Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Гражданская радиосвязь

 Комментарии к статье

Радиоприем нередко сопровождается сильным фоном переменного тока, прослушиваемым при настройке на несущую радиостанции. Даже если несущая отсутствует, например, при приеме SSB сигналов, речь становится искаженной и неразборчивой. Телеграфные сигналы приобретают хриплый тон. Особенно сильно эффект проявляется в транзисторных приемниках со штыревыми антеннами, зачастую делая невозможным их питание от сети переменного тока. Эффект в равной мере проявляется и при передаче, искажая сигнал станции и расширяя его спектр. О причинах этого явления и средствах борьбы с ним и рассказывается в предлагаемом материале.

В статье рассмотрены такие преобразования радиосигналов, при которых в результате прохождения токов радиочастоты через диоды работающего источника вторичного электропитания, содержащего выпрямитель, происходит нежелательная модуляция радиосигналов с частотами гармоник питающей сети.

Наиболее ярко этот эффект проявляется, например, при питании портативного вещательного радиоприемника AM сигналов со штыревой антенной от сети переменного тока через выпрямитель. Фон переменного тока прослушивается только тогда, когда приемник на строен на частоту работающей станции, и совсем не слышен, если сигнал станции отсутствует. Интенсивность фона повышается с ростом уровня cигнала, поэтому фон наиболее заметен при приеме местных радиостанций [1]. Наряду с фоном переменного тока, четко выделяющимся во время пауз передачи, прослушиваются существенные искажения речи и музыки.

В отличие от аддитивного фона, причиной которого может быть, например, неудовлетворительная фильтрация напряжения питания и который прослушивается на выходе приемника независимо от того, настроен он на какую-либо станцию или нет, указанный фон справедливо называют мультипликативным фоном (МФ) [2], т.е. возникшим в результате фyнкциoнaльного перемножения колебаний сигнала и помехи.

Процесс может происходить следующим образом: если в качестве антенны используется отрезок провода, то в антенную систему, участвующую в процессе приема, в качестве противовеса неизбежно входят провода питающей сети, в которых, как и в антенном проводе, под действием электромагнитного поля радиостанции тоже наводится ЭДС радиочастоты (рис. 1).

Источник вторичного питания (ИВП) в этом случае действует одновременно и как модулятор радиосигнала фоном переменного тока, поскольку в цепь антенной системы приемника (Rx) оказываются включенными диоды выпрямителя, как показано на рис. 2.

Каждый диод работающего выпрямителя является для сравнительно малых напряжений радиочастоты параметрическим элементом (т. е. линейным элементом, параметры которого существенно изменяются во времени с частотой 50 Гц под действием сравнительно большого напряжения от вторичной обмотки трансформатора). Радиочастотный ток I в цепи антенной системы, попадающий на вход приемника, определяется как произведение напряжения полезного сигнала на диодах, пропорционального наведенной в антенной системе ЭДС, на переменную проводимость диодов. Полезный сигнал оказывается таким образом умноженным на функцию изменения проводимости диодов, получая при этом паразитную модуляцию фоном переменного тока. Ввиду того, что под влиянием изменений обратного напряжения при закрытых диодах изменяется их емкость, сигнал получает в общем случае не только амплитудную, но и фазовую (частотную) модуляцию [3].

Аналогичные явления могут происходить не только при приеме, но и при передаче. При этом источником радиочастотных токов в проводах сети является передатчик, питаемый от сети через выпрямитель. Антенная система с участием проводов сети излучает сигнал с паразитной модуляцией фоном, и этот мультипликативный фон будет помехой всем, кто принимает сигнал данного передатчика. Если радиостанция в режимах приема и передачи использует одну и ту же антенну и питается от одного выпрямителя, то обнаруженный при приеме мультипликативный фон свидетельствует о том, что и при передаче также может быть паразитная модуляция сигнала фоном.

