Mengapa GSM menyebabkan speaker berdengung?

29

Berdasarkan banyak sumber daya internet, kabel speaker bertindak seperti antena yang menerima sinyal yang ditransmisikan dari ponsel terdekat dan menyebabkan speaker berdengung. Tapi saya tidak benar-benar membeli itu ...

Kabel speaker 3,5 mm dirancang untuk membawa 1 V. Saya telah melihat pengaturan lama di mana speaker PC diaktifkan langsung dari jack 3,5 mm (dan saya telah menguji memainkan suara yang tidak teramplifikasi langsung dari PC melalui jack, meskipun volume dalam setup saya tidak terlalu tinggi sama sekali). Bagaimana sedikit EM yang dipancarkan oleh radio ponsel dapat menyebabkan sistem speaker, yang dirancang untuk beroperasi dengan sinyal 1V yang fluktuatif, menghasilkan suara dengung yang keras? Saya tidak dapat membayangkan EM menghasilkan lebih dari beberapa mikro-volt pada antena penerima. Apakah aku salah?

Terima kasih.

Diperbarui - voltase saluran yang dikoreksi menjadi 1 V (lihat komentar)

Pembaruan Saya mencarinya, dan ya sepertinya GSM mentransmisikan pada 2 W. Saya ingin melakukan pemeriksaan kewarasan dengan angka itu untuk memverifikasi beberapa jawaban yang menyatakan bahwa daya yang ditransmisikan signifikan. Fisika saya cukup berkarat, tetapi saya akan mencoba ...

Kita tahu bahwa intensitas radiasi EM di sekitar sumber adalah:

I=P4πr2

Jadi misalkan kita memiliki panjang kawat 2 m dan lebar 0,2 mm (saya harap ini merupakan perkiraan yang valid untuk kabel) yang berjarak sekitar 2 m dari modul GSM pengirim.

Kemudian untukP=2W,I=39mWm2

Lipat gandakan dengan luas permukaan kawat (0,2 mm * 2 m)

Kekuatan EM Total sepanjang kawat kemudian 16 .μW

Seperti yang saya katakan saya cukup berkarat, tetapi apakah ini tidak benar? Apakah ini cukup signifikan untuk menghasilkan suara itu tanpa diperkuat? Mungkin sinyalnya beresonansi? Atau mengganggu langsung dengan kartu suara?

noise speakers gsm JSideris
sumber
1
Line-out standar pertama adalah 1 V RMS. Selanjutnya, tidak ada tiny bit of EM. Ketika ponsel melakukan koneksi, radiasi cukup kuat.
AndrejaKo
1
@AndrejaKo Ya, saya bisa salah tentang 5 V ... - sekarang Anda menyebutkan 1 V terdengar benar. Saya masih ingin tahu berapa banyak tegangan yang diinduksi oleh GSM, karena saya tidak bisa membayangkan itu sebanding dengan bahkan 1 V. Saya bertanya-tanya apakah sinyal GSM entah bagaimana diperkuat di dalam speaker itu sendiri.
JSideris
Panjang lilitan gulungan pada speaker mungkin sedikit lebih panjang dari 2 meter. Persamaan transformator inti udara mungkin memberikan perkiraan yang lebih dekat dengan energi yang ditransfer, jika telepon GSM diorientasikan dengan tepat.
hotpaw2
1
Lihat gsmhistory.com/chapter/chapter-22-unintended-consequences terkait dari electronics.stackexchange.com/a/39133/142
endolith
Bisakah saya mengunggah file suara (wma, amr, mp3) dll di sini?
Selalu Bingung

Jawaban:

20

Dengung adalah sinyal yang terdeteksi AM.

Alasan amplifier audio terkena sinyal GSM adalah karena bagian semikonduktor audio kontemporer sebenarnya sangat fungsional hingga rentang GHz tinggi. Untuk rentang GSM-800-900MHz, jejak tembaga 80mm apa pun berfungsi seperti antena gelombang 1/4, atau stripline resonator. Sinyal AM terdeteksi pada non-linearitas (transistor atau struktur dioda dalam chip) pada beberapa titik penguat secara bersamaan, juga termasuk chip pengatur daya dan sebagainya.

