二次電源の供給源からのマルチプライカティブ障害。スキーム、説明

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二次電源源からの多重障害。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ラジオ受信には、多くの場合、ラジオキャリアに同調しているときに聞こえる、交流の強いハム音が伴います。 SSB信号を受信する場合など、搬送波がない場合でも、音声が歪んで聞き取れなくなります。電信信号はかすれた音になります。この影響はホイップアンテナを備えたトランジスタ受信機で特に顕著であり、多くの場合、AC 主電源から電力を供給できなくなります。この影響は送信中にも同様に現れ、局の信号を歪ませ、そのスペクトルを拡大します。この現象の理由とそれに対処する手段は、提案された資料に記載されています。

この記事では、このような無線信号の変換について説明しています。この変換では、整流器を含む動作中の二次電源のダイオードに高周波電流が流れる結果、電源ネットワークの高調波周波数による無線信号の望ましくない変調が発生します。

この効果は、たとえば、ホイップアンテナを備えたポータブル AM 放送ラジオ受信機が整流器を介して交流ネットワークから電力を供給される場合に最も顕著になります。 AC ハムは、受信機が作業ステーションの周波数に同調している場合にのみ聞こえ、ステーション信号がない場合はまったく聞こえません。バックグラウンドの強度は信号レベルとともに増加するため、バックグラウンドは地元のラジオ局を受信するときに最も顕著になります[1]。送信の一時停止中に明らかに区別できる交流の背景に加えて、音声と音楽の重大な歪みが聞こえます。

たとえば、電源電圧のフィルタリングが不十分なために発生し、放送局に同調しているかどうかに関係なく、受信機の出力で聞こえる付加的なバックグラウンドとは対照的に、このバックグラウンドは正しく「バックグラウンド」と呼ばれます。乗算的背景 (MF) [2]、それら。信号の発振と干渉が関数的に乗算された結果として生じます。

プロセスは次のように進行します。ワイヤをアンテナとして使用する場合、主電源のワイヤは必然的に、釣り合いおもりとして受信プロセスに参加するアンテナシステムに入ります。そこでは、アンテナワイヤと同様に、アンテナの下に、無線局の電磁場の影響により、無線周波数にも EMF が誘導されます (図 1)。

二次電源からの乗法干渉

この場合、図に示すように、整流ダイオードが受信機アンテナシステム (Rx) 回路に接続されているため、二次電源 (PS) は交流バックグラウンドの無線信号変調器としても機能します。 2.

二次電源からの乗法干渉

動作している整流器の各ダイオードは、比較的低い無線周波数電圧に対するパラメトリック要素 (つまり、線形要素であり、そのパラメータは、二次巻線からの比較的大きな電圧の作用下で 50 Hz の周波数で時間の経過とともに大きく変化します)変圧器）。受信機の入力に入るアンテナシステム回路の高周波電流 I は、アンテナシステムに誘導される EMF に比例するダイオードの有効信号電圧と、ダイオードの可変導電率の積として定義されます。。したがって、有用な信号は、交流バックグラウンドによる寄生変調を受けながら、ダイオードのコンダクタンス変化関数によって乗算されます。閉じたダイオードによる逆電圧の変化の影響により、その静電容量が変化するため、信号は一般に振幅だけでなく位相（周波数）変調も受けます[3]。

同様の現象は受信時だけでなく送信時にも発生する可能性があります。この場合、ネットワークの配線内の高周波電流の源は、整流器を介してネットワークから電力が供給される送信機です。ネットワークワイヤを含むアンテナシステムは、寄生バックグラウンド変調を伴う信号を放射します。この乗算バックグラウンドは、この送信機から信号を受信するすべての人に干渉します。受信モードと送信モードの無線局が同じアンテナを使用し、同じ整流器によって電力供給されている場合、受信中に検出された乗算バックグラウンドは、送信中にバックグラウンドによる信号のスプリアス変調も存在する可能性があることを示します。

検討されている効果の発現領域は決して携帯無線機に限定されるものではありません。最も単純なアンテナを備えた固定設置では、電流は電源をバイパスしてアース線に沿って流れるように思われます。ただし、[4、5] で知られているように、効果的な高周波接地は実際には不可能であるため、この意味での接地はほとんど役に立ちません。ネットワークのワイヤ内のコモンモード高周波電流は、送信モードおよびフィーダを備えた本格的な (対称的な) アンテナの存在下で誘導される可能性があります。これは、アンテナ自体がネットワークのワイヤから十分に除去されていない場合、またはフィーダのアンテナ効果がある場合に発生します [6]。

