Pourquoi la portée d’une télécommande de voiture augmente quand on la met contre sa tête

• Le fait qu’une télécommande de voiture se remette à fonctionner à la limite de portée lorsqu’on la pose contre la tête ou la poitrine résulte d’un ensemble de facteurs : couplage entre le corps humain et le signal RF, changement d’orientation de l’antenne, ainsi qu’effets liés à la hauteur et aux réflexions
• L’explication physique la plus courante est que le corps humain possède une certaine conductivité, se couple de façon capacitive à un signal autour de 315 MHz, et que la tête ou le thorax peuvent modifier le diagramme de rayonnement du signal
• Dans une mesure simple réalisée avec une Volkswagen GTI 2009, 6 positions, 2 orientations et 3 appuis par cas ont été comparés, et la position à plat contre la tempe est celle qui a le mieux fonctionné
• Une autre explication avance que la petite antenne boucle de la télécommande se couple magnétiquement à une boucle corporelle plus grande formée par le bras, l’épaule et la tête, ce qui pourrait apporter une amélioration de 2 à 3 fois
• Il est difficile d’affirmer que la tête agit toujours comme un « amplificateur », et des mesures avec variables contrôlées sont nécessaires pour déterminer s’il s’agit d’un réel gain ou d’un simple changement du diagramme de rayonnement

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Phénomène observé à la limite de portée

• L’auteur de la question explique qu’alors que la télécommande de voiture était hors de portée, le véhicule s’est ouvert lorsqu’il a placé l’émetteur contre le côté de sa tête
• En répétant brièvement l’essai le même jour, il a constaté :
  • en s’éloignant de la voiture jusqu’au point où la télécommande ne fonctionnait plus
  • elle fonctionnait en la mettant contre la tête
  • elle fonctionnait aussi en la mettant contre la poitrine
  • elle ne fonctionnait pas en la mettant contre la jambe
• L’hypothèse d’un simple effet de hauteur a aussi été vérifiée, mais le fait de lever la télécommande à la hauteur de la tête ou de la poitrine sans la coller au corps la laissait toujours hors de portée
• La vidéo de démonstration de Top Gear est également citée comme exemple du même phénomène

Couplage avec le corps humain et possibilité de résonance

• Le corps humain a une certaine conductivité, comparable à celle de l’eau salée, et peut donc se coupler de manière capacitive à une source RF
• Les systèmes d’ouverture sans clé à distance utilisent en général une fréquence RF de 315 MHz, ce qui correspond ici à une longueur d’onde d’environ 1 m
  • une antenne efficace peut avoir une longueur d’environ λ/2, soit environ 0,5 m
• Dans cette perspective, certaines parties du corps comme la tête ou le thorax pourraient agir comme une sorte de cavité résonante vis-à-vis du signal RF de la télécommande
  • ici, « cavité » ne désigne pas seulement un espace vide, mais plus largement une région dont les frontières réfléchissent partiellement les ondes électromagnétiques
  • la zone occupée par le cerveau pourrait aussi satisfaire à ces conditions
• Une analogie avec la caisse de résonance d’une guitare a aussi été évoquée, avant d’être nuancée : un instrument à cordes peut également produire un son puissant grâce à sa table d’harmonie même sans cavité résonante, ce qui rend la comparaison un peu trompeuse

Mesures directes réalisées avec une Volkswagen GTI

• Le même intervenant a mesuré la réponse de la télécommande selon plusieurs positions et orientations
• Conditions de l’expérience :
  • véhicule : Volkswagen GTI 2009
  • télécommande testée dans 6 positions, avec 2 orientations pour chacune
  • 3 appuis ont été effectués pour chaque couple position-orientation, et le nombre de réponses du véhicule a été noté
  • il y avait peu de grandes structures autour, mais l’axe de mesure était parallèle sur plusieurs kilomètres au tube à vide en acier inoxydable entouré de béton du LIGO Livingston Interferometer
• Positions et orientations testées :
  • bas de la jambe : vers la voiture ou vers le ciel
  • bras tendu vers la droite à mi-hauteur : vers la voiture ou vers le ciel
  • position haute au-dessus de la tête : vers la voiture ou vers le ciel
  • menton : orientée vers le menton ou posée à plat contre le menton
  • tempe : orientée vers la tempe ou posée à plat contre la tempe
  • centre de la poitrine : orientée vers la poitrine ou posée à plat contre la poitrine avec la télécommande pointant vers le haut
• Résultats :
  • la télécommande avait tendance à mieux fonctionner lorsqu’elle était posée contre la tête
  • le gain observé n’était pas aussi important que ce que laissent penser les résultats typiques d’une recherche générale sur le sujet
  • la meilleure position était de mettre la télécommande à plat contre la tempe
  • lorsqu’elle n’était pas contre la tête, l’orienter vers la voiture fonctionnait mieux que l’orienter vers le haut
  • la hauteur à laquelle la télécommande était levée ne semblait pas avoir de forte influence
  • la poser contre la poitrine donnait de moins bons résultats que de la tenir bras tendu

Explication par antenne boucle et boucle corporelle

• La petite antenne boucle à l’intérieur de la télécommande peut être peu efficace en raison des contraintes de taille
  • la télécommande doit tenir dans une poche, elle est donc volontairement conçue comme un objet compact
  • selon une explication, l’antenne boucle interne ne rayonne que moins de 10 % de l’énergie injectée, le reste étant dissipé en chaleur
• En mettant la télécommande contre la tête, le bras, l’épaule et la tête formeraient une antenne boucle corporelle plus grande, potentiellement presque 100 fois plus efficace que l’antenne interne de la télécommande
• La petite boucle et la grande boucle corporelle se coupleraient magnétiquement comme un transformateur
  • le couplage n’est pas très fort, mais l’antenne combinée pourrait être environ 2 à 3 fois meilleure que la télécommande seule, ce qui suffit à augmenter sensiblement la portée
• Les commentaires mentionnent aussi une mesure rapide réalisée avec une télécommande Toyota, un wattmètre RF Keithley et une antenne quart d’onde à 1,3 m de distance
  • sans boucle corporelle : -59 dBm
  • avec boucle corporelle : -55 dBm
  • soit environ 2,5 fois plus de puissance, correspondant à une portée d’environ 1,5 fois plus grande
• Cette explication est toutefois accompagnée d’une objection : le corps humain est moins conducteur que le cuivre et bien plus dissipatif, ce qui appelle des données expérimentales pour étayer l’argument d’efficacité

Variables liées à l’orientation, à la hauteur et au protocole expérimental

• Orientation de la télécommande

  • l’antenne interne de la télécommande serait une antenne boucle presque circulaire sur le circuit, avec un signal maximal lorsque la face avant ou arrière de la télécommande est orientée vers le récepteur
  • la posture consistant à pointer l’avant de la télécommande comme avec une télécommande TV peut tourner l’antenne de 90 degrés et la placer dans une direction moins favorable
  • la mettre contre le menton peut donc améliorer le fonctionnement simplement en changeant son orientation

• Hauteur de l’antenne et multitrajet

  • dans un modèle de multitrajet par réflexion plane, la puissance reçue est proportionnelle à (h1 h2 / R^2)^2
    • h1 et h2 sont les hauteurs des antennes d’émission et de réception, et R est la distance
  • dans ce modèle, la hauteur de l’antenne peut avoir un effet important sur la qualité de réception
  • à faible hauteur, la diffusion par les objets environnants est plus forte, mais cet effet n’est pas pris en compte dans cette formule

• Fréquence et influence du corps humain

  • aux fréquences habituelles des télécommandes, les pertes par absorption sont presque nulles, et la longueur d’onde à 450 MHz est d’environ 66 cm
  • une petite antenne peut être désaccordée à proximité d’un réflecteur ou d’un objet métallique de taille de l’ordre d’une longueur d’onde
  • le corps humain, composé en grande partie d’eau salée, n’est ni un bon radiateur ni un bon réflecteur, mais la tête serait un diélectrique nettement meilleur que le reste du corps

