Tại sao GPS và Wi-Fi của tôi hoạt động bên trong hộp bọc đồng kín?

Tôi vừa hoàn thành việc lắp ráp một dự án dựa trên Raspberry Pi vào một hộp DIY làm từ đồng mạ FR4 PCB, với các cạnh được hàn lại với nhau và bề mặt đồng được nối với mặt đất.

Tôi dự đoán, khi tôi đặt nắp vào hộp, Wi-Fi trên bo mạch và bộ thu USB GPS sẽ ngừng hoạt động - nghĩa là, Pi sẽ tắt Wi-Fi và sửa lỗi GPS sẽ bị mất.

Thay vào đó, không có tác dụng rõ rệt. Chức năng Wi-Fi và GPS như thể không có nắp kim loại.

Với toàn bộ lý do tôi đặt dự án này trong vỏ bọc đồng là để bảo vệ nó khỏi RF (nó sẽ hoạt động trong trường gần của máy phát VHF FM 5W), tôi có thể làm gì để hiểu những gì đang diễn ra ở đây.

Đây là một bức ảnh

và với nắp tạm thời trên ...

(lưu ý dây rút mỏng chỉ để đảm bảo nắp đang tiếp xúc với điện và ngân hàng điện USB ở trên chỉ cung cấp một số áp lực xuống để đảm bảo tiếp xúc)

Để hộp trở thành một lá chắn Faraday hiệu quả, toàn bộ thiết bị ngoại vi của nắp trên phải tiếp xúc điện với phần còn lại của hộp. Không thực hiện được điều này, RF có thể dễ dàng ghép nối từ mặt phẳng bị cô lập phần lớn của nắp sang thiết bị điện tử bên trong.

Cũng đừng bỏ qua lỗ mở lớn mà bạn có ở phía bên của vỏ bọc. Tôi nghi ngờ rằng nó sẽ cho phép GPS hoạt động nhưng nó có thể cho phép tín hiệu vào / ra của tín hiệu 2,4 GHz.

Ngay cả khi bạn có các điểm tiếp xúc tốt mỗi cm hoặc lâu hơn, nếu ăng-ten của bạn ở rất gần các khoảng trống (vài mm), năng lượng RF sẽ vào bên trong mạnh mẽ.

Vài tháng trước, tôi đã trả lời một câu hỏi về "tại sao lồng kim loại xung quanh máy thu hồng ngoại".

Tại sao nhiều máy thu hồng ngoại trong lồng kim loại?

Đọc các bài giảng của Richard Feynmann, tôi thấy độ suy giảm là 1 neper (8,6dB) * 2 * pi * bước sóng / tách.

Do đó, lưới dây 3 mm (làm Lồng Faraday) với ăng ten 3 mm bên trong lưới, có độ suy giảm e ^ - (6.28) = 1/533 hoặc 54dB.

Có hai vấn đề lớn ở đây. Đầu tiên là vấn đề nắp. Nắp cần được kết nối tốt dọc theo toàn bộ cạnh. Cách dễ nhất để làm điều này là sử dụng một số băng keo lá đồng.

Vấn đề thứ hai là bạn có dây xuyên qua lồng. Bất kỳ dây hoặc cáp đi qua một lỗ sẽ hoạt động như một ăng-ten. Bản thân các lỗ là ok miễn là chúng nhỏ, đó là vấn đề.

Có lẽ bạn cần dây. Về cơ bản có ba cách để có được tín hiệu và năng lượng vào và ra khỏi lồng Faraday. Đầu tiên là sử dụng cáp quang. Điều này là đơn giản và hiệu quả, nhưng đắt tiền, không chuẩn, và chậm hoặc thực sự đắt tiền. Nó cũng khó để gửi nhiều năng lượng hơn sợi.

Thứ hai là thêm các bộ lọc cho mọi dây ở dạng tụ điện hoặc mạng pi vào tấm chắn ngay tại điểm xâm nhập. Điều này tốt cho nguồn và tín hiệu tốc độ thấp như cổng nối tiếp, nhưng không phải cho tốc độ cao.

Cách cuối cùng là sử dụng cáp được che chắn và kết nối tấm chắn cáp với vỏ bọc ngay tại điểm xâm nhập. Đây là những gì bạn cần làm cho các tín hiệu tốc độ cao như usb hoặc Ethernet. Nếu bạn nhìn vào bảng IO ở mặt sau của PC, bạn sẽ thấy có một miếng kim loại với các đường cắt cho các đầu nối và ngón tay lò xo. Mục đích của phần đó là kết nối điện các tấm chắn đất nối với khung máy. Không có nó, các tấm khiên sẽ chỉ kết nối với mặt đất bo mạch chủ và che chắn sẽ bị xâm phạm.