Область проявления рассматриваемого эффекта отнюдь не ограничивается портативной радиоаппаратурой. В стационарных установках с простейшими антеннами токи, казалось бы, должны уходить по проводу заземления, минуя источник питания. Однако от заземления в этом смысле мало пользы, ибо эффективное заземление по высокой частоте, как известно в [4, 5], практически неосуществимо. Синфазные токи радиочастоты в проводах сети могут наводиться в режиме передачи и при наличии полноценной (даже симметричной) антенны с фидером. Это происходит при недостаточном удалении самой антенны от проводов сети или при наличии антенного эффекта фидера [6].

Выше указывалось, что паразитной модуляции подвергается как амплитуда, так и фаза (частота) сигнала. На практике исходная паразитная частотная модуляция фоном незначительна, однако если модуляция принимаемого (или передаваемого) сигнала фоном даже чисто амплитудная, то неизбежные перекосы частотной характеристики тракта передачи-приема приводят к появлению частотной модуляции фоном и помеха будет обнаруживаться приемниками не только AM, но и ЧМ сигналов.

Рассматриваемые мультипликативные помехи приводят к серьезному ухудшению качества сигналов радиовещания и связи. Прием телеграфных и однополосных сигналов, как и обычных радиовещательных, сопровождается характерной хрипотой. В [2] отмечается, что в телевизоре мультипликативный фон "может быть одной из причин появления на экране перемещающихся горизонтальных полос, в пределах которых изображение имеет ослабленные или усиленные контрастность и яркость". Это случается при пользовании простыми комнатными или встроенными антеннами. Нередко причиной помех бывает модуляция радиосигнала в подключенном к той же сети выпрямителе, функционально (и даже гальванически!) не связанном с приемником или передатчиком этого сигнала.

Обстоятельный анализ мультипликативных помех дан в книге [3]. Если влияние аддитивной помехи, которая суммируется с сигналом, можно ослабить с помощью фильтрации, компенсации и даже просто увеличением уровня полезного сигнала, то наиболее реальный путь борьбы с мультипликативной помехой - устранение ее причин и, в частности, в источнике питания.

В литературе можно найти ряд способов ослабления мультипликативного фона [1, 2, 7 - 10], однако все обнаруженные литературные источники затрагивают проблему только с одной стороны - при радиоприеме.

Наша цель - не только показать, что область возможных негативных проявлений рассмотренных преобразований несколько шире, но также сделать сравнительную оценку возможных способов подавления МФ и привести обоснованные аргументы в пользу одного из направлений в борьбе с этим явлением.

Мультипликативный фон, как при передаче, так и при приеме, возникает при совпадении двух условий: наличия существенной связи между приемником (передатчиком) и проводами сети, т. е. заметного участия проводов сети в работе антенной системы и наличия модулирующих параметрических элементов (диодов выпрямителя) в цепи антенной системы, включающей передатчик (приемник).

Следовательно, борьба с мультипликативным фоном может проводиться, по крайней мере, одним из двух способов соответственно: ослаблением связи между передатчиком (приемником) и проводами сети или ослаблением модулирующего действия диодов. Любой из этих методов для ослабления МФ может оказаться достаточным.

Наиболее популярный способ подавления мультипликативного фона относится ко второму методу. Он состоит в шунтировании диодов выпрямителя конденсаторами [2, 8-10]. Путь токов радиочастоты становится более коротким через имеющие малое сопротивление линейные конденсаторы, а не через диоды, и при достаточно большой емкости шунтирующих конденсаторов удается получить значительное ослабление помехи.

Примерно с конца 70-х годов шунтирование диодов выпрямителей конденсаторами используется многими отечественными и зарубежными производителями источников вторичного электропитания радиоаппаратуры. Конденсаторы устанавливают как в мостовых, так и в двуполупериодных выпрямителях с отводом от середины вторичной обмотки, и даже в однополупериодных выпрямителях. Нам не удалось проследить первопричину и выяснить цель установки конденсаторов, однако в ряде обнаруженных (немногочисленных) комментариев по этому поводу указывалось, что это сделано для "сглаживания высокочастотных помех, проникающих со стороны сети". Во всяком случае эффект модуляции фоном переменного тока заметно снижается. Конденсаторы также способствуют уменьшению импульсных помех от переходных процессов в самих диодах при работе выпрямителя [5].