• Possibilité de biais de sélection

  • le fait de « ne mettre la télécommande contre la tête que lorsqu’elle ne fonctionne pas et d’observer ensuite un succès » peut introduire un biais de sélection
  • placer la télécommande près de la tête ou d’un autre objet conducteur peut modifier fortement son rayonnement électromagnétique
  • il faut toutefois vérifier séparément si ce changement est réellement meilleur ou simplement différent
  • un test inverse est nécessaire : trouver une position où la télécommande échoue même contre la tête, puis comparer avec la méthode normale
  • le cas Remcom est présenté comme un exemple commencé pour réfuter le phénomène, mais ayant finalement montré pourquoi il peut fonctionner
  • lien : https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html

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Avis Hacker News

• L’explication la plus plausible est que l’émetteur de la télécommande et l’antenne sont réglés pour produire le signal maximal lorsqu’ils sont près du corps. Après tout, c’est ainsi qu’ils sont utilisés en pratique.
  Si l’on teste la télécommande en l’éloignant du corps, on peut au contraire la désaccorder. Il est même possible qu’en usine elle ait été réglée dans des conditions où elle se trouve à une certaine distance d’un « corps factice ».
  C’est similaire pour les talkies-walkies : lorsqu’on les tient en main, le corps compense le plan de masse manquant, donc l’antenne doit être accordée dans cet état. Si l’on règle à 1:1 avec une antenne au-dessus d’un plan de masse, un câble coaxial, un SWR meter et un émetteur, puis qu’on approche la main de l’antenne, le désaccord apparaît immédiatement sur le compteur dès que la main entre à environ une longueur d’onde.

  • Ça me rappelle un projet de cours à l’université où l’on fabriquait une antenne guide d’ondes WiFi avec une boîte de Pringles. La plupart suivaient le tutoriel, mais moi j’avais roulé du solin de toiture en cylindre pour obtenir la bonne longueur et le bon rayon, puis j’avais même fabriqué une poignée avec une barre plate en aluminium et une baguette ronde en bois.
    Les performances étaient bonnes, mais c’était aussi celle qui variait le plus : tant que je tenais seulement la poignée en bois, je ne touchais pas le métal, mais dès que je posais le pouce sur la partie en aluminium, le rapport signal/bruit s’améliorait instantanément. L’instructeur m’a expliqué qu’aux hautes fréquences, la capacité du corps agit presque comme un court-circuit, et que toucher le boîtier améliore la qualité de la masse.
  • Pas forcément. L’antenne est réglée pour respecter la puissance rayonnée maximale autorisée par la réglementation locale, avec de fortes différences entre les règles UE, US et JPN.
    Les essais de certification ne comprennent pas de condition où l’appareil est tenu par une main humaine, parce que c’est trop imprévisible et que cela varie beaucoup d’une personne à l’autre. Les tests sont donc réalisés en environnement contrôlé, uniquement avec une antenne de réception et la télécommande placées selon la norme.
    Poser la télécommande à côté d’une bouteille d’eau produit un effet similaire. Quand j’avais posé la question à un ingénieur RF, il m’avait envoyé des articles revus par les pairs sur le sujet, mais la théorie RF/antennes était trop poussée pour que je la comprenne facilement.
  • Je ne vois surtout pas en quoi ce serait plus plausible. Dans les commentaires Stack Exchange, il y a au moins trois théories, et celle-ci semble assez décisive : https://www.remcom.com/examples/keyless-entry.html
  • Les conditions comparées sont « télécommande tenue à la main » et « télécommande tenue à la main et posée contre la tête ». Dans les deux cas, la condition près du corps est déjà remplie ; l’explication par l’accord ne suffit donc pas à expliquer la différence précise de la question.
  • Plus simplement, il suffit de régler une radio FM puis d’approcher la main de l’antenne. Selon la position de la main et sa distance à l’antenne, le son s’améliore ou se dégrade.

• Quand j’étais enfant, il y avait une télévision dont l’image s’améliorait nettement quand on touchait l’antenne, et je venais justement d’entendre dire que les humains sont principalement composés d’eau. J’ai donc posé un verre d’eau sur la télé, près de l’antenne, et l’image est immédiatement devenue nette.
  Malheureusement, après cet épisode, je suis devenu le responsable du support IT de la famille.

