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)


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.


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.


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.


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
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.