なぜGSMがスピーカーをバズさせるのですか?


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多数のインターネットリソースに基づいて、スピーカーワイヤはアンテナのように機能し、近くの携帯電話から送信された信号を拾い上げて、スピーカーをバズさせます。しかし、私はそれを本当に買っていません...

3.5 mmスピーカーケーブルは1 Vを伝送するように設計されています。PCスピーカーが3.5 mmジャックから直接電力を供給される古いセットアップを見てきました(そして、ボリュームを私の設定はまったく高くありませんでした)。携帯電話のラジオから放出される微小なEMは、変動する1 V信号で動作するように設計されたスピーカーシステムに、このような大きなブザー音を発生させることができますか?EMが受信アンテナで数マイクロボルト以上を生成することは想像できませんでした。私が間違っている?

ありがとう。

更新-ライン出力の電圧を1 Vに修正(コメントを参照)

更新 しましたが、GSMは2 Wで送信するようです。送信された電力が重要であることを示す回答の一部を検証するために、その図で健全性チェックを行いたいと思います。私の物理学はかなり錆びていますが、試してみます...

線源周辺のEM放射の強度は次のとおりです。

I=P4πr2

したがって、送信GSMモジュールから約2 m離れた、長さ2 m、幅0.2 mmのワイヤ(これがワイヤの有効な近似値であることを願っています)があるとします。

次に、P=2W,I=39mWm2

それにワイヤーの表面積を掛けます(0.2 mm * 2 m)

線に沿った全EM電力は、16であるμW

さっき言ったように、かなり錆びていますが、これは正しくありませんか?これは、何とか増幅されずにその音を生成するのに本当に重要ですか?おそらく信号は共鳴しますか?または、サウンドカードに直接干渉しますか?


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最初の標準ラインアウトは1 V RMSです。次に、がありませんtiny bit of EM。電話が接続を確立しているとき、放射はかなり強いです。
-AndrejaKo

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@AndrejaKoはい、5 Vについて間違っている可能性があります...-1 Vが正しいとおっしゃるようになりました。GSMによって誘導される電圧の大きさを知りたいのですが、1 Vにも匹敵するとは想像できませんでした。スピーカー内でGSM信号が何らかの形で増幅されているのではないかと思っています。
-JSideris

スピーカーのコイル巻線の長さは、2メートルよりもかなり長い場合があります。空芯変圧器の式は、GSM電話の向きが適切な場合、伝達されるエネルギーにより近い近似を与える場合があります。
hotpaw2


サウンドファイル(wma、amr、mp3)などをここにアップロードできますか?
常に混乱して

回答:


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ブザーはAM検出信号です。

オーディオアンプがGSM信号に見舞われる理由は、現代のオーディオ半導体部品が実際に高いGHzの範囲まで非常に機能しているためです。GSM-800-900MHz範囲の場合、80mm銅トレースは1/4波長アンテナまたはストリップライン共振器のように機能します。信号は、アンプの複数のポイントで同時に非線形性(チップ内のトランジスタまたはダイオード構造)でAM検出され、パワーレギュレータチップなども含まれます。

DCで駆動される非線形部品(AM検出)の平均伝導率の小さいが非常にシャープで周期的なディップまたはポップとしてオーディオ範囲に変換されます。

UHFフラッシュのビーズで直線を示す低速オシロスコープトレースを考えてください。消費されたDC電流の単純で鋭いスパイクは、アンプで聞こえるようになります。


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これは実際には、アンプの出力が最終的にオーディオ周波数にフィルター処理されたとしても(結局のところ、一般的なスピーカーは1MHzを超える周波数ではそれほど振動しません)、高い周波数または低い周波数が存在するという過小評価された事実に結びついています入力は非常に可聴な歪みを引き起こす可能性があります。500Hzで振幅変調された869.0000MHz信号には、868.9995MHzと869.0005Mhzの成分が含まれますが、どちらも聞こえませんが、歪みは元の周波数の倍数の和または差で周波数成分を生成する可能性があります。
-supercat