信号の振幅と位相 (周波数) の両方が寄生変調を受けることは前述しました。実際には、背景による初期のスプリアス周波数変調は重要ではありませんが、背景による受信 (または送信) 信号の変調が純粋な振幅であっても、送受信経路の周波数応答に避けられない歪みが生じます。バックグラウンドによる周波数変調の出現と干渉は、受信機によって AM だけでなく FM 信号でも検出されます。

多重干渉は、放送および通信信号の品質の重大な劣化につながると考えられています。従来の放送と同様に、電信信号や単側波帯信号の受信には、特有のかすれ音が伴います。 [2] では、テレビの背景が乗算されていることが「画面上に動く横縞が現れる理由の XNUMX つである可能性があり、その中で画像のコントラストと明るさが弱まったり強調されたりする」と指摘されています。これは、単純な屋内アンテナまたは内蔵アンテナを使用している場合に発生します。多くの場合、干渉の原因は、同じネットワークに接続された整流器での無線信号の変調です。この整流器は、機能的に (さらには電気的にも!) この信号の受信機または送信機に接続されていません。

乗算ノイズの詳細な分析は、書籍 [3] に記載されています。信号に追加される相加的干渉の影響が、フィルタリング、補償、さらには有用な信号のレベルを上げることによって弱めることができる場合、乗算的干渉に対処する最も現実的な方法は、その原因を除去することです。特に、、電源にあります。

文献では、乗算的背景を減衰させる多くの方法を見つけることができます [1、2、7 ～ 10]。しかし、見つかったすべての文献情報源は、問題の一面、つまり無線受信からのみ触れています。

私たちの目標は、考慮されている変換の否定的な発現の可能性の領域がやや広いことを示すだけでなく、MF を抑制する可能な方法を比較評価し、方向性の XNUMX つを支持する合理的な議論を行うことです。この現象と戦ってください。

多重バックグラウンドは、送信時と受信時の両方で、次の XNUMX つの条件が一致したときに発生します。受信機 (送信機) とネットワークワイヤの間に重要な接続が存在すること、つまり、アンテナシステムの動作にネットワークワイヤが大きく関与していること、およびアンテナシステムの動作にネットワークワイヤが大きく関与していることです。送信機（受信機）を含むアンテナシステムの回路における変調パラメトリック素子（整流ダイオード）の存在。

したがって、乗算的背景との戦いは、送信機（受信機）とネットワークの配線との間の接続を弱めること、またはダイオードの変調作用を弱めることによって、それぞれ XNUMX つの方法のうちの少なくとも XNUMX つで実行できます。 MF を弱めるこれらの方法のいずれでも十分である可能性があります。

乗算的背景を抑制する最も一般的な方法は 2 番目の方法に属します。これは、整流ダイオードをコンデンサで分路することで構成されています [8、10-XNUMX]。 RF 電流の経路は、ダイオードではなく低抵抗ラインコンデンサを介して短くなり、シャントコンデンサの容量が十分に大きいため、干渉を大幅に減衰できます。

70 年代の終わりごろから、コンデンサによる整流ダイオードの分路は、無線機器の二次電源の多くの国内外のメーカーで使用されてきました。コンデンサは、ブリッジと、二次巻線の中央からのタップを備えた全波整流器の両方、さらには単波整流器にも取り付けられます。根本的な原因を追跡し、コンデンサを設置する目的を突き止めることはできませんでしたが、この件に関して見つかった多くの（少数の）コメントは、これが「主電源から来る高周波ノイズを平滑化するために行われた」ことを示していました。」いずれの場合も、交流バックグラウンドによる変調の影響は著しく減少する。コンデンサは、整流器の動作中にダイオード自体の過渡現象から生じるインパルスノイズの低減にも貢献します [5]。

コモンモード高周波電流用の回路から整流ダイオードを除外する別の方法は、より利用しやすいものです。高周波でネットワークワイヤを無線デバイスのコモンワイヤ (ケース) に接続するだけです [1、7]。これは、たとえば、干渉に敏感なすべての測定機器や信号発生器で行われます。ネットワークの両方のワイヤは、10 ... 100 nF のコンデンサを使用してデバイスの本体に接続されています。

