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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Los obstáculos multiprikativnye de las fuentes de la alimentación secundaria. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles La recepción de radio suele ir acompañada de un fuerte zumbido de corriente alterna, que se escucha cuando se sintoniza una emisora de radio. Incluso si no hay portadora, como cuando se reciben señales de SSB, el habla se vuelve distorsionada e ininteligible. Las señales del telégrafo adquieren un tono ronco. El efecto es especialmente pronunciado en los receptores de transistores con antenas de látigo, lo que a menudo hace que sea imposible alimentarlos desde la red eléctrica de CA. El efecto se manifiesta igualmente durante la transmisión, distorsionando la señal de la emisora y ampliando su espectro. Las razones de este fenómeno y los medios para combatirlo se describen en el material propuesto. El artículo analiza tales conversiones de señales de radio, en las que, como resultado del paso de corrientes de radiofrecuencia a través de los diodos de una fuente de alimentación secundaria en funcionamiento que contiene un rectificador, se produce una modulación no deseada de señales de radio con frecuencias armónicas de la red de suministro. Este efecto es más pronunciado, por ejemplo, cuando un receptor de radiodifusión AM portátil con una antena de látigo se alimenta de una red de corriente alterna a través de un rectificador. El zumbido de CA se escucha solo cuando el receptor está sintonizado a la frecuencia de la estación de trabajo, y no es audible en absoluto si no hay señal de la estación. La intensidad del fondo aumenta con el nivel de la señal, por lo que el fondo se nota más cuando se reciben estaciones de radio locales [1]. Junto con el fondo de corriente alterna, que se distingue claramente durante las pausas de transmisión, se escuchan distorsiones significativas del habla y la música. A diferencia del fondo aditivo, que puede ser causado, por ejemplo, por un mal filtrado de la tensión de alimentación y que se escucha a la salida del receptor independientemente de que esté sintonizado o no en alguna emisora, este fondo se denomina con razón el fondo multiplicativo (MF) [2], esos. resultante de la multiplicación funcional de las oscilaciones e interferencias de la señal. El proceso puede proceder de la siguiente manera: si se usa un trozo de cable como antena, entonces los cables de la red eléctrica inevitablemente ingresan al sistema de antena que participa en el proceso de recepción como un contrapeso, en el cual, como en el cable de la antena, debajo del influencia del campo electromagnético de la estación de radio, EMF también es frecuencias de radio inducidas (Fig. 1).
En este caso, la fuente de alimentación secundaria (PS) también actúa como un modulador de la señal de radio con un fondo de corriente alterna, ya que los diodos rectificadores están conectados al circuito del sistema de antena del receptor (Rx), como se muestra en la Fig. 2.
Cada diodo de un rectificador en funcionamiento es un elemento paramétrico para voltajes de radiofrecuencia relativamente bajos (es decir, un elemento lineal, cuyos parámetros cambian significativamente con el tiempo a una frecuencia de 50 Hz bajo la acción de un voltaje relativamente grande del devanado secundario de el transformador). La corriente de radiofrecuencia I en el circuito del sistema de antena, que ingresa a la entrada del receptor, se define como el producto del voltaje de señal útil en los diodos, que es proporcional a la FEM inducida en el sistema de antena, y la conductividad variable de los diodos. . La señal útil es así multiplicada por la función de cambio de conductancia de los diodos, mientras recibe una modulación parásita por parte de la corriente alterna de fondo. Debido al hecho de que bajo la influencia de los cambios en el voltaje inverso con diodos cerrados, su capacitancia cambia, la señal generalmente recibe no solo amplitud, sino también modulación de fase (frecuencia) [3]. Fenómenos similares pueden ocurrir no solo durante la recepción, sino también durante la transmisión. En este caso, la fuente de corrientes de radiofrecuencia en los cables de la red es un transmisor alimentado desde la red a través de un rectificador. Un sistema de antena que involucra cables de red emite una señal con una modulación de fondo parásita, y este fondo multiplicativo interferirá con todos los que reciban la señal de este transmisor. Si la estación de radio en los modos de recepción y transmisión usa la misma antena y está alimentada por el mismo rectificador, entonces el fondo multiplicativo detectado durante la recepción indica que durante la transmisión también puede haber una modulación espuria de la señal por el fondo. El área de manifestación del efecto bajo consideración no se limita de ninguna manera a los equipos de radio portátiles. En instalaciones estacionarias con las antenas más simples, parecería que las corrientes deberían ir a lo largo del cable de tierra, sin pasar por la fuente de alimentación. Sin embargo, la puesta a tierra en este sentido es de poca utilidad, ya que una puesta a tierra efectiva de alta