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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Interférences multiples provenant des alimentations secondaires. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles La réception radio s'accompagne souvent d'un fort fond de courant alternatif, qui peut être entendu lors de la syntonisation de la station radio porteuse. Même s'il n'y a pas de porteuse, comme lors de la réception de signaux SSB, la parole devient déformée et inintelligible. Les signaux télégraphiques prennent un ton rauque. L'effet est particulièrement prononcé dans les récepteurs à transistors dotés d'antennes fouet, ce qui rend souvent impossible leur alimentation à partir d'un réseau à courant alternatif. L’effet est également évident lors de la transmission, déformant le signal de la station et élargissant son spectre. Les raisons de ce phénomène et les moyens de le combattre sont décrits dans le matériel proposé. L'article traite de telles transformations de signaux radio dans lesquelles, à la suite du passage de courants radiofréquences à travers les diodes d'une alimentation secondaire en fonctionnement contenant un redresseur, une modulation indésirable des signaux radio se produit avec les fréquences harmoniques du réseau d'alimentation. Cet effet se manifeste le plus clairement, par exemple, lorsqu'un récepteur radio portable avec des signaux AM avec une antenne fouet est alimenté à partir d'un réseau à courant alternatif via un redresseur. Le bourdonnement AC n'est audible que lorsque le récepteur est réglé sur la fréquence de la station en fonctionnement, et n'est pas audible du tout s'il n'y a pas de signal de la station. L'intensité de l'arrière-plan augmente avec l'augmentation du niveau du signal, de sorte que l'arrière-plan est plus visible lors de la réception des stations de radio locales [1]. Outre le bruit de fond AC, qui ressort clairement pendant les pauses de transmission, des distorsions importantes de la parole et de la musique peuvent être entendues. Contrairement au bruit de fond additif, qui peut être provoqué par exemple par un filtrage insatisfaisant de la tension d'alimentation et qui est entendu à la sortie du récepteur, que celui-ci soit accordé ou non sur une station, ce fond est à juste titre appelé multiplicatif. fond (MF) [2], ceux. résultant de la multiplication fonctionnelle des oscillations du signal et du bruit. Le processus peut se dérouler comme suit : si un morceau de fil est utilisé comme antenne, alors le système d'antenne impliqué dans le processus de réception comprend inévitablement des fils d'alimentation comme contrepoids, dans lesquels, comme dans le fil d'antenne, la CEM est également induite sous l'influence du champ électromagnétique des fréquences radio de la station radio (Fig. 1).
Dans ce cas, l'alimentation secondaire (SPS) agit simultanément comme un modulateur du signal radio avec un fond de courant alternatif, puisque les diodes de redressement sont incluses dans le circuit du système d'antenne du récepteur (Rx), comme le montre la Fig. . 2.
Chaque diode d'un redresseur en fonctionnement est un élément paramétrique pour des tensions radiofréquence relativement faibles (c'est-à-dire un élément linéaire dont les paramètres changent de manière significative dans le temps avec une fréquence de 50 Hz sous l'influence d'une tension relativement élevée de l'enroulement secondaire du transformateur) . Le courant radiofréquence I dans le circuit du système d'antenne, qui atteint l'entrée du récepteur, est défini comme le produit de la tension du signal utile sur les diodes, proportionnelle à la FEM induite dans le système d'antenne, et de la conductivité variable des diodes. Le signal utile est ainsi multiplié par la fonction de changement de conductivité des diodes, recevant ainsi une modulation parasite par le fond de courant alternatif. Du fait que sous l'influence des changements de tension inverse lorsque les diodes sont fermées, leur capacité change, le signal reçoit généralement non seulement une modulation d'amplitude, mais également de phase (fréquence) [3]. Des phénomènes similaires peuvent se produire non seulement lors de la réception, mais également lors de l'émission. Dans ce cas, la source des courants radiofréquences dans les fils du réseau est l'émetteur, alimenté depuis le réseau via un redresseur. Un système d'antenne impliquant des fils réseau émet un signal avec un fond de modulation parasite, et ce fond multiplicatif interférera avec tous ceux qui reçoivent le signal d'un émetteur donné. Si une station radio utilise la même antenne en réception et en émission et est alimentée par le même redresseur, alors le fond multiplicatif détecté en réception indique qu'en émission il peut également y avoir une modulation parasite du signal par le fond. Le domaine de manifestation de l'effet considéré ne se limite en aucun cas aux équipements radio portables. Dans les installations fixes dotées des antennes les plus simples, il semblerait que les courants devraient circuler à travers le fil de terre, contournant la source d'alimentation. Cependant, une mise à la terre dans ce sens est de peu d’utilité, car une mise à la terre efficace à haute fréquence, comme cela est connu dans [4, 5], est