Ini diterjemahkan ke dalam rentang audio sebagai dips kecil atau sangat tajam dan berkala atau konduktivitas rata-rata dari bagian non-linear (deteksi AM), yang bertenaga DC.

Pikirkan jejak osiloskop kecepatan rendah yang menunjukkan garis lurus dengan manik-manik UHF berkedip. Lonjakan tajam sederhana dari arus DC yang dikonsumsi akan menjadi terdengar dengan amplifier.


sumber
3
Ini sebenarnya terkait dengan fakta yang kurang dihargai bahwa bahkan jika output dari amplifier pada akhirnya akan disaring ke frekuensi audio (speaker khas tidak akan bergetar dengan frekuensi pada frekuensi lebih dari 1MHz, bagaimanapun, kehadiran frekuensi yang lebih tinggi atau lebih rendah pada input dapat menyebabkan distorsi yang sangat terdengar. Sebuah amplitudo sinyal 869.0000MHz yang dimodulasi pada 500Hz akan mengandung komponen pada 868.9995MHz dan 869.0005Mhz, yang keduanya tidak dapat didengar, tetapi distorsi dapat menghasilkan komponen frekuensi dengan jumlah berapa pun atau perbedaan dari beberapa kelipatan frekuensi asli.
supercat
1
Cara mudah untuk membayangkan masalahnya adalah dengan membayangkan amp yang menempelkan sinyal, sebelum penyaringan apa pun, pada 1,2 volt di sisi tinggi dan -1,1 volt di sisi rendah. Sinyal 868MHz yang kuat (mis. +/- 2 volt atau lebih besar) secara efektif akan memaksa tahap input amp untuk melihat 0,05 volt ketika itu ada; jika tidak ada sinyal seperti itu dan inputnya diam, maka akan melihat 0,00 volt. Jadi, sinyal 868MHz yang kuat yang muncul dan menghilang pada kecepatan audio akan menyebabkan gelombang frekuensi audio puncak-ke-puncak 0,05 volt yang terlihat pada input.
supercat
mengapa efeknya hanya terjadi ketika ponsel di dekatnya? Apakah ponsel mentransmisikan ketika mendapat panggilan dan kemudian hanya transmisi yang diangkat?
Nate
1
@Nate: Kekuatan sinyal turun dengan kira-kira kuadrat jarak, sehingga orang akan menerima sekitar 100x lebih banyak sinyal dari telepon 10 kaki jauhnya dari 100 kaki jauhnya. Efek ini sedikit berkurang pada jarak yang lebih kecil (satu tidak akan menerima sinyal 144x lebih banyak dari telepon satu inci jauhnya dari satu kaki jauhnya), tetapi transmisi yang cukup kuat untuk diterima pada jarak satu mil akan menjadi sekitar juta kali lebih kuat pada jarak 5 kaki.
supercat
6

Dalam penelitian implan pendengaran, saya menemukan bahwa dengungan disebabkan oleh radiasi magnetik dari kabel baterai di telepon yang membawa pulsa sekitar 2A. Medan magnet ini relatif kuat dan dapat berpasangan dengan sirkuit rentan EMI frekuensi rendah dari perangkat terdekat. Kebisingan dalam kasus saya bukan dari RF dan antena sama sekali. Inilah sebabnya pelindung RF mungkin tidak berfungsi.

Tony Richardson
sumber
5

Pertama-tama, kekuatanlah yang penting dalam situasi ini. Setiap speaker kecil akan hanya beberapa watt, jika tidak rugi.

Daya keluar dari handset dalam aplikasi sel bisa sebesar 33dBm (atau 2 Watt). Ini adalah kasus untuk UMTS dan GSM; Namun, untuk GSM ada semburan yang ada di sekitar 217 Hz (yang berada dalam rentang yang dapat didengar) Ini daya 2 watt bisa sangat kuat dibandingkan dengan sinyal audio. Di UMTS, protokol berubah dan secara khusus dirancang untuk menghindari semburan yang akan berada dalam kisaran yang terdengar.