frecuencia, como se conoce en [4, 5], es prácticamente inviable. Las corrientes de radiofrecuencia de modo común en los cables de la red se pueden inducir en el modo de transmisión y en presencia de una antena completa (incluso simétrica) con un alimentador. Esto sucede cuando la propia antena no está lo suficientemente separada de los cables de la red o en presencia del efecto de antena del alimentador [6]. Se mencionó anteriormente que tanto la amplitud como la fase (frecuencia) de la señal sufren una modulación parásita. En la práctica, la modulación de frecuencia espuria inicial por el fondo es insignificante, sin embargo, si la modulación de la señal recibida (o transmitida) por el fondo es incluso puramente de amplitud, entonces las distorsiones inevitables en la respuesta de frecuencia de la ruta de transmisión-recepción conducen a la aparición de modulación de frecuencia por el fondo y la interferencia será detectada por los receptores no solo AM, sino también señales FM. La interferencia multiplicativa considerada conduce a un grave deterioro de la calidad de las señales de radiodifusión y comunicación. La recepción de señales de telégrafo y de banda lateral única, así como la transmisión convencional, se acompaña de una ronquera característica. Se señala en [2] que un fondo multiplicativo en un televisor "puede ser una de las razones de la aparición de franjas horizontales en movimiento en la pantalla, dentro de las cuales la imagen tiene un contraste y un brillo debilitados o mejorados". Esto sucede cuando se utilizan antenas interiores o integradas simples. A menudo, la causa de la interferencia es la modulación de una señal de radio en un rectificador conectado a la misma red, que funcionalmente (¡e incluso galvánicamente!) no está conectado al receptor o transmisor de esta señal. En el libro [3] se proporciona un análisis detallado del ruido multiplicativo. Si la influencia de la interferencia aditiva que se agrega a la señal puede debilitarse filtrando, compensando e incluso simplemente aumentando el nivel de la señal útil, entonces la forma más realista de lidiar con la interferencia multiplicativa es eliminar sus causas y, en particular, , en la fuente de alimentación. En la literatura, puede encontrar varias formas de atenuar el fondo multiplicativo [1, 2, 7 - 10], sin embargo, todas las fuentes literarias encontradas abordan el problema solo desde un lado: con la recepción de radio. Nuestro objetivo no es solo mostrar que el área de posibles manifestaciones negativas de las transformaciones consideradas es algo más amplia, sino también hacer una evaluación comparativa de las posibles formas de suprimir MF y dar argumentos razonables a favor de una de las direcciones en el luchar contra este fenómeno. Un trasfondo multiplicativo, tanto en transmisión como en recepción, ocurre cuando coinciden dos condiciones: la presencia de una conexión significativa entre el receptor (transmisor) y los hilos de la red, es decir, la participación significativa de los hilos de la red en el funcionamiento del sistema de antena y la presencia de elementos paramétricos de modulación (diodos rectificadores) en el circuito del sistema de antena, incluido el transmisor (receptor). En consecuencia, la lucha contra el fondo multiplicativo se puede llevar a cabo al menos de dos maneras, respectivamente: debilitando la conexión entre el transmisor (receptor) y los cables de la red o debilitando la acción moduladora de los diodos. Cualquiera de estos métodos para debilitar el MF puede ser suficiente. La forma más popular de suprimir el fondo multiplicativo pertenece al segundo método. Consiste en derivar los diodos rectificadores con condensadores [2, 8-10]. La ruta de las corrientes de RF se vuelve más corta a través de los capacitores de línea de baja resistencia en lugar de a través de los diodos, y con una capacidad suficientemente grande de los capacitores de derivación, se puede obtener una atenuación significativa de la interferencia. Desde finales de los años 70, muchos fabricantes nacionales y extranjeros de fuentes de alimentación secundarias para equipos de radio han utilizado la derivación de diodos rectificadores por condensadores. Los condensadores se instalan tanto en puente como en rectificadores de onda completa con un toque desde el medio del devanado secundario, e incluso en rectificadores de onda única. No hemos podido rastrear la causa raíz y descubrir el propósito de instalar capacitores, sin embargo, varios (pocos) comentarios encontrados sobre este asunto indicaron que esto se hizo para "suavizar el ruido de alta frecuencia proveniente de la red eléctrica". " En cualquier caso, el efecto de modulación por el fondo de corriente alterna se reduce notablemente. Los condensadores también contribuyen a la reducción del ruido de impulso de los transitorios en los propios diodos durante el funcionamiento del rectificador [5]. Otra forma de excluir los diodos rectificadores del circuito para las corrientes de RF de modo común es más accesible: simplemente puede conectar los cables de la red al cable común (carcasa) del dispositivo de radio a alta frecuencia [1, 7]. Esto se hace, por ejemplo, en todos los instrumentos de medición y generadores de señales sensibles a interferencias. Ambos cables de la red están conectados al cuerpo del dispositivo con condensadores de 10 ... 