Sau khi lắp vỏ kim loại lên bảng RF, tín hiệu thực sự bị suy giảm. Vấn đề cốt lõi là sự chồng chất của nhiều hiệu ứng vật lý giữa sóng điện từ kim loại và RF. Nguyên nhân không phải do lỗi thiết kế che chắn của chính vỏ kim loại mà là do sự xuất hiện của nhiều cơ chế tiêu cực làm hỏng hiệu suất của liên kết RF sau khi lắp đặt.
Phân hủy các nguyên nhân gây hư hỏng lõi
Hiệu ứng lồng Faraday che chắn trực tiếp bức xạ: lớp vỏ kim loại đóng liên tục tạo thành một lồng Faraday hoàn chỉnh và sóng điện từ do ăng-ten RF tỏa ra bên ngoài sẽ bị bề mặt kim loại phản xạ trực tiếp, khiến không thể xuyên qua lớp vỏ và giao tiếp với thế giới bên ngoài một cách hiệu quả. Trong thử nghiệm thực tế, độ suy giảm tín hiệu 2,4 GHz của vỏ hợp kim nhôm có thể đạt tới 15-20dB, nén trực tiếp khoảng cách truyền hiệu quả từ hàng chục mét xuống vài mét.
Trở kháng không khớp nghiêm trọng của ăng-ten: Khi vỏ kim loại ở gần ăng-ten trên bo mạch, điện dung và điện cảm ký sinh bổ sung sẽ được đưa vào, thay đổi hoàn toàn sự phân bố trường điện từ tương đương xung quanh ăng-ten, khiến tần số cộng hưởng của ăng-ten được điều chỉnh ban đầu lệch đáng kể so với điểm tần số hoạt động, dẫn đến hiệu suất bức xạ giảm mạnh và thậm chí bị lệch hoàn toàn, khiến không thể truyền và nhận tín hiệu bình thường.
Giao thoa sóng đứng đa đường bên trong khoang: Một khoang cộng hưởng được hình thành bên trong lớp vỏ kim loại kèm theo và tín hiệu phát ra từ ăng-ten được phản xạ nhiều lần trên thành trong của vỏ. Các tín hiệu từ các đường dẫn khác nhau chồng lên nhau và ở một số khu vực, pha tín hiệu bị triệt tiêu để tạo thành các điểm mù. Ở một số khu vực, tín hiệu quá mạnh, gây ra hiện tượng tự kích thích, dẫn đến cường độ tín hiệu dao động mạnh và méo pha.
Tổn thất dòng điện xoáy làm tiêu hao năng lượng tín hiệu: Trường điện từ xoay chiều tần số cao tạo ra dòng điện xoáy bên trong lớp vỏ kim loại, chuyển một lượng lớn năng lượng RF thành năng lượng nhiệt và tiêu tán nó. Điều này tương đương với việc thêm một điện trở có tổn thất cao nối tiếp vào liên kết RF, trực tiếp làm giảm công suất bức xạ và độ nhạy thu của ăng-ten.
Làm gián đoạn đường nối đất và đường quay trở lại ban đầu: Nếu vỏ kim loại không được kết nối chắc chắn với mặt đất của hệ thống PCB có trở kháng thấp, điều này sẽ tạo ra thêm nhiễu vòng lặp nối đất, tăng trở kháng nối đất và khiến đường trở về của tín hiệu RF trở nên dài hơn, dẫn đến bức xạ chế độ chung và nhiễu xuyên âm tăng mạnh, làm suy giảm tính toàn vẹn của tín hiệu.
Hướng cải tiến kỹ thuật
Mở các khoảng trống phi kim loại hoặc cửa sổ trong suốt đáp ứng yêu cầu về bước sóng tại vị trí tương ứng với ăng-ten trên vỏ kim loại, lấp đầy chúng bằng nhựa kỹ thuật, phá vỡ vòng lặp hiện tại của lồng Faraday và để lại kênh bức xạ cho tín hiệu RF.
Điều chỉnh khoảng cách giữa ăng-ten trên bo mạch và vỏ kim loại để duy trì khoảng cách an toàn ít nhất bằng 1/4 bước sóng làm việc, tránh làm kim loại thay đổi trực tiếp đặc tính trở kháng của ăng-ten. Đồng thời, hiệu chỉnh lại mạng phù hợp của ăng-ten.
Gắn vật liệu hấp thụ vào thành trong của vỏ để hấp thụ sóng điện từ phản xạ dư thừa, phá vỡ các điều kiện cộng hưởng của khoang và loại bỏ các điểm mù sóng đứng bên trong.
Sử dụng lò xo nối đất dạng mảng để kết nối vỏ kim loại với mặt đất chính của PCB tại nhiều điểm một cách đáng tin cậy, biến vỏ thành phần mở rộng của mặt đất che chắn thay vì vật thể cản nhiễu lơ lửng, đồng thời tối ưu hóa thiết kế nối đất gần nhất của thiết bị RF.