pratiquement impossible. Les courants radiofréquences de mode commun dans les fils du réseau peuvent être induits en mode transmission et en présence d'une antenne à part entière (même symétrique) avec une alimentation. Cela se produit lorsque l'antenne elle-même n'est pas suffisamment éloignée des fils du réseau ou lorsqu'il y a un effet d'antenne d'alimentation [6]. Il a été indiqué ci-dessus que tant l'amplitude que la phase (fréquence) du signal sont soumises à une modulation parasite. En pratique, la modulation de fréquence parasite initiale par le fond est insignifiante, cependant, si la modulation du signal reçu (ou transmis) par le fond est même purement amplitude, alors des distorsions inévitables dans les caractéristiques de fréquence du trajet d'émission-réception conduisent à l'apparition d'une modulation de fréquence par l'arrière-plan et les interférences seront détectées par les récepteurs non seulement des signaux AM, mais également des signaux FM. Les interférences multiplicatives considérées entraînent une grave détérioration de la qualité des signaux de diffusion et de communication. La réception des signaux télégraphiques et à bande latérale unique, ainsi que des signaux de diffusion conventionnels, s'accompagne d'un enrouement caractéristique. Dans [2] il est noté que sur un téléviseur, un arrière-plan multiplicatif « peut être l'une des raisons de l'apparition de bandes horizontales mobiles sur l'écran, au sein desquelles l'image a affaibli ou amélioré le contraste et la luminosité ». Cela se produit lors de l'utilisation de simples antennes intérieures ou intégrées. Souvent, la cause des interférences est la modulation d'un signal radio dans un redresseur connecté au même réseau, qui n'est fonctionnellement (et même galvaniquement !) pas connecté au récepteur ou à l'émetteur de ce signal. Une analyse détaillée du bruit multiplicatif est donnée dans le livre [3]. Si l'influence des interférences additives, qui sont ajoutées au signal, peut être atténuée par filtrage, compensation et même simplement en augmentant le niveau du signal utile, alors la manière la plus réaliste de traiter les interférences multiplicatives est d'éliminer leurs causes et, en particulier, dans la source d'alimentation. Dans la littérature, vous pouvez trouver un certain nombre de façons d'affaiblir le fond multiplicatif [1, 2, 7 - 10], cependant, toutes les sources littéraires trouvées n'abordent le problème que d'un seul côté : lors de la réception radio. Notre objectif n'est pas seulement de montrer que le domaine des manifestations négatives possibles des transformations considérées est un peu plus large, mais également de faire une évaluation comparative des moyens possibles de supprimer la MF et de fournir des arguments raisonnables en faveur de l'une des directions du lutter contre ce phénomène. Un fond multiplicatif, tant à l'émission qu'à la réception, se produit lorsque deux conditions coïncident : la présence d'une connexion significative entre le récepteur (émetteur) et les fils du réseau, c'est-à-dire une participation notable des fils du réseau au fonctionnement du système d'antenne et du présence d'éléments paramétriques modulants (diodes de redressement) dans le circuit du système d'antenne, y compris l'émetteur (récepteur). Par conséquent, la lutte contre le fond multiplicatif peut être menée respectivement d'au moins une des deux manières suivantes : en affaiblissant la connexion entre l'émetteur (récepteur) et les fils du réseau ou en affaiblissant l'effet modulant des diodes. N’importe laquelle de ces méthodes peut suffire à affaiblir MF. La méthode la plus populaire pour supprimer le fond multiplicatif appartient à la deuxième méthode. Il se compose de diodes de redressement shunt avec des condensateurs [2, 8-10]. Le trajet des courants RF devient plus court grâce à des condensateurs linéaires à faible impédance plutôt qu'à travers des diodes, et une réduction significative du bruit peut être obtenue avec des condensateurs shunt suffisamment grands. Depuis la fin des années 70 environ, les diodes de redressement shunt avec condensateurs ont été utilisées par de nombreux fabricants nationaux et étrangers d'alimentations secondaires pour équipements radio. Les condensateurs sont installés à la fois dans les redresseurs en pont et dans les redresseurs double-alterne pris au milieu de l'enroulement secondaire, et même dans les redresseurs demi-alternance. Nous n'avons pas pu retracer la cause profonde ni déterminer le but de l'installation des condensateurs, mais un certain nombre (peu) de commentaires trouvés à ce sujet indiquaient que cela avait été fait pour « atténuer les interférences haute fréquence provenant du réseau ». Dans tous les cas, l'effet de modulation par le courant alternatif de fond est sensiblement réduit. Les condensateurs aident également à réduire le bruit impulsionnel provenant des processus transitoires dans les diodes elles-mêmes pendant le fonctionnement du redresseur [5]. Une autre façon d'exclure les diodes de redressement du circuit pour les courants radiofréquences de mode commun est plus accessible : vous pouvez simplement connecter les fils réseau à haute fréquence au fil commun (boîtier) de l'appareil radio [1, 7]. Cela se produit par exemple