RF電路測試好夥伴 Shielding Room
其實進到Shielding Room或隔離箱就是一個密閉導體的盒子，就想想自己是身處在微波爐裡面，因為金屬良導體(Electrical Wall)會反射電體波，但實驗過程你可能需要把訊號或探針(AC or DC)接到代測物，所以勢必要開一些洞讓這些線材能夠進去。
今天就來看一個比較常看到的一個錯誤用法，下圖是一個Shielding Box要測試接收機的靈敏度(Receiver Sensitivity)，前輩講的都有在聽要必要環境雜訊的影響，所以要在Shielding Room or Shielding Box進行，有時候我還看到來喜餅或餅乾吃完的鐵盒來實驗..囧，有用Shielding Box已經算很好了，這個在RF Cable處已經用鋁箔完全的封住。
我拿著Apple Watch 與iPhone來測試看看這個Shielding Box合不合格，我們把iPhone放入隔離箱裡面然後關起來。
這時候檢查 Apple Watch還是與iPhone連線中，並沒有斷線，整個連線還挺順的，雖然不能量化實際連線的品質，但可以確定RF訊號還是洩漏出來並且還不小。
Shielding Room Leaky and Grounding 訊號洩漏與接地
到底發生什麼問題呢? 不是已經用鋁箔把洞都包起來了，怎麼收訊還這麼強勁，原因其實跟進長隧道還能聽到警廣FM與行動網路原理很類似，因為這樣的結構已經有點類似漏波電纜(Leaky Cable)，但漏波電纜在是故意在Ground Shield上挖特定的孔洞讓電磁波洩漏出來。
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| http://www.lscns.com/en/product/prod_view.asp?searchSeq=3161&searchCate=123 |
我們把RF Cable抽出來後在測試一次，這時候還有一個約1cm左右的孔徑，但這時候任何位置也無法建立連線，但不是還有個洞這樣電磁波不會類似漏波電纜一樣洩漏出來嗎?
我們放大剛剛的RF Cable線狀況如下圖，可以看到因為RF cable最外面是一層絕緣層，所以無論黏的在緊，RF Coaxial Cable 的Ground Conductor沒有跟Shielding Box接在一起，這就有點變成天線Antenna的概念， 會把訊號耦合出來當然也會把外面的雜訊耦合進去。
所以正確的做法是類似以下的，要把Cable的絕緣層剝除與Shielding Box的接在一起，這時候訊號會被限制在Cable中間的訊號導線，路徑上在透過串聯適當的濾波器，這樣的做法可以是DC電源訊號，測試Cable與RF Cable等等。
所以專業的Shielding Box都有考慮這個濾波器設計IO接出口，所以下次不要在想嘗試用餅乾盒DIY了，就算要也要有一些基本的知識來改裝。
RF Coaxial Cable Grounding Effectiveness 銅管接地位置
類似的問題也會出現在一些Debugging 過程，在一些不預期的狀況發生，常常會拿著一個Coaxial Cable取出特定節點的訊號，但在施工上有時候一些工程師會犯了以下的接地的錯誤。
雖然銅管RF Coaxial Cable外圈都是地Ground，但RF頻率的波長較短，如果訊號是幾十MHz的可能還好，但如果是WiFi 2.4GHz在真空中的波長才12.5cm (光速 = 頻率 x 波長)，所以接地位置改變我們用等校LC電路來描述就會多出一段寄生電感，這個除了阻抗會與估算的不一樣外還會引入不必要的雜訊等問題。
Shielding Room Opening 隔離室的窗戶
剛剛有提到漏波電纜與開孔的問題，這個問題其實是取決於到底要多大的隔離度，尤其十有些Shielding Case需要開孔散熱，還有隔離室人要在裡面，如果整個密閉其實很恐怖，尤其我遇過們把壞掉的情況，所以有開個窗戶是有必要的。
那開孔(Opening) 的原則是什麼呢? 其實取決於要隔絕多少頻率以下的電磁波，與開孔的形狀深度有關，但基本上如果你隔離的訊號為2.4GHz, 波長為12.5cm，可能你會聽到來個1/4波長，或順口1/10波長的孔徑大小，這點類似PCB設計Ground Via要打多密的意思類似，當然整個封起來是最沒有爭議的了，這部分其實研究很多有興趣的可以參考一下文獻[2]。
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參考文獻
[1] 微波爐 Microwave Oven 與 電磁學 Field and Wave Electromagnetics
[2]Design Techniques for EMC – Part 4 Shielding
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