¿Qué técnica puedo usar para enfocar una transmisión de Bluetooth 4 (o al menos protegerla)?

Supongo que tiene una PCB de baliza pequeña que no ha diseñado usted mismo, por lo que debe trabajar con ella tal como está. si estás diseñando el tablero, tienes más opciones...

1. Restringir el área cubierta por una baliza
Está en el camino correcto aquí: montarlo sobre el pasillo del supermercado, o lo que sea, es probablemente lo mejor, luego puede enfocar la señal en un área pequeña. Es posible que también deba reducir el rango o la potencia de la señal de alguna manera. Es posible que solo reducir el rango sea suficiente.

2. Enfocando la señal
Anido es correcto, puedes enfocar la señal con algún tipo de antena. Como probablemente no tenga un conector de antena en la placa, le irá mejor con una antena tipo bocina, como una lata de pringles, que es excitada por la antena interna en la baliza. Una simple guía de ondas de extremo abierto sin una llamarada de cono dará una antena de 8-10 dBi, que tiene un haz de aproximadamente 60 grados (a -3 dB), o tal vez 90 grados a -10 dB.

Por supuesto, debe ser de metal, pero el tipo de metal no importa: papel de aluminio pegado a un cartón o una lata. El metal debe ser continuo, sin espacios, si necesita una costura, tenga una buena superposición de 1 pulgada / 2 cm.

Busque en la red las dimensiones apropiadas para el cuerno: el diámetro es más importante que la profundidad, por lo que una forma de lata de sopa está bien. También podrías hacer un cuerno piramidal con cartón. No es necesario conectar a tierra el transmisor: es un reflector y un concentrador. (¿No conectarías a tierra el espejo de un telescopio...?)

3. Medir lo que ha hecho
Es una suerte que con BLE tenga un indicador de intensidad de señal o RSSI que es bastante preciso. Inventa un método para registrar la intensidad de la señal, tal vez usando tu teléfono u otro dispositivo para registrar el resultado.
Monte el nuevo transmisor en lata en el suelo, al aire libre, mirando hacia arriba. No desea que ningún reflejo del suelo interfiera con la señal. Mueva su teléfono o receptor sobre el frente, tal vez a 1 m de distancia, y registre los resultados. Mantenga su cuerpo lejos de la prueba: use un palo para sostener el teléfono/receptor, para que no afecte demasiado los resultados. El rango exacto no es demasiado importante, es la forma del patrón que estás midiendo; será casi lo mismo a 3 m que a 1 m, solo 10 dB más débil.
Al medir, también es importante preocuparse por la polarización de la señal y el patrón de la antena receptora. No puede cambiarlos, pero puede buscar en cada ubicación la orientación del teléfono con la señal más fuerte.
A partir de estos resultados, verá si obtiene el enfoque deseado con la can-tenna que ha inventado. Si no funciona, intente reorientar el transmisor en la lata o acercarlo o alejarlo de la pared trasera.

Entonces, en resumen: Transmisor en el suelo, afuera. Mueva el teléfono lentamente por encima de él para tener una idea de la forma del patrón de radiación. En cada posición, gire el teléfono para obtener la máxima señal. Ajuste la posición de la baliza en la lata, hasta que le guste el patrón.

4. Reducción del alcance
Probablemente encontrará que la señal se desborda donde usted quiere que vaya, incluso (especialmente) con la antena enfocándola. Es hora de reducir la potencia de la señal. Es posible que pueda hacer esto en el software, en la baliza BLE, es posible que deba recurrir a algunas modificaciones de hardware. Soldar una resistencia en paralelo con la antena en la baliza reducirá su alcance, 10 ohmios podría ser un buen punto de partida. Si no eres tan valiente, podrías intentar envolverlo lentamente en papel de aluminio (después de aislar la placa, por supuesto) para reducir la cantidad de radiación al crear un desajuste en la antena. Incluso simplemente colocándolo plano sobre la base de la lata, o justo en una esquina, podría funcionar.

5. ¡Experimenta! Aparte de las dimensiones de la lata, todo lo demás es negociable. ¡Experimento! Recuerda que siempre puedes medir la intensidad de la señal con tu dispositivo receptor, para comparar antes/después y ver lo que has hecho.

Suponiendo que el OP tenga acceso a un conector de antena externo en el dispositivo, una opción es usar una antena direccional Yagi-Uda sintonizada para la banda de 2,4 GHz. Esta pregunta toca una declaración similar del problema de Bluetooth: agregar una antena yagi a un dongle bluetooth .

Si es necesario diseñar un dispositivo integrado con formación de haz direccional, esto también se puede lograr utilizando antenas microstrip en una formación de matriz. Quizás esto no sea para los débiles de corazón, pero este artículo y otros similares le darán una idea.

Finalmente, si la pérdida de señal no es una preocupación, se puede lograr una atenuación con pérdida de la porción de la señal que diverge lejos del eje diseñado: Un tubo hueco de malla metálica fina (puede servir una malla fina de pollo), conectado a tierra, que se proyecta desde el dispositivo bluetooth real hacia afuera a lo largo del eje deseado por un poco más de 12,5 cm (la longitud de onda aproximada de la señal de 2,4 GHz en el aire).