Воздействие узкополосного шума на амплитудный детектор

Амплитудный детектор, содержащий диод и фильтр нижних частот (RC-цепь), представляет собой сочетание безынерционного нелинейного элемента с инерционной линейной цепью.

Линейное детектирование. Детектирование высокочастотного колебания с большой амплитудой. Считаем, что напряжение на выходе детектора воспроизводит амплитуду колебания на входе, т. е. считать, что коэффициент передачи детектора равен 1. Таким образом, напряжение шума на выходе линейного детектора обладает релеевским распределением:

при

Среднее значение шумового напряжения:

Дисперсия:

Найдем корреляционную функцию и энергетический спектр выходного сигнала при условии, что на входе линейного детектора действует нормальный шум, энергетический спектр которого: , а корреляционная функция:

Окончательно получим:

Вывод: ширина выходного спектра в раз больше ширины входного спектра. Линейный амплитудный детектор воспроизводит огибающую узкополосного колебания, независимо от особенностей структуры его спектра, т. е. огибающая каждой реализации шума на входе детектора обладает спектром более широким, чем частотная полоса самой реализации.

Квадратичный детектор. Напряжение на выходе детектора можно представить в виде , где К – коэффициент пропорциональности.

Используя выражение получим закон распределения шумового напряжения на выходе квадратичного детектора:

. Т. е. напряжение на выходе квадратичного детектора имеет экспоненциальное распределение.

Математическое ожидание выходного напряжения: , средний квадрат напряжения: . Отсюда следует, что дисперсия шума на выходе квадратичного детектора: .

Найдем корреляционную функцию сигала на выходе: , где . Энергетический спектр сигнала:

Вывод: спектры на выходах квадратичного т линейного детекторов одинаковы по форме, отличаются только масштабом оси ординат. Сам сигнал на выходе отличается от сигнала на входе. Это говорит о том, что они воспроизводят спектр огибающей, т. е. то, что необходимо получить.

Любой сигнал можно преобразовать в гармонический (по теореме Фурье). Поэтому будем рассматривать только гармонический сигнал.

При наложении узкополосного шума на сигнал суммарное колебание можно записать в форме: . Разложим этот процесс на квадратурные составляющие:

,

где –– амплитуда, –– фаза. Будем рассматривать только амплитуду, так как амплитудный детектор.

Плотность вероятности огибающей: , где I₀ – бесселева функция нулевого порядка от комплексного аргумента. Это есть

обобщенное распределение Релея.

Вид распределения при различных значениях E/s_х. При E/s_х=0 выражение принимает вид релеевского распределения, при Е>>s_х получим распределение, близкое к нормальному, с математическим ожиданием равным Е и дисперсией .

Линейный детектор. Пусть напряжение на выходе детектора совпадает с огибающей амплитуды высокочастотного напряжения на входе. Тогда математическое ожидание равно:

а средний квадрат напряжения: .

После вычисления интегралов получим следующие выражения:

, где –– отношение сигнал/шум на входе (отношение мощности полезного сигнала к мощности паразитного сигнала).

Дисперсия сигнала на выходе: .

В отсутствии полезного сигнала математическое ожидание шума распределено по Релею ( ). Если есть полезный сигнал на входе, то для получения полезного сигнала на выходе необходимо вычесть шумовую составляющую ( ). Следовательно, отношение сигнал/шум на выходе будет следующим: .

Рассмотрим 2 предельных случая:

1. –– слабый сигнал. В этом случае вводятся упрощения: , . Отсюда, выражение для U

0 можно записать в укороченном виде: .

Дисперсия:

.

При слабом сигнале отношение сигнал/шум на выходе:

Вывод: слабый сигнал в линейном детекторе подавляется помехой.

2. –– сильный сигнал. Проведем аналогичный анализ:

, .

U₀ в этом случае принимает вид: , но .

Отсюда, дисперсия сигнала на выходе:

Найдем соотношение сигнал/шум на выходе: .

Вывод: при сильном сигнале помеха подавляется сигналом.

Квадратичный детектор. Проведем аналогичные рассуждения.

Напряжение на выходе квадратичного детектора:

Учитывая, что , и (так как ), а так же , получим среднее значение напряжения по времени на выходе: , где К – характеристика детектора, Е – амплитуда немодулированного гармонического сигнала.

U

ОС – слагаемое, обусловленное помехой, U_ОП – слагаемое, обусловленное сигналом.

Найдем из исходного соотношения:

При усреднении по времени все слагаемые с и обращаются в ноль. Следовательно: .

Вычитая из этого выражения найдем дисперсию шума на выходе квадратичного детектора:

Запишем соотношение сигнал/шум на выходе детектора:

,

где . При значениях сигнал/шум на входе << 1 (т. е. при )

Вывод: при малом отношении сигнал/шум на входе имеет место сильное подавление сигнала.

При значениях сигнал/шум на входе >> 1 (т. е. при )

Вывод: при сильном сигнале отношение сигнал/шум на выходе пропорционально отношению сигнал/шум на входе.