Другой способ исключить диоды выпрямителя из цепи для синфазных токов радиочастоты более доступен: можно просто соединить по высокой частоте провода сети с общим проводом (корпусом) радиоаппарата [1, 7]. Это делается, например, во всех чувствительных к помехам измерительных приборах и генераторах сигналов. Оба провода сети соединяют с корпусом прибора конденсаторами по 10...100 нф.

В этом случае незаземленный корпус прибора может оказаться под опасным напряжением, поэтому защитное заземление (или зануление) корпуса обязательно.

Заметим, что в результате шунтирования конденсаторами диодов или выпрямителя в целом помехи разного рода, проникающие как со стороны сети (в приемник), так и в сторону сети (от передатчика), не уменьшаются, а наоборот, увеличиваются, так как уменьшается сопротивление на их пути.

Таким образом, ослабляя по второму методу мультипликативный фон, возникающий в своем выпрямителе, мы не устраняем, а наоборот, увеличиваем токи радиочастоты в проводах сети. Остается мощный потенциальный источник помех - электросеть как активная часть антенной системы. Таким способом, как показывает опыт, практически невозможно эффективно подавить МФ в условиях реальных сетей при наличии нелинейных или параметрических элементов в подключенных к этой же сети соседних устройствах, в частности устройствах вторичного электропитания.

Значительно лучше в этом отношении не облегчать путь токам радиочастоты через выпрямитель, а наоборот, исключить причину этих токов или закрыть им этот путь, следуя первому из указанных выше методов.

Один из способов - установка запорных дросселей [2]. Они включаются в цепи питания (первичную и/или вторичную) поблизости от объекта (приемника или передатчика), при этом не требуется вмешательства в цепи выпрямителя. Дроссели служат для исключения или для ограничения участия проводов сети в составе антенной системы радиоустройства. Они защищают приемник не только от помех, возникших в своем выпрямителе, но и от помех, возникших во всех других выпрямителях и прочих источниках, связанных с данной сетью. Ведь паразитная модуляция может произойти и на диодах "чужого" выпрямителя.

Дроссели в проводах сети устанавливают практически во всех современных телевизионных приемниках с импульсными вторичными источниками питания, хотя основное их назначение - закрыть путь для гармоник частоты преобразователя и генератора строчной развертки в провода сети.

Другой способ [2] состоит в экранировке вторичной обмотки силового трансформатора от первичной. Идеальная экранировка предполагает полное устранение емкостной связи между обмотками трансформатора. Однако это невозможно ввиду практической невыполнимости эффективного заземления экрана по радиочастоте. А для бестрансформаторных источников питания этот способ, конечно, вообще не подходит.

Еще один путь борьбы с мультипликативным фоном - ослабление электромагнитной связи между антенной и проводами сети. Этого можно добиться удалением, насколько возможно, проводов антенны от проводов сети, избегая параллельного их расположения, а также предупреждением или ослаблением антенного эффекта фидера [6], что достигается, например, с помощью симметрирующих устройств и запорных дросселей (линейных изоляторов) в фидере.

Для наиболее эффективного подавления и предупреждения мультипликативных помех можно и нужно использовать все доступные способы комбинированно. Однако в большинстве описаний любительских блоков вторичного питания никаких средств борьбы с МФ, к сожалению, не обнаружено.

Подчеркнем, что способы первого метода, не являясь необходимыми для узкой цели подавления мультипликативных помех от источников питания, могут оказаться весьма желательными и даже необходимыми для борьбы и с прочими помехами других видов (аддитивных), в то время как взятые отдельно способы второго метода могут усугубить помеховую ситуацию в отношении этих прочих помех. Поэтому предпочтительное применение первого метода отдельно или в сочетании со вторым нам представляется более чем целесообразным.

Сказанное иллюстрируется осциллограммами, полученными с помощью компьютерного моделирования (Electronics Workbench v.5.12). Схема моделирования представлена на рис. 3.

