Возможно ли (практически) большое здание быть клеткой Фарадея?

Когда я учился на втором курсе старшей школы, мои учителя физкультуры продолжали жаловаться на то, что в нашем спортзале у телефонов нет подключения к сети, независимо от модели, поставщика услуг и т. д. В паре футов от спортзала сотовая связь была кристально чистой. , однако, когда вы подносили свой телефон к стене спортзала, его сила быстро уменьшалась. Через пару месяцев после прохождения AP Physics C я случайно вспомнил об этом событии, и мне пришло в голову, что именно этого можно было бы ожидать, если бы спортзал был гигантской клеткой Фарадея. Возможно ли это вообще или вероятно, учитывая использование довольно стандартных строительных материалов и конструкции? Вот изображение здания (тот, что на переднем плане), если это поможет.

Вот изображение здания (это то, что на переднем плане), если это поможет

При необходимости из проволочной сетки можно построить неплохую клетку Фарадея. Я видел несколько таких в исследовательских лабораториях, которые создают электронику с низким уровнем шума (например, для физики высоких энергий). Может ли здание быть построено из стандартных материалов и значительно снизить мощность сигнала для приема сотовой связи? Абсолютно, хотя чаще всего проблема скорее всего не в зданиях, а в сети местного оператора сотовой связи.
Просто как пример для здания, которое является настоящей клеткой Фарадея. На изображении показаны атомные часы внутри помещения ПТБ, стены которого полностью экранированы медью. de.wikipedia.org/wiki/Atomuhr#/media/File:Atomuhr-CS2.jpg
Другой пример здания, которое должно быть (частично) клеткой Фарадея: любое здание, в котором находится синхроциклотрон - иначе здание не позволит никому рядом слушать наземное радио...
Да, это определенно возможно. В какой бы стране вы ни жили, у вас, вероятно, есть какое-то национальное управление/министерство/агентство по сбору разведывательных данных, где гарантировано, что среди их различных активов будет охраняемый объект, экранированный электромагнитным полем точно так же, как клетка Фарадея, именно с целью сохранения любые передачи от входа или выхода.
Обсуждаемая проволочная сетка, особенно та, что используется для укрепления окон... разве она не должна быть заземлена, чтобы функционировать как клетка Фарадея?

Ответы (2)

В целом ответ «да, это возможно», но в вашем случае ответ «это не клетка Фарадея».

Радиоволны (частично) отражаются любым нарушением диэлектрической проницаемости среды, через которую они распространяются. Те, которые распространяются (сквозь стены и т. д.), также испытывают затухание.

Клетка Фарадея представляет собой непрерывную проводящую структуру без отверстий, «больших по сравнению с интересующими длинами волн». В вашем доме окна гораздо больше. Длина волны сигнала сотового телефона (типичная частота 1800 или 1900 МГц, т. е. около 15 см) мала по сравнению с окнами, и сигнал может проникать, а это означает, что это не клетка Фарадея.

С другой стороны, стены действительно обеспечивают значительное затухание в зависимости от материала — и волны, которые должны дифрагировать через окно, также будут намного слабее, когда доберутся до вас. Если тренажерный зал находится достаточно далеко от ближайшей вышки сотовой связи, легко получить «мертвую зону» приема.

Для справки, согласно этой ссылке , бетонная стена обеспечивает затухание от 10 до 15 дБ, что может быть достаточно, чтобы понизить сигнал с «нормально» до «не нормально», в зависимости от уровня сигнала снаружи.

