Mengapa GPS dan Wi-Fi saya berfungsi di dalam kotak yang dilapisi tembaga?

Saya baru saja selesai merakit proyek Raspberry Pi menjadi sebuah kotak DIY yang terbuat dari tembaga berpakaian FR4 PCB, dengan ujung-ujungnya disolder bersama-sama dan permukaan tembaga terhubung ke tanah.

Saya berharap, ketika saya meletakkan tutupnya pada kotak, Wi-Fi onboard dan penerima GPS USB akan berhenti berfungsi - yaitu, Pi akan menurunkan Wi-Fi dan perbaikan GPS akan hilang.

Sebaliknya, tidak ada efek yang terlihat. Wi-Fi dan fungsi GPS seolah-olah tutup logam tidak ada.

Mengingat seluruh alasan saya meletakkan proyek ini dalam kasing tembaga adalah untuk melindunginya dari RF (akan beroperasi di bidang dekat pemancar FM VHF 5W), saya bisa lakukan dengan memahami apa yang terjadi di sini.

Ini foto

dan dengan tutup sementara di ...

(perhatikan kawat tipis dilucuti hanya untuk memastikan tutupnya membuat kontak listrik, dan bank daya USB di atas hanya memberikan beberapa tekanan ke bawah juga untuk memastikan kontak)

rf shielding

— Tomfanning
sumber

Silakan kirim gambar kotak. Apakah Anda yakin bagian atas kotak membuat kontak listrik dengan bagian kotak lainnya?

— mkeith

Selesai, dan ya, tentu saja.

— Tomfanning

Saya tidak yakin, tapi mungkin itu penting jika tutupnya membuat kontak listrik yang baik di sepanjang tepi kotak . Jika Anda hanya meletakkan tutupnya di sana dengan kawat tipis, itu mungkin hanya membuat kontak yang baik pada satu kawat itu ...

— marcelm

Ya, penting bahwa tutupnya membuat kontak di banyak tempat. Pada dasarnya, celah dalam sangkar faraday harus kecil dibandingkan dengan panjang gelombang. 2,5 GHz adalah 12cm di ruang kosong. 5 GHz adalah 6 cm di ruang kosong. Saya akan memotret untuk kontak yang baik setiap 1cm atau lebih. Juga, ada lubang persegi yang cukup besar. Anda mungkin ingin mencoba menutupinya juga, jika memungkinkan secara operasional. Atau kurangi aperture seminimal mungkin, dan sediakan kontak antara sangkar faraday dan kulit luar konektor jika konektor diperlukan dalam penggunaan.

— mkeith

Menilai dari apa yang telah saya lihat sehubungan dengan bagaimana perlengkapan RF high-end dilindungi, saya bertaruh bahwa jika Anda memiliki sambungan solder kontinu di sepanjang semua tepi termasuk tutupnya yang membentuk kotak yang benar-benar tertutup, maka PI harus jatuh dari muka bumi. Anda mendapat cut-out besar di ... HDMI? konektor, yang akan bocor beberapa RF terlalu mungkin bersama dengan kabel listrik kecuali jika Anda menggunakan kapasitor feed-through dan beberapa manik-manik / tersedak ferit. WIFI membutuhkan kurang dari satu triliun watt kekuatan sinyal untuk dijalankan sementara GPS bisa bertahan sejuta kali lebih sedikit dari WIFI. Pelindung RF sulit;)

— Sam

Jawaban:

Agar kotak menjadi pelindung Faraday yang efektif, seluruh periferal tutup atas harus bersentuhan dengan bagian kotak yang lain. Gagal ini, RF dapat dengan mudah berpasangan dari bidang tutup yang sebagian besar terisolasi ke elektronik internal.

Juga jangan mengabaikan bukaan besar yang Anda miliki di sisi enklosur. Saya ragu itu akan memungkinkan GPS untuk bekerja tetapi bisa mengaktifkan masuknya / keluarnya sinyal 2,4 GHz.

