материалов поглощение имеет тенденцию быть квантовым явлением. Энергия одного фотона должна быть такой же, как энергия перехода из основного квантового состояния в возбужденное состояние. Эти энергии, как правило, намного выше, чем энергия радиочастотного фотона, а это означает, что вы не найдете материала, поглощающего радиоволны, который не является проводником.

Вам лучше всего использовать металл или толстую частично проводящую керамику, чтобы заблокировать Bluetooth. Бетон является одним из примеров, но вам понадобится очень толстый кусок. Вы также должны убедиться, что бетон достаточно большой, чтобы волна не преломлялась вокруг него.

Читайте также: