Почему мой GPS и Wi-Fi работают внутри запечатанной медной коробки?

8

Я только что закончил собирать проект на основе Raspberry Pi в коробку DIY, сделанную из покрытой медью печатной платы FR4, с краями, спаянными вместе, и медной поверхностью, соединенной с землей.

Я ожидал, что, когда я надену крышку на коробку, встроенный Wi-Fi и USB GPS-приемник перестанут работать, то есть Pi отключится от Wi-Fi, и исправление GPS будет потеряно.

Вместо этого нет заметного эффекта. Wi-Fi и GPS работают так, как будто металлической крышки нет.

Учитывая, что я поместил этот проект в покрытый медью чехол, он заключался в том, чтобы защитить его от радиочастот (он будет работать в ближнем поле 5-сильного УКВ-передатчика 5 Вт), я мог понять, что здесь происходит.

Вот картинка
Вытаскивать

и с временной крышкой на ...
Крышка на

(обратите внимание, что тонкий зачищенный провод служит только для того, чтобы крышка соприкасалась с электрическим контактом, а USB-блок питания сверху просто обеспечивает некоторое давление вниз, чтобы обеспечить контакт)

tomfanning
источник
Пожалуйста, отправьте изображение коробки. Вы уверены, что верхняя часть коробки имеет электрический контакт с остальной частью коробки?
Mkeith
Готово, и да, определенно.
Tomfanning
2
Я не уверен, но возможно это имеет значение, если крышка обеспечивает хороший электрический контакт по всему краю коробки . Если вы просто поместите крышку там с тонким проводом, он может только хорошо соприкоснуться с этим одним проводом ...
marcelm
1
Да, важно, чтобы крышка контактировала в нескольких местах. По существу, промежутки в клетке Фарадея должны быть небольшими по сравнению с длиной волны. 2,5 ГГц - 12 см в свободном пространстве. 5 ГГц - 6 см в свободном пространстве. Я буду стрелять для хорошего контакта каждые 1 см или около того. Также есть довольно большое квадратное отверстие. Вы можете также попытаться охватить это, если это возможно с оперативной точки зрения. Или уменьшите апертуру до минимума и обеспечьте контакт между клеткой Фарадея и внешней оболочкой разъема, если требуется использование разъема.
17
4
Судя по тому, что я видел в отношении экранирования высокочастотного зубчатого колеса, я держу пари, что если у вас был непрерывный паяный шов по всем краям, включая крышку, образующую полностью герметичную коробку, то PI должен выпасть из лицо земли. У вас большой вырез вокруг ... HDMI? разъем, который тоже может пропустить РЧ вместе с кабелем питания, если вы не используете проходные конденсаторы и некоторые ферритовые шарики / дроссели. Для работы WIFI требуется менее чем триллионная ваттная мощность сигнала, в то время как GPS может обойтись в миллион раз меньше, чем WIFI. ВЧ экранирование сложно;)
Сэм

Ответы:

2

Чтобы коробка была эффективным экраном Фарадея, вся периферия верхней крышки должна находиться в электрическом контакте с остальной частью коробки. В противном случае РЧ может легко подключиться от практически изолированной плоскости крышки к внутренней электронике.

Также не забывайте о большом отверстии на боковой стороне корпуса. Я сомневаюсь, что это позволит работать GPS, но это может позволить вход / выход сигнала 2,4 ГГц.

Гленн W9IQ
источник
Большое спасибо. Я протестирую медные выступы вдоль верхнего края вертикальных секций, чтобы получить хороший контакт во всем. Также с отверстиями в коробке. Будет интересно поэкспериментировать, чтобы увидеть, позволяют ли отверстия микроволновой печи, но блокируют УКВ.
tffanning
Разрешение микроволновой печи, но блокировка VHF на самом деле было бы идеальным сценарием для моего дизайна - Wi-Fi и GPS работают из шасси, экранированного на VHF.
Tomfanning
3

Даже если у вас есть хорошие точки контакта каждые см или около того, если ваши антенны находятся очень близко к зазорам (несколько мм), радиочастотная энергия будет сильно проникать внутрь.

Несколько месяцев назад я ответил на вопрос «почему металлические каркасы вокруг ИК-приемников».

Почему много ИК-приемников в металлических клетках?

Читая лекции Ричарда Фейнмана, я обнаружил, что ослабление составляет 1 непер (8,6 дБ) * 2 * пи * длина волны / разделение.

Таким образом, 3-миллиметровая проволочная сетка (образующая клетку Фарадея) с антенной на 3 мм внутри сетки имеет затухание e ^ - (6,28) = 1/533 или 54 дБ.

analogsystemsrf
источник
2

Здесь есть две большие ошибки. Первая проблема с крышкой. Крышка должна быть хорошо соединена по всему краю. Самый простой способ сделать это - использовать ленту из медной фольги.

Вторая проблема заключается в том, что у вас есть провода, проникающие в клетку. Любой провод или кабель, проходящий через отверстие, будет действовать как антенна. Отверстия сами по себе в порядке, пока они маленькие, проблема в проволоке.

Предположительно вам нужны провода. Есть три основных способа получения сигналов и питания в клетке Фарадея. Во-первых, это использовать оптическое волокно. Это просто и эффективно, но дорого, нестандартно, и медленно, или очень дорого. Также трудно передавать много энергии по оптоволокну.

Второе - добавить фильтры к каждому проводу в форме конденсатора или пи-сети к экрану прямо в точке проникновения. Это хорошо для сигналов питания и низкой скорости, таких как последовательные порты, но не для высокой скорости.

Последний способ - использовать экранированные кабели и подключить экран кабеля к корпусу прямо в точке проникновения. Это то, что вам нужно сделать для высокоскоростных сигналов, таких как USB или Ethernet. Если вы посмотрите на панель ввода-вывода на задней панели ПК, вы увидите, что есть металлическая часть с вырезами для разъемов и пружинных пальцев. Назначение этой части - электрически соединить экраны заземления разъема с корпусом. Без него экраны будут соединяться только с землей материнской платы, а защита будет нарушена.

Evan
источник
Привязка к ферритовым бусам - еще один вариант для кабелей. Они не так эффективны, как хорошая фильтрация на источнике или экранирование, но на нескольких ГГц они должны работать довольно хорошо.
Андрей
Приятно понимать важность не оставлять зазора между разъемами и шасси, даже если они заземлены. Спасибо.
tffanning
Да, я должен был упомянуть ферриты, совершенно не замечая этого. Не так хорошо, как экранирование, но они также являются хорошим решением для «ремней и подтяжек», если вы опасаетесь, что ваше соединение экрана с шасси может быть не очень хорошим.
Эван