— Glenn W9IQ
sumber

Terima kasih banyak. Saya akan menguji dengan tab tembaga di sepanjang tepi atas bagian vertikal untuk mendapatkan kontak yang baik di seluruh. Juga dengan bukaan di dalam kotak. Akan menarik untuk bereksperimen untuk melihat apakah bukaan memungkinkan gelombang mikro tetapi memblokir VHF.

— Tomfanning

Membiarkan gelombang mikro tetapi memblokir VHF sebenarnya akan menjadi skenario ideal untuk desain saya - Wi-Fi dan GPS bekerja dari dalam sasis yang dilindungi di VHF.

— Tomfanning

Bahkan jika Anda memiliki titik kontak yang baik setiap cm atau lebih, jika antena Anda sangat dekat dengan celah (beberapa mm), energi RF akan masuk dengan kuat.

Beberapa bulan yang lalu, saya menjawab pertanyaan tentang "mengapa kandang logam di sekitar penerima IR".

Mengapa banyak penerima IR di dalam kandang logam?

Membaca ceramah Richard Feynmann, saya menemukan atenuasi adalah 1 neper (8.6dB) * 2 * pi * panjang gelombang / pemisahan.

Jadi kisi kawat 3 mm (membuat Faraday Cage) dengan antena 3mm di dalam kisi, memiliki redaman e ^ - (6.28) = 1/533 atau 54dB.

— analogsystemsrf
sumber

Ada dua gotcha besar di sini. Yang pertama adalah masalah tutupnya. Tutupnya harus terhubung dengan baik di sepanjang tepi. Cara termudah untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan pita tembaga.

Masalah kedua adalah bahwa Anda memiliki kabel yang menembus kandang. Setiap kabel atau kabel yang melalui lubang akan bertindak sebagai antena. Lubang-lubang itu sendiri baik-baik saja selama mereka kecil itu adalah kawat yang menjadi masalah.

Mungkin Anda membutuhkan kabel. Pada dasarnya ada tiga cara untuk mendapatkan sinyal dan daya masuk dan keluar dari kandang Faraday. Pertama adalah menggunakan serat optik. Ini sederhana dan efektif, tetapi mahal, tidak standar, dan lambat atau sangat mahal. Juga sulit untuk mengirim banyak kekuatan atas serat.

Kedua adalah menambahkan filter ke setiap kabel dalam bentuk kapasitor atau jaringan pi ke perisai tepat di titik penetrasi. Ini bagus untuk daya dan sinyal kecepatan rendah seperti port serial, tetapi tidak untuk kecepatan tinggi.

Cara terakhir adalah dengan menggunakan kabel berpelindung dan menghubungkan pelindung kabel ke penutup tepat di titik penetrasi. Inilah yang perlu Anda lakukan untuk sinyal kecepatan tinggi seperti usb atau Ethernet. Jika Anda melihat panel IO di bagian belakang PC, Anda akan melihat ada potongan logam dengan guntingan untuk konektor dan pegas jari. Tujuan dari bagian itu adalah untuk menyambungkan pelindung ground konektor ke sasis secara elektrik. Tanpa itu, perisai hanya akan terhubung ke tanah motherboard dan perisai akan terganggu.

— Evan
sumber

Snap on ferrite beads adalah pilihan lain untuk kabel. Mereka tidak seefektif penyaringan yang baik pada sumber atau perisai tetapi pada beberapa GHz mereka harus bekerja dengan cukup baik.

— Andrew

Bagus untuk memahami pentingnya tidak menyisakan celah antara konektor dan sasis, bahkan jika dibumikan secara listrik. Terima kasih.

— Tomfanning

Ya, saya seharusnya menyebutkan ferrites, benar-benar kosong karenanya. Tidak sebagus pelindung, tetapi keduanya juga merupakan solusi "sabuk dan suspender" yang baik jika Anda khawatir bahwa sambungan pelindung ke sasis mungkin tidak bagus.

— Evan