¿Cómo consigue Apple la carcasa de aluminio con radiofrecuencia del MacBook Pro?

Muy buena pregunta de física que todo el mundo debería hacerse al pensar en la cantidad de interfaces inalámbricas que hay en los iPhone y Mac actuales.

Respuesta rápida

Apple prueba diferentes piezas, materiales y posiciones de antena mediante modelos matemáticos para calcular la señal exterior resultante obtenida y conseguir la más potente y omnidireccional.

Realidad física

Lo primero que hay que saber en este campo es que no estamos hablando de electrostática, sino de electromagnetismo y, además, de ondas electromagnéticas en el espectro de las microondas (300 MHz - 300 GHz).

Consideremos una caja metálica cerrada conectada a tierra. Si aplicamos a esta caja un campo electrostático sin variación, entonces los electrones dentro del metal de esta caja se moverán hasta que alcancen una de las caras del metal y hasta que el campo electrostático global sea totalmente igual a cero. Entonces el campo electrostático dentro de esta caja metálica también será igual a 0 en 1 ps (10-¹²s) para un metal de 0,2 mm de espesor. Este también será el caso con un campo electrostático variable, pero sólo si este campo varía permaneciendo en la misma dirección. Es el caso de un relámpago: los electrones del interior podrán seguir la gran variación de intensidad de este campo electrodinámico para anularlo en el interior de la caja. Esta caja se denomina jaula de Faraday ( Jaula de Faraday en Wikipedia ) como casi todo el mundo aprendió en la escuela mucho antes de aprender electromagnetismo.

Una jaula de Faraday bloquea los campos electrostáticos

Pero en el campo del electromagnetismo las cosas son completamente distintas. Los electrones no tendrán tiempo suficiente para ir de una cara a otra del metal el tiempo que tardará el campo electromagnético en cambiar de dirección: 0,2 ps a 5 GHz (recordatorio: periodo = 1/frecuencia). Y en un metal los electrones empezarán a oscilar a la misma frecuencia que el campo electromagnético exterior. No serán lo suficientemente rápidos para seguir la música y ya no anularán por equilibrio el campo electromagnético exterior. Crearán su propio campo electromagnético ligeramente desfasado con respecto al exterior (exactamente como los electrones en una antena). Los dos campos electromagnéticos se sumarán y crearán un campo electromagnético dentro de la caja metálica.

Una jaula de Faraday no bloquea las ondas electromagnéticas

Un error común es creer que una jaula de Faraday bloquea o atenúa completamente las ondas electromagnéticas, lo cual no es cierto. Deberíamos hablar de la transparencia de los distintos metales o aleaciones a las ondas electromagnéticas (más exactamente de su "espectro de absorción"). La mayoría de los metales son totalmente negros a las bajas frecuencias y transparentes a las altas (mira la foto de tu MBP cuando pasas el control de rayos X en el aeropuerto

Apple coloca hábilmente la antena WiFi junto a la rejilla de refrigeración para aparentemente "eludir las leyes de la física" y sortear la Jaula de Faraday problema.

Si nos fijamos en la parte inferior del MacBook Pro (15" 2017), podemos ver una rejilla de ventilación que ocupa aproximadamente el 80% del ancho de la máquina.

Los conjuntos de antena WiFi se colocan a ambos lados del MacBook, directamente junto a la rejilla de ventilación. Así que, aunque parezca que la antena WiFi está escondida detrás de una carcasa de aluminio, en realidad está al aire libre, que es como recibe las señales WiFi en modo carcasa cerrada.

Apple parece reacia a publicar este tipo de información, y debemos recurrir a fotos y vídeos publicados por técnicos y reparadores para encontrar alguna pista útil. Este es un vídeo de este tipo. El sujeto es un Macbook antiguo, pero creo que las antenas de los Macbooks actuales están en la misma ubicación. El vídeo muestra claramente la ubicación de la antena: detrás del bisel de plástico en la parte inferior de la pantalla, donde se ve el nombre "MacBook Pro" (al menos en el mío).

Cuando cierras la tapa e inspeccionas la caja, esta es la única ubicación que tiene sentido. Como has reconocido, la caja presenta oportunidades limitadas para que las señales de rf escapen. De hecho, la única oportunidad (suponiendo que el material de la carcasa sea realmente aluminio) es la ranura de la parte trasera; la misma ranura por donde sale el calor de la carcasa. El bisel de plástico se enfrentará a la parte superior de esta ranura cuando la tapa está cerrada.

La carcasa del MacBook, y su embalaje en general, son maravillas del diseño y la fabricación modernos, en mi opinión. Apple es buena, pero incluso sus señales de rf deben seguir las leyes de la física descubiertas por Michael Faraday hace casi 200 años.

Un hilo interesante. Tengo un Macbook Air de 2016 y estoy seguro de que Apple usaría policarbonato para la bisagra y las teclas, no plástico. El policarbonato puede ser un material resistente a la RF.