Мостовой выпрямитель, питаемый от источника переменного напряжения G1, нагружен цепью R2C7. Диоды моста VD1 - VD4 по параметрам близки к отечественным диодам КД204Б. Ток радиочастоты 150 кГц через выпрямитель создается действием ЭДС генератора G2. Для его индикации служит преобразователь тока в напряжение (генератор напряжения, управляемый током) U1. В качестве элементов подавления МФ служат конденсаторы C3 - С6 и/или дроссель L1. Элементы С1, С2, R1 представляют модель (эквивалент) некоторой антенной системы с участием сети.

Автор: Д.Авдонин, А.Гречихин

Смотрите другие статьи раздела Гражданская радиосвязь.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Гибридные смарт-карты вместо загранпаспартов 29.12.2014 Рост туристических потоков между государствами в ближайшие четыре года приведет к активизации рынка электронных загранпаспортов и виз, считают в TechNavio. Электронные загранпаспорта и визы используются для установления личности человека, пересекающего границу. Как правило, информация о личности хранится на чипе смарт-карты и включает в себя уникальный идентификационный номер и цифровую подпись. Данные, хранящиеся на чипе, защищаются ключом PKI, при помощи которого производится аутентификация, что сильно снижает вероятность подделки паспорта. Для этой же цели на чипе хранятся биометрические данные владельца - цифровое фото и отпечаток пальца или изображение радужки глаза. Среднегодовой прирост рынка е-загранпаспортов и е-виз с 2015 по 2019 г. составит 30,17%. Чем больше людей путешествуют за границу в деловые и туристические поездки, тем больше становится потребность в эффективном контроле границ. Для того чтобы повысить безопасность туристов и снизить риск террористических атак, Международная организация гражданской авиации (ICAO) обязала своих членов внедрять электронные загранпаспорта, напоминают аналитики. Это не в последнюю очередь влияет на темпы роста рынка. Основным трендом на глобальном рынке е-загранпаспортов станет популяризация гибридных (контактно-бесконтактных) смарт-карт, утверждают эксперты. Гибридные карты позволяют передавать одну и ту же хранимую информацию по различным интерфейсам, тем самым интегрируясь с разными видами считывателей и систем обработки паспортных данных. Это избавляет от необходимости вводить несколько разных карт для разных типов документов и обеспечивает простоту взаимодействия карты с системами контроля границ различных государств. Основными поставщиками е-загранпаспортов и виз, в том числе с гибридным интерфейсом, станут гиганты рынка смарт-карт - Gemalto, Giesecke and Devrient, Morpho и Oberthur Technologies. Также успехов на этом поприще добьются такие вендоры как 4G Identity Solutions, ASK, CardLogic, DataCard, Eastcompeace, HID Global, Infineon Technologies, IRIS и Muhlbauer Group. Кроме того, по словам Файзала Гауса (Faisal Ghaus), вице-президента TechNavio, особой ценностью будут обладать гибридные смарт-карты семейства MIFARE от NXP Semiconductors. Этот продукт, по мнению аналитиков, станет лидером на рынке гибридные е-загранпаспортов. "Карты MIFARE обладают функциональностью, которая повышает скорость транзакций, поддерживают продвинутые технологии защиты данных, надежны, просты в использовании, и мы ожидаем, что именно они будут двигать рынок электронных загранпаспортов и виз в ближайшие годы", - заявил он.

Другие интересные новости:

▪ Коллективный разум у насекомых

▪ Система CoaXPress

▪ Новая технология маркировки товаров

▪ Двумерные материалы меняют форму и накапливают энергию

▪ Способ хранить воду жидкой при минусовой температуре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Укрощение строптивой. Крылатое выражение

▪ статья Какая тема в советской фантастике была настолько заезжена, что рассказы по ней не принимались журналами для публикации? Подробный ответ

▪ статья Национальная координатная сетка Великобритании. Советы туристу

▪ статья Ампервольтметр для лабораторного блока питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микросхема управления жидкокристаллическим индикатором INF8577CN. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025