dans tous les instruments de mesure et générateurs de signaux sensibles au bruit. Les deux fils du réseau sont connectés au corps de l'appareil avec des condensateurs de 10...100 nf. Dans ce cas, le boîtier non mis à la terre de l'appareil peut être exposé à une tension dangereuse, une mise à la terre (ou mise à la terre) de protection du boîtier est donc obligatoire. Notez qu'en raison du shuntage des diodes ou du redresseur dans son ensemble avec des condensateurs, les interférences de toutes sortes pénétrant à la fois du côté réseau (vers le récepteur) et du côté réseau (depuis l'émetteur) ne diminuent pas, mais, sur au contraire, elle augmente, puisque la résistance à travers eux diminue. Ainsi, en affaiblissant le fond multiplicatif qui apparaît dans notre redresseur à l'aide de la deuxième méthode, nous n'éliminons pas, mais au contraire, augmentons les courants radiofréquences dans les fils du réseau. Il reste une puissante source potentielle d’interférences : le réseau électrique en tant que partie active du système d’antennes. De cette manière, comme le montre l'expérience, il est quasiment impossible de supprimer efficacement les MF dans des réseaux réels en présence d'éléments non linéaires ou paramétriques dans des appareils voisins connectés au même réseau, notamment des appareils d'alimentation secondaire. Il est bien préférable à cet égard de ne pas faciliter le chemin des courants radiofréquences à travers le redresseur, mais, au contraire, d'éliminer la cause de ces courants ou de leur fermer ce chemin, en suivant la première des méthodes ci-dessus. Une solution consiste à installer des selfs d'arrêt [2]. Ils se connectent au circuit d'alimentation (primaire et/ou secondaire) proche de l'objet (récepteur ou émetteur), sans nécessiter d'intervention dans le circuit redresseur. Les selfs servent à exclure ou à limiter la participation des fils réseau dans le système d'antenne d'un appareil radio. Ils protègent le récepteur non seulement des interférences de son propre redresseur, mais également des interférences de tous les autres redresseurs et autres sources connectées au réseau. Après tout, une modulation parasite peut également se produire sur les diodes d'un redresseur « étranger ». Des selfs dans les fils réseau sont installées dans presque tous les récepteurs de télévision modernes dotés d'alimentations secondaires pulsées, bien que leur objectif principal soit de fermer le chemin des harmoniques du convertisseur de fréquence et du générateur à balayage horizontal dans les fils réseau. Une autre méthode [2] consiste à protéger l'enroulement secondaire du transformateur de puissance du primaire. Un blindage idéal implique l'élimination complète du couplage capacitif entre les enroulements du transformateur. Cependant, cela n'est pas possible en raison de l'impossibilité pratique de mettre efficacement à la terre le blindage aux fréquences radio. Et pour les alimentations sans transformateur, cette méthode ne convient bien sûr pas du tout. Une autre façon de lutter contre le fond multiplicatif consiste à affaiblir la connexion électromagnétique entre l’antenne et les fils du réseau. Ceci peut être réalisé en supprimant autant que possible les fils d'antenne des fils du réseau, en évitant leur disposition parallèle, ainsi qu'en empêchant ou en affaiblissant l'effet d'antenne du départ [6], ce qui est obtenu, par exemple, à l'aide de baluns. et des selfs d'arrêt (isolateurs de ligne) dans le départ. Pour supprimer et prévenir le plus efficacement possible les interférences multiplicatives, vous pouvez et devez utiliser toutes les méthodes disponibles en combinaison. Cependant, dans la plupart des descriptions d'alimentations secondaires amateurs, aucun moyen de lutter contre les MF n'a malheureusement été trouvé. Nous soulignons que les méthodes de la première méthode, bien que non nécessaires dans le but précis de supprimer les interférences multiplicatives des alimentations électriques, peuvent s'avérer très souhaitables et même nécessaires pour lutter contre d'autres types d'interférences (additifs), tandis que les méthodes de la première méthode la deuxième méthode, prise séparément, peut aggraver la situation d'interférence par rapport à ces autres interférences. Dès lors, l’utilisation préférable de la première méthode séparément ou en combinaison avec la seconde nous semble plus qu’appropriée. Ce qui précède est illustré par des oscillogrammes obtenus à l’aide d’une simulation informatique (Electronics Workbench v.5.12). Le diagramme de simulation est présenté sur la Fig. 3.
Le pont redresseur, alimenté par la source de tension alternative G1, est chargé par le circuit R2C7. Les paramètres des diodes pont VD1 - VD4 sont proches des diodes domestiques KD204B. Le courant radiofréquence de 150 kHz traversant le redresseur est créé par l'action de la force électromotrice du générateur G2. Pour l'indiquer, utilisez le convertisseur courant-tension (générateur de tension commandé en courant) U1. Les condensateurs C3 - C6 et/ou l'inductance L1 servent d'éléments de suppression MF. Les éléments C1, C2, R1 représentent un modèle (équivalent) d'un système d'antennes impliquant un réseau. Auteur: D.Avdonin, A.Grechikhin
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