Kellenjb
sumber
Kellenjb, saya sudah melakukan pemeriksaan kewarasan dan memperbarui hasil untuk pertanyaan saya. Bisakah Anda melihatnya dan memberi tahu saya jika saya salah?
JSideris
3
Iya nih. Desain protokol GSM sudah mati otak dan implikasinya tidak terlihat sampai terlambat dalam proses. Mereka tahu apa yang akan terjadi tetapi ada cukup $ diinvestasikan oleh semua yang bersangkutan untuk memungkinkan mereka untuk naik kasar atas otoritas pengatur. Setiap perusahaan yang memiliki masalah seperti ini biasanya tidak akan pernah mendapatkan persetujuan jenis masa lalu. GSM adalah gorila 6000 pound (itu 10 x yang biasanya luar biasa 600 pound). Gangguan adalah subharmonik yang tidak disengaja terkait dengan bagaimana frame pensinyalan dibangun.
Russell McMahon
5

Bagaimana sedikit EM yang dipancarkan oleh radio ponsel dapat menyebabkan sistem speaker, yang dirancang untuk beroperasi dengan sinyal 1V yang fluktuatif, menghasilkan suara dengung yang keras?

Gangguan tidak mengarahkan pengeras suara secara langsung; itu menemukan jalan kembali ke elektronik, melalui beberapa jalur di mana ia akhirnya diperkuat.

Ini satu cara. Speaker sebenarnya terhubung ke output penguat, yang distabilkan oleh garis umpan balik negatif global. Umpan balik negatif itu kembali ke impedansi yang relatif tinggi, input sensitif sebelumnya di amplifier.

Kaz
sumber
Kabel mengambil gelombang mikro dan dapat beresonansi koil impedansi 1/4 W. Tampaknya menciptakan kekuatan radial daripada aksial sehingga speaker berdengung dengan menekan magnet.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
dan bagaimana Anda mencegah gangguan dengan atau menyaring sinyal ini dari garis umpan balik negatif global dari power amp?
endolith
1

Dengungan yang Anda dengar adalah gangguan. Letakkan manik-manik ferit pada kabel Anda untuk menyingkirkannya. Begini caranya. Seperti yang ditunjukkan AndrejaKo, radiasi ini penting karena dapat mencapai puncaknya sekitar 2 Watt (untuk headset).

suha
sumber
2
Hai Suha, saya mengerti suara itu dan bagaimana cara menghilangkannya. Namun saya tidak mengerti bagaimana mungkin 2 W sedang diinduksi ke dalam kabel ketika perangkat GSM dekat. Bisakah Anda melihat suntingan saya untuk pertanyaan dan memberi tahu saya jika Anda melihat kesalahan dengan perhitungan saya?
JSideris
Satu untuk rumus rapi :).
JSideris
1
@ Bizorke Saya tidak mengerti, mereka tidak menjawab pertanyaan Anda, tetapi Anda memberi mereka upvote untuk formula yang rapi? Saya bahkan tidak melihat formula apa pun. Apa yang saya lewatkan?
Kellenjb
@ Bizton, 2 watt adalah daya puncak pada antena, bukan pada kabel itu sendiri. Ferit tidak akan menyerap 2 watt. Itu menjadi keras karena pasangan ke dalam garis sinyal sebelum amplifikasi.
Kortuk
1
@Bizorke, suara harus untuk kualitas jawaban, edit di telinga perwakilan pengguna di level rep rendah tanpa Anda perlu memilih pertanyaan.
Kortuk
0

Jika speaker Anda berdengung setiap beberapa menit ketika radio dimatikan, maka itu adalah sinkronisasi otomatis ke menara sel terdekat yang menjadi penyebabnya. Ledakan ini untuk memastikan Anda tetap terhubung ke menara terkuat untuk menerima panggilan.