• La réponse qui présente plusieurs expériences a été réalisée avec une GTI de 2009, et ça m’a rappelé la Jetta de la génération précédente qui a été ma première voiture. Le manuel comportait un petit schéma pratique montrant toute la portée attendue de la télécommande.
  https://imgur.com/a/1Pdfyg4
  On aurait vraiment dit qu’ils promettaient seulement un fonctionnement à une distance d’environ une longueur de bras de la voiture. En pratique, ce n’était pas aussi mauvais, mais ce n’était pas beaucoup mieux non plus.

  • Une courte portée de fonctionnement n’est pas forcément une mauvaise chose. Sur les voitures actuelles, si la clé est à portée, la voiture se déverrouille automatiquement quand on essaie d’ouvrir la porte ; avec une portée plus longue, quelqu’un pourrait l’ouvrir même quand la voiture n’est pas dans votre champ de vision.
    Je ne sais pas si c’est la même portée que lorsqu’on appuie sur le bouton, mais j’ai déjà lu des articles sur une attaque où des voleurs utilisent des émetteurs pour augmenter la portée côté voiture et côté télécommande, afin d’ouvrir la voiture quand le propriétaire est hors de vue. Plus la portée est longue, plus ce genre d’attaque est facile.
  • La GTI de 2001 était similaire : elle fonctionnait de façon fiable à environ 25 pieds de la voiture. En revanche, la télécommande de mon F150 de 2017 marche même à 150–200 pieds, ce que j’apprécie énormément, surtout en hiver pour le préchauffer avec le démarrage à distance.
  • Ma première pensée a été : « Est-ce que la voiture est à l’échelle dans le dessin, ou est-ce la télécommande ? »
  • Par rapport au pare-chocs avant, c’est une longueur de bras ; par rapport aux portes avant, c’est plutôt une ou deux longueurs de voiture.

• Quand je traçais des câbles avec un générateur de tonalité et que je voulais m’amuser un peu, je posais la sonde de détection contre ma tête, je mouillais le bout de mon doigt avec de la salive, puis je faisais glisser mon doigt sur les contacts d’un bloc 66 jusqu’à entendre le son du générateur de tonalité.
  0 - C’est un outil de dépannage et d’identification de câblage : un générateur sur batterie produit un son vibrant caractéristique, et une sonde inductive avec haut-parleur permet de l’entendre à proximité de la bonne paire de fils. En général, ça ressemble à ceci : https://www.grainger.com/product/EXTECH-Tone-and-Probe-Kit-4...
  1 - C’est un bornier de câblage couramment utilisé dans les systèmes téléphoniques : https://en.wikipedia.org/wiki/66_block

  • Ces sondes de tonalité sont vraiment très amusantes à manipuler. Si vous avez 15 dollars en trop, je recommande vivement d’acheter un modèle bas de gamme et de faire le tour de la maison avec.
    On prend conscience, en l’entendant de ses propres oreilles, de tout un monde de rayonnement électromagnétique normalement invisible.

• Cet effet fonctionne à 100 %. Je l’ai fait de nombreuses fois, sur plusieurs voitures, pendant 20 ans.
  Le mieux est de poser la face plate de la télécommande contre le menton.

  • C’est vraiment drôle quand les gens n’y croient pas. La première fois qu’on le voit, ça ressemble trop à une blague évidente du genre « quel naïf ».
  • Cette astuce m’a fait économiser un temps incalculable à chercher ma voiture sur des parkings.

• J’ai du mal à adhérer à la théorie collective ; j’ai plutôt l’impression que le grand sac d’eau salée que vous êtes agit comme un plan de masse capacitif pour l’antenne.
  C’est un peu comme lorsqu’on installe une antenne radioamateur ou CB sur une voiture : le métal de la carrosserie agit comme un plan de masse capacitif, même s’il n’est pas directement relié à la terre réelle. Cela ressemble aussi à l’utilisation d’une antenne verticale avec des radiales de masse disposées en étoile sur le sol.

  • Dans ce cas, le simple fait de la tenir à main nue ne devrait-il pas suffire ?