Я понимаю. Будет ли интерференция отраженных волн с приходящими волнами причиной снижения приема вблизи стен за пределами стен здания?
Интерференция отраженной волны приведет к стоячим волнам у стены и возможным мертвым зонам, но они будут иметь ширину всего несколько сантиметров (расстояние от пика до пика будет равно половине длины волны или 7-8 см).
Таким образом, вывод из вашего ответа, по-видимому, заключается в том, что если бы для связи требовалась только передача сигнала с телефона, это, вероятно, работало бы нормально (поскольку стены не поглощают много электромагнитного излучения, оно в конечном итоге выходит через окна). На самом деле сигнал тоже должен быть принят, и он должен войти в относительно небольшие окна, чтобы быть принятым телефоном. Из-за небольшого размера окон сигнал в основном отражается, поэтому внутри здания его амплитуда мала, поэтому связь не работает. Это правильно?
@Руслан не совсем. Затухание сигнала одинаково в обоих направлениях: это фундаментальная теорема, называемая взаимностью, — результат симметрии в Природе. Вот почему сотовый телефон может смотреть на силу принятого сигнала, чтобы определить, сколько энергии нужно использовать для передачи (что, в свою очередь, является причиной того, что аккумуляторы разряжаются быстрее, когда вы находитесь в зоне со слабым сигналом).
@Floris Несколько сантиметров вокруг стены - это мертвая зона. Я собираюсь проверить, смогу ли я найти другую мертвую точку рядом с местом, где будет следующий узел.
Стоячие волны @lorentzfactor возможны, но, как правило, приводят к очень локализованным минимумам. Было бы интересно услышать, что вы найдете. Кстати, если у вас есть iPhone, есть хитрость, чтобы увидеть уровень сигнала в дБ: вы набираете следующий номер с телефона, и он переходит в режим «выездного обслуживания», показывая уровень сигнала: *3001#12345#*- полезно, когда вы пытаетесь охарактеризовать / строить слабые сигналы!
Вы можете сделать покрытие на окне, чтобы блокировать инфракрасное излучение. Эти покрытия могут быть основаны на серебре, которое также блокирует радиоволны.

Просто в дополнение к тому, что сказал Флорис. Часто (в Великобритании) окна учреждений имеют закаленное стекло, особенно в ванных комнатах, спортивных залах и т. Д., Которое имеет форму проволочной сетки (порядка 1 см), встроенной в стекло. Это будет особенно хорошо блокировать телефонные сигналы, которые в противном случае проникли бы через стекло.

Хорошая точка зрения. Я считаю, что это относится к окнам на дверях моей школы, но я не думаю , что это относится к большим окнам в спортзале. Я обязательно проверю, когда увижу его снова.
Хороший вопрос, Роб. Такая проволока не дает окну разбиться (осколки летят повсюду) при ударе, например, мячом (вполне вероятно в спортзале). Отверстия в сетке обычно имеют размер порядка сантиметра, что обеспечивает лучшую защиту.
Однако эти сетки обычно заземлены? Если нет, то они могут экранировать только длины волн, намного меньшие, чем окно. Так что да, вероятно, работает для мобильных телефонов, но не может считаться клеткой Фарадея.
@leftaroundabout Действительно, если сетка меньше длины волны (я думаю, что здесь так), то они эффективно отражают или ослабляют микроволны. Заземление не требуется.
@RobJeffries: конечно, если сетка в целом намного больше длины волны. В противном случае это просто неэффективная антенна, которая немного рассеивает волны.
@leftaroundabout Длина волны обычно составляет 10-15 см, что явно меньше, чем окно, но больше, чем сетка. Однако, кажется, что тонкая сетка, обернутая вокруг мобильного телефона, довольно эффективно блокирует сигнал?
Не только окна, но и использование проволочной сетки в качестве армирующего внутреннего занавеса — обычная техника при работе с штукатуркой и бетонными блоками — и то, и другое довольно распространено в школьных спортзалах, которые я видел в Техасе. Я не знаю, были ли здания, которые я видел, армированными стержнями, сеткой, оберткой или комбинированным армированием, но есть большая вероятность, что блочные конструкции, которые я видел в спортзалах, выглядели бы как относительно тонкая сетка из металла, если бы все остальное было удалено. @leftaroundabout В этом случае сетка будет взаимосвязана и почти наверняка заземлена, хотя и случайно.
Возможно ли (практически) большое здание быть клеткой Фарадея?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v