この場合、接地されていないデバイスのケースには危険な電圧がかかる可能性があるため、ケースの保護接地（または接地）が必須です。

ダイオードまたは整流器全体のコンデンサーを分流した結果、ネットワーク側 (受信機へ) とネットワーク側 (送信機から) の両方に侵入するさまざまな種類の干渉は減少しないことに注意してください。途中で抵抗が増えるため、逆に増加します。

したがって、XNUMX 番目の方法を使用して整流器内で発生する乗算バックグラウンドを弱めることにより、ネットワークワイヤ内の高周波電流を排除するのではなく、逆に増加させます。アンテナシステムのアクティブな部分としての電力網という強力な潜在的な干渉源が依然として存在します。このように、経験が示すように、同じネットワークに接続されている隣接デバイス、特に二次電源デバイスに非線形またはパラメトリック要素が存在する実際のネットワークでは、MF を効果的に抑制することは事実上不可能です。

この点では、整流器を通る高周波電流の経路を容易にしない方がはるかに優れており、逆に、上記の最初の方法に従って、これらの電流の原因を排除するか、この経路を閉じる方がはるかに優れています。

2 つの方法は、遮断チョークを取り付けることです [XNUMX]。これらは、整流回路への介入を必要とせずに、対象物 (受信機または送信機) の近くの電力回路 (一次および/または二次) に組み込まれます。チョークは、無線デバイスのアンテナシステムへのネットワークワイヤの参加を除外または制限するために機能します。これらは、受信機をその整流器からの干渉だけでなく、他のすべての整流器やネットワークに関連する他のソースからの干渉からも保護します。結局のところ、寄生変調は「外部」整流器のダイオードでも発生する可能性があります。

ネットワーク配線のチョークは、スイッチング二次電源を備えたほとんどすべての最新のテレビ受信機に取り付けられていますが、その主な目的は、周波数変換器と水平走査発生器の高調波のネットワーク配線への経路を閉じることです。

別の方法 [2] は、電源トランスの XNUMX 次巻線を XNUMX 次巻線からシールドすることです。理想的なシールドには、トランス巻線間の容量結合が完全に除去されることが含まれます。しかし、これは、無線周波数によってシールドを効果的に接地することが実際には不可能であるため、不可能です。もちろん、トランスレス電源の場合、この方法はまったく適していません。

増殖する背景に対抗するもう 6 つの方法は、アンテナとネットワークワイヤ間の電磁接続を弱めることです。これは、アンテナワイヤをネットワークワイヤから可能な限り削除し、アンテナワイヤの並列配置を回避し、フィーダ [XNUMX] のアンテナ効果を防止または弱めることで実現できます。これは、たとえばバランシングを使用して達成されます。フィーダ内のデバイスと遮断チョーク (ライン絶縁体)。

乗算的干渉を最も効果的に抑制および防止するには、利用可能なすべての方法を組み合わせて使用することが可能であり、また使用する必要があります。しかし、残念ながら、アマチュアの二次パワーユニットのほとんどの説明では、MF に対抗する手段は見つかりませんでした。

最初の方法は、電源からの乗算干渉を抑制するという狭い目的には必要ありませんが、他のタイプの干渉（付加的）と戦うためには非常に望ましいものであり、さらには必要であることが判明する可能性があることを強調します。 XNUMX 番目の方法を個別に実行すると、これらの他の干渉に関して干渉状況が悪化する可能性があります。したがって、最初の方法を単独で使用するか、XNUMX 番目の方法と組み合わせて使用することが、適切であると思われます。

上記は、コンピュータシミュレーション (Electronics Workbench v.5.12) を使用して取得されたオシログラムによって示されています。シミュレーションスキームを図に示します。 3.

二次電源からの乗法干渉

AC 電圧源 G1 から電力を供給されるブリッジ整流器には、R2C7 回路が搭載されています。ブリッジダイオード VD1 ～ VD4 は、パラメータが国産ダイオード KD204B に近いです。整流器を通る 150 kHz の高周波電流は、発電機 G2 の EMF の作用によって生成されます。それを示すために、電流電圧変換器 (電流制御電圧発生器) U1 が使用されます。コンデンサ C3 ～ C6 および/またはインダクタ L1 は、MF の抑制要素として機能します。要素 C1、C2、R1 は、ネットワークに参加する何らかのアンテナシステムのモデル (等価) を表します。

著者: D.アヴドニン、A.グレチキン

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