100 nF. En este caso, la carcasa del dispositivo sin conexión a tierra puede estar bajo un voltaje peligroso, por lo que es obligatoria la puesta a tierra (o puesta a tierra) de protección de la carcasa. Tenga en cuenta que, como resultado de la derivación de condensadores de diodos o un rectificador en su conjunto, varios tipos de interferencias que penetran tanto desde el lado de la red (hacia el receptor) como desde el lado de la red (desde el transmisor) no disminuyen, pero, por el contrario, aumentan, ya que la resistencia en su camino. Por lo tanto, al debilitar el fondo multiplicativo que ocurre en nuestro rectificador utilizando el segundo método, no eliminamos, sino que, por el contrario, aumentamos las corrientes de radiofrecuencia en los cables de la red. Queda una poderosa fuente potencial de interferencia: la red eléctrica como parte activa del sistema de antena. De esta forma, como muestra la experiencia, es prácticamente imposible suprimir eficazmente la MF en redes reales en presencia de elementos no lineales o paramétricos en dispositivos vecinos conectados a la misma red, en particular dispositivos de alimentación secundaria. Es mucho mejor a este respecto no facilitar el camino de las corrientes de radiofrecuencia a través del rectificador, sino, por el contrario, excluir la causa de estas corrientes o cerrarles este camino, siguiendo el primero de los métodos indicados anteriormente. Una forma es instalar estranguladores de cierre [2]. Se incluyen en los circuitos de alimentación (primario y/o secundario) en las inmediaciones del objeto (receptor o transmisor), sin necesidad de intervención en el circuito rectificador. Los choques se utilizan para excluir o limitar la participación de cables de red en el sistema de antena del dispositivo de radio. Protegen al receptor no solo de la interferencia de su rectificador, sino también de la interferencia de todos los demás rectificadores y otras fuentes asociadas con la red. Después de todo, la modulación parásita también puede ocurrir en los diodos de un rectificador "extraño". Los choques en los cables de la red se instalan en casi todos los receptores de televisión modernos con fuentes de alimentación secundarias conmutadas, aunque su objetivo principal es cerrar el camino de los armónicos del convertidor de frecuencia y el generador de exploración horizontal a los cables de la red. Otra forma [2] es proteger el devanado secundario del transformador de potencia del primario. El blindaje ideal implica la eliminación completa del acoplamiento capacitivo entre los devanados del transformador. Sin embargo, esto no es posible debido a la imposibilidad práctica de una conexión a tierra RF efectiva de la pantalla. Y para las fuentes de alimentación sin transformador, este método, por supuesto, no es adecuado en absoluto. Otra forma de combatir el fondo multiplicativo es debilitar la conexión electromagnética entre la antena y los cables de la red. Esto se puede lograr eliminando, en la medida de lo posible, los cables de antena de los cables de la red, evitando su disposición en paralelo, así como evitando o debilitando el efecto antena del alimentador [6], lo que se logra, por ejemplo, utilizando el balanceo dispositivos y estranguladores de cierre (aislantes de línea) en el alimentador. Para la supresión y prevención más eficaz de la interferencia multiplicativa, es posible y necesario utilizar todos los métodos disponibles en combinación. Sin embargo, en la mayoría de las descripciones de unidades de potencia secundarias de aficionados, desafortunadamente, no se encontraron medios para combatir MF. Resaltamos que los métodos del primer método, si bien no son necesarios para el estrecho propósito de suprimir la interferencia multiplicativa de las fuentes de energía, pueden resultar altamente deseables e incluso necesarios para combatir otro tipo de interferencias de otros tipos (aditivas), mientras que los métodos del segundo método tomados por separado pueden agravar la situación de interferencia con respecto a estas otras interferencias. Por tanto, el uso preferente del primer método solo o en combinación con el segundo nos parece más que adecuado. Lo anterior se ilustra con oscilogramas obtenidos mediante simulación por computadora (Electronics Workbench v.5.12). El esquema de simulación se muestra en la fig. 3.
El puente rectificador, alimentado por una fuente de voltaje de CA G1, se carga con el circuito R2C7. Los diodos de puente VD1 - VD4 tienen parámetros cercanos a los diodos domésticos KD204B. La corriente de radiofrecuencia de 150 kHz a través del rectificador es creada por la acción de la EMF del generador G2. Para indicarlo, se utiliza un convertidor de corriente a voltaje (generador de voltaje controlado por corriente) U1. Los condensadores C3 - C6 y/o el inductor L1 sirven como elementos de supresión de la MF. Los elementos C1, C2, R1 representan un modelo (equivalente) de algún sistema de antena con participación de red. Autor: D.Avdonin, A.Grechikhin
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