Jika hal di atas benar, maka solusinya adalah menambahkan tutup RF kecil, 100 pF keramik dapat bekerja dengan baik, periksa ESR dan pilih nilai yang memberikan impedansi terendah pada 850MHz.

Alasan: Coil speaker kebetulan membuat antena yang bagus dan magnet bertindak secara non-linier dengan arus eddy diperbaiki dan menyebabkan kekuatan EM pada koil terdengar. Biasanya jarak> 3 m seharusnya tidak terdeteksi. Protokol untuk sinkronisasi offline menggunakan sinyal baseband ketika AM terdeteksi oleh koil speaker. tetapi menawarkan SNR yang lebih baik dan koneksi yang andal. ADSL memiliki masalah yang sama dan bandplitter dirancang untuk menyaringnya. Kalau tidak, Anda akan mendengar protokol untuk terhubung menggunakan autobaud pada kecepatan broadband. Masalah GSM tidak terbukti dengan koneksi online karena modulasi menghindari konten baseband dengan operator berkelanjutan.

Saya tidak tahu Q dari koil speaker Anda, tetapi jika Anda dapat mendengarnya dalam mode pasif, ia bekerja dengan cukup baik.

Jika asumsi saya salah maka mungkin sumber lain seperti yang disebutkan di atas.

Seperti yang saya katakan TDMA adalah AM terdeteksi oleh kumparan resonansi dan sifat non-linear dari magnet pada freq tersebut. Bisakah Anda menanggapi Q saya? Panjang kumparan tidak sepenting radius.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber
Bizorke <GSM Edge 2G mendapatkan gangguan ini dari protokol koneksi TDMA-nya. Sedangkan semburan CDMA yang digunakan oleh Verizon tidak. Saya percaya Anda mendengar laju ledakan dalam ketukan "dit-ditty-dit-ditty ..." selama beberapa detik. Frame rate TDMA selama "off-hook" adalah 216,7 Hz frame rate adalah ledakan "dit", ketika mengirimkan "Bisakah Anda mendengar saya?" Pembawa 1/4 gelombang GSM (@ 850MHz) adalah 89mm atau 3,5 "yang menempatkan kumparan speaker di kisaran penerimaan. Bisakah Anda mengonfirmasi asumsi saya tentang kondisi pengujian dengan mematikan daya audio? Audio yang keras dapat mematikan kebisingan dengan mengganggu resonansi
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
@ Bizorke et al, petunjuk keakuratan jawaban saya adalah bunyi buzz yang mungkin cukup keras dan menjengkelkan vs nada 200 Hz yang bersih. Ini membuktikan bahwa kumparan tidak hanya bergerak secara aksial seolah didorong oleh elektronik, tetapi secara radial menggosok magnet dan membuat gebrakan pegas. Itu sebabnya saya bertanya apakah berdengung dengan power off dan speaker terputus.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
1
Saya belum mengamati ini dengan speaker mati atau terputus. Salah satu hipotesis saya adalah bahwa GSM entah bagaimana mengganggu langsung dengan kartu suara. Saya juga tidak memiliki spesifikasi untuk speaker saya yang tersedia, tetapi saya setuju bahwa koil speaker itu sendiri akan berkontribusi besar terhadap keseluruhan energi yang diserap oleh sistem.
JSideris
0

Yang ini sangat sederhana. Penguat daya RF di telepon membutuhkan banyak arus, dan membutuhkannya dengan cepat. Ini menciptakan di / dt tinggi pada jejak yang mengarah ke power amplifier. Hasilnya diambil dengan kabel audio (melalui magnetic coupling) adalah serangkaian impuls pada dasar 2xx hz (tidak memiliki standar di tangan).

Sinyal itu mengandung banyak daya dalam rentang frekuensi audio, yang diperkuat dan dikirim ke speaker. Efek dari komponen RF sangat kecil jika dibandingkan, Anda tidak akan mendengarnya karena dengungan yang lebih keras.

pengatur elektron profesional
sumber