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

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

и с временной крышкой 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)

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.

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.

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.