1
問題を想像する簡単な方法は、フィルタリングの前に、ハイサイドで1.2ボルト、ローサイドで-1.1ボルトで信号をクリップするアンプを想像することです。強力な868MHz信号(例、+ /-2ボルト以上)があると、アンプの入力段は、存在する場合に0.05ボルトを事実上強制します。そのような信号が存在せず、入力が無音の場合、0.00ボルトになります。したがって、オーディオレートで現れたり消えたりする強力な868MHz信号は、入力に見かけ上0.05ボルトのピークツーピークオーディオ周波数波を引き起こします。
-supercat

電話が近くにある場合にのみ効果が発生するのはなぜですか?電話がかかってきたときに電話が送信され、送信のみがピックアップされていますか?
ネイト

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@Nate:信号強度は距離の約2乗で低下するため、10フィート離れた電話機から100フィート離れた場所の約100倍の信号を受信します。この効果は、短い距離ではわずかに減少します(1フィート離れた電話機から144倍の信号を受信しません)が、1マイルの距離で受信できるほど十分に強い伝送は約100万になります5フィートの距離で強度が倍になります。
supercat

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聴力インプラントに関する私の研究で、ブザーは、2Aのパルスを運ぶ電話のバッテリーワイヤからの磁気放射によって引き起こされることがわかりました。この磁界は比較的強く、近くのデバイスの低周波EMIに敏感な回路に結合する可能性があります。私の場合のノイズは、RFとアンテナによるものではありませんでした。これがRFシールドが機能しない理由です。


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まず、この状況で重要なのは力です。小型スピーカーは、損失ではないとしても、わずか数ワットになります。

セルアプリケーションでのハンドセットからの出力は、33dBm(または2ワット)に達することがあります。これは、UMTSとGSMの両方に当てはまります。ただし、GSMの場合、約217 Hz(可聴範囲内)のバーストがあります。この2ワットの電力は、オーディオ信号と比較して非常に強力です。UMTSでは、プロトコルが変更され、可聴範囲内にあるバーストを回避するように特別に設計されました。


Kellenjb、健全性チェックを行い、質問の結果を更新しました。見て、私が間違っているかどうか教えてください。
-JSideris

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はい。Thje GSMプロトコルの設計は頭がおかしく、その影響はプロセスの手遅れになるまで発見されませんでした。彼らは何が起こるのか知っていましたが、関係者全員が十分な$を投資して、規制当局を荒っぽく乗り越えることができました。この種の問題が発生した企業は、通常、過去の型式承認を得ることはありません。GSMは6000ポンドのゴリラ(通常は圧倒的な600ポンドの10倍)です。干渉は、シグナリングフレームの構築方法に関連する偶発的な低調波です。
ラッセルマクマホン

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携帯電話のラジオから放出される微小なEMは、変動する1 V信号で動作するように設計されたスピーカーシステムに、このような大きなブザー音を発生させることができますか?

干渉はスピーカーを直接駆動しません。それは最終的に増幅されるいくつかの経路を通って、電子機器に戻る道を見つけています。

ここに一つの方法があります。スピーカーは実際にはアンプの出力に接続されており、アンプはグローバルネガティブフィードバックラインによって安定化されています。その負帰還は、アンプの初期の比較的高いインピーダンスの高感度入力に戻ります。


ワイヤはマイクロ波を拾い、コイルの1/4インピーダンスに共振する場合があります。軸方向ではなくラジアル方向の力が発生するように見えるため、スピーカーは磁石にぶつかってブザーを鳴らします。
トニースチュワートサニースキーガイEE75

そして、パワーアンプのグローバルな負帰還ラインからのこの信号との干渉をどのように防いだり、除外したりしますか?
エンドリス14

1

聞こえる音は干渉です。それを取り除くためにケーブルにフェリットビーズを置きます。方法は次のとおりです。AndrejaKoが指摘したように、放射は約2ワット(ヘッドセットの場合)でピークになる可能性があるため、重要です。


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こんにちは、スハ、私は音が何であり、それを取り除く方法を理解しています。ただし、GSMデバイスが近くにあるときに2 Wがケーブルに誘導される可能性があることはわかりません。質問の編集内容を確認して、計算に誤りがある場合はお知らせください。
JSideris