• Keysight Labs avait testé ça il y a quelques années : https://www.youtube.com/watch?v=AjYyjQKW-pU

  • C’est une assez bonne ressource. Les données (https://youtu.be/AjYyjQKW-pU?t=198) correspondent aussi à mon expérience : selon qui tient la télécommande et comment, on observe un écart de ±6 dB ou plus
    Les tests de portée ne sont pas très reproductibles, et si l’on commence à se soucier de la reproductibilité, à moins d’avoir une chambre d’essai, autant mettre en place un simple test en extérieur à 3 m. L’essentiel de l’effet « mets-la contre ton menton » revient juste à « essaie de la tenir autrement ».
  • Je ne m’attendais pas à ce que le successeur de la division test et mesure de HP publie ce genre de contenu YouTube léger, mais c’est bien arrivé.

• J’utilisais cette astuce quand je faisais des photos de voitures d’occasion. On me donnait 10 à 20 télécommandes, et je devais parcourir une vaste zone avec plus de 300 voitures pour les prendre en photo.
  Mettre la télécommande contre mon menton était l’astuce pour trouver la bonne voiture, à condition bien sûr que la pile ne soit pas morte. Je l’utilise encore aujourd’hui pour retrouver ma voiture quand je l’ai garée dans un endroit que je ne connais pas.

  • Il y a environ 18 ans, je travaillais chez Copart Auto Auctions comme employé chargé des images. Mon travail consistait plutôt à mettre les photos sur le site web et à demander de nouvelles photos quand elles n’étaient pas conformes aux spécifications, ou quand on voyait du sang — ce qui arrive dans les enchères d’assurance —, mais je sais très bien à quoi ressemble cette situation.
    C’était un boulot intéressant, mais mal payé.

• En voyant ce titre, j’ai essayé aujourd’hui de mettre la télécommande contre ma tête pour verrouiller ma voiture, mais ça n’a pas marché et j’ai dû m’approcher. Ça fait au moins un point de donnée fourni, même si j’ai peut-être fait quelque chose de travers.

  • J’utilise cette astuce depuis longtemps. Elle marchait bien quand je voulais vérifier de loin, sur un parking, que ma voiture était verrouillée, et elle s’est montrée assez fiable pour moi.
  • « Ça marche avec mon crâne »
    En général, je l’appuie fermement contre mon menton, et j’ai constaté à plusieurs reprises une portée plus longue. C’était aussi le cas il y a quelques années, quand j’avais fait des tests explicitement avec quelques télécommandes par curiosité. Essayez d’appuyer plus fort ou de tourner la télécommande.
  • C’est peut-être l’un des rares cas où « tu ne la tiens pas comme il faut » est un conseil valable.
  • Je l’utilise depuis longtemps sur plusieurs voitures, après l’avoir vu faire pour la première fois par Clarkson dans Top Gear. Les gens sont encore surpris quand je leur montre le gain de portée assez important.
    Sur une Nissan Qashqai de 2008, mon meilleur exemple était d’environ la moitié d’un terrain de football.

• Ça marche même sans la tête, si on la tient près du torse.
  Je plaisante souvent avec des amis en disant qu’il faut absolument ouvrir la bouche et sortir la langue comme une parabole satellite.
  Comme ça marche aussi sur le côté du torse, je pensais que cela revenait à réfléchir la moitié de l’émission radio vers la voiture, doublant ainsi le signal. Un peu comme quand on tient une lampe de camping omnidirectionnelle près du corps : la lumière augmente dans une direction donnée.

  • Je le pensais aussi au début, mais dans le test de l’article d’origine, la portée n’augmentait que lorsque la télécommande était contre la tête.
  • On utilise simplement l’eau du corps comme une antenne.
    On peut obtenir le même effet en posant la télécommande de voiture contre une bouteille d’eau. On constate qu’une bouteille d’eau augmente la portée à peu près autant qu’une tête.
  • Moi, quand je faisais ça, je mettais toujours la clé derrière ma tête, et en expérimentant j’ai vérifié que la portée augmentait.
    J’étais persuadé que ma tête allait absorber le signal, mais en réalité il y avait clairement un gain de portée.