きちんとした式のための1つ:)。
-JSideris

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@Bizorkeわかりません、彼らはあなたの質問に答えませんでしたが、きちんとした式に賛成票を投じましたか?数式も表示されません。私は何が欠けていますか?
ケレンイブ

@ Bizorke、2ワットはアンテナ自体のピーク電力であり、ケーブル自体の電力ではありません。フェライトは2ワットを吸収しません。増幅前の信号ラインに結合するため、音量が大きくなります。
-Kortuk

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@Bizorke、投票は回答の質のためであり、質問に投票する必要なく、低い担当者レベルでユーザー担当者を編集します。
-Kortuk

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ラジオがオフになっているときにスピーカーが数分ごとに鳴る場合、原因は最寄りのセルタワーへの自動同期です。このバーストは、コールを受信するために最強のタワーに接続したままにすることを保証することです。

上記が当てはまる場合、解決策は小さなRFキャップを追加することです。100pFセラミックがうまく機能し、ESRを確認し、850MHzで最低のインピーダンスを与える値を選択します。

理由:スピーカーコイルが偶然素敵なアンテナを作り、磁気が非直線的に作用して渦電流が整流され、コイルに電磁力が聞こえます。通常、3mを超える距離は検出されません。オフライン同期のプロトコルは、AMがスピーカーコイルによって検出されたときにベースバンド信号を使用します。しかし、より良いSNRと信頼できる接続を提供します。ADSLにも同じ問題があり、バンドスプリッターはそれを除去するように設計されています。そうしないと、ブロードバンド速度でオートボーを使用して接続するプロトコルが聞こえます。GSMの問題は、変調により連続キャリアのベースバンドコンテンツが回避されるため、オンライン接続では明らかではありません。

スピーカーコイルのQはわかりませんが、パッシブモードで聞くことができれば、うまく機能します。

私の仮定が間違っている場合、それは上記のように他のソースかもしれません。


私が言ったように、TDMAは、共振コイルとそれらの周波数での磁石の非線形特性によってAMが検出されます。私の質問に答えてもらえますか?コイルの長さは半径ほど重要ではありません。


Bizorke <GSM Edge 2Gは、TDMA接続プロトコルからこの干渉を受けます。一方、Verizonが使用するCDMAバーストはサポートしていません。数秒間「dit-ditty-dit-ditty ...」のビートでバーストレートが聞こえると思います。「オフフック」時のTDMAフレームレートは216.7 Hzです。フレームレートは「dit」バーストであり、「聞こえますか?」GSM(@ 850MHzの)キャリアの1/4波が受信の範囲でスピーカーのコイルを置くた89ミリメートルまたは3.5"である。 あなたはオフ?オーディオパワーであなたの試験条件での私の仮定を確認してくださいすることができ、音声が邪魔して、ノイズを殺すことラウド共鳴
トニースチュワートサニースキーガイEE75

@Bizorke et al、私の答えの正確さの手がかりは、きれいな200 Hzのトーンと比べて非常に騒々しくうるさいバズの音です。これは、コイルが電子機器によって駆動されるかのように軸方向に移動するだけでなく、磁石を放射状に擦り、バネの音を立てていることを証明しています。そのため、電源が切れてスピーカーが切断された状態でブザーが鳴るかどうかを尋ねました。
トニー・スチュワートサニースキーガイEE75

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スピーカーをオフまたは切断した状態でこれを確認していません。私の仮説の1つは、GSMが何らかの形でサウンドカードに直接干渉したというものでした。また、使用可能なスピーカーの仕様はありませんが、スピーカーコイル自体がシステムに吸収される全体的なエネルギーにかなり寄与することに同意します。
JSideris

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これは本当に簡単です。電話機のRFパワーアンプには大量の電流が必要で、すぐに必要です。これにより、電力増幅器に至るトレースに高いdi / dtが生じます。(磁気結合を介した)オーディオケーブル配線で得られる結果は、2xx Hzの基本波での一連のインパルスです(手元に標準はありません)。

その信号には、オーディオ周波数範囲で多くのパワーが含まれており、増幅されてスピーカーから送信されます。比較すると、RFコンポーネントの効果はごくわずかであり、より大きな音で聞こえることはありません。

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