Сопоставим результаты для линейного и квадратичного детекторов. При слабом сигнале детекторы ведут себя одинаково: отношение сигнал/шум на выходе пропорционально квадрату отношения сигнал/шум на входе.

При сильном сигнале отношение сигнал/шум на выходе квадратичного детектора в 4 раза меньше, чем у линейного. Это объясняется тем , что при квадратичном детектировании сильный сигнал выносит помеху на участок характеристики с повышенной крутизной, что приводит к относительному увеличению помехи.

Наличие амплитудной модуляции сигнала не вносит существенных изменений в оценку отношения сигнал/шум на выходе детектора. Все результаты не зависят от соотношения между несущей частотой сигнала и мгновенной частотой помехи, т. е. наложение паразитной частотной или фазовой модуляции не оказывает существенного влияния на оценку отношения сигнал/шум на выходе детектора.

Оценка аддитивного фазового шума в СВЧ-усилителях

Введение

Сигналы большой мощности с минимальным фазовым шумом имеют решающее значение для радаров и систем связи, особенно с широким внедрением их пятого поколения (5G), что из-за присущих им особенностей, потребует широкого использования высококачественных усилителей для области сверхвысоких частот (СВЧ). Требования по минимизации шумов вызваны тем, что фазовый шум напрямую связан с чувствительностью приемника.

Как известно, в основе каждой системы лежит генератор, который сам по себе может иметь очень низкие фазовые шумы. Однако генераторы, как правило, отличаются и низкой выходной мощностью, а значит, их сигнал часто приходится усиливать. Добавление усилителей, кроме нелинейных искажений, создает и другие проблемы, в первую очередь — это добавление собственных шумов к сигналам, проходящим через систему. Такой шум называется аддитивным, то есть добавленным (additive (англ.) — добавка, дополнение и пр.). Этот аддитивный фазовый шум может маскировать цель или тем или иным образом оказывать влияние на целостность сигнала (для описания данного явления в современной технической литературе введен термин signal integrity, означающий наличие достаточных для безошибочной передачи качественных характеристик электрического сигнала) и его передачу.

В связи с изложенным, одной из серьезных проблем, с которыми сталкиваются разработчики систем, является количественная оценка уровня аддитивного фазового шума, поскольку такой параметр сложно измерить. В этой статье мы обсуждаем аддитивный фазовый шум и причины, из-за которых уменьшение вклада усилителя в фазовый шум важно для достижения заданной общей, как сейчас принято говорить, производительности системы. Для надежной оценки продуктов мы также продемонстрируем методы, необходимые для улучшения точности измерений аддитивного фазового шума по спектрам частот и дополнительно исследуем влияние на аддитивный фазовый шум типа усилителя (его топологии) и уровня компрессии, а также определим, как оптимизация этих характеристик может оптимизировать характеристики усилителя в части минимизации фазового шума. И наконец, проверим выводы посредством испытаний и представим обобщенную информацию, которая будет полезна для инженеров‑разработчиков, связанных с проектированием усилителей для области сверхвысоких частот.

 

Аддитивный фазовый шум

Фазовый шум — один из важнейших критериев оценки частотной стабильности любого источника сигнала (условно — генератора). А частотная стабильность является качественным показателем того, насколько точно данная система может воспроизводить одну и ту же выходную частоту в заданном временном интервале. То есть понятие «фазовый шум» относится к стабильности частоты сигнала во времени [1–3]. В идеале генератор создает идеальную синусоиду на сингулярной частоте, которую мы называем несущей, или полезным сигналом, имеющим нулевой фазовый шум. Однако из-за шума все генераторы ведут себя неидеально.

Есть два типа фазовых шумов — детерминированные (фоновый шум) и стохастические. Как правило, под понятием «фоновый шум» понимают дискретные сигналы на определенных отстройках от несущей частоты, которые могут быть четко соотнесены с определенными факторами применительно к данному источнику сигнала. Однако в контексте настоящей статьи это понятие имеют подразумевает шум постоянного уровня с широким равномерным спектром, в данном случае — тепловой. Стохастические флуктуации имеют случайную природу, и именно их обычно называют фазовым шумом. Причиной таких флуктуаций становится тепловой шум, дробовый шум и фликкер-шум, увеличивающийся по мере приближения к постоянному напряжению (поэтому его характеризуют как шум типа 1/f). В контексте статьи под понятием стохастического шума будет рассматриваться фликкер-шум (рис. 1).

Рис. 1. Фазовые шумы генератора

Как показано на рис. 1, фоновый шум является постоянным во времени и доминирует в высокочастотном спектре вдали от частоты источника, как было сказано, может служить тепловой шум. Согласно формуле Найквиста, мощность теплового шума PN, приходящаяся на полосу B, равна:

PN = 4kTB,

где k — постоянная Больцмана; B — ширина полосы частот; а T — температура системы. Таким образом, фоновый шум связан не только с самим генератором, но и с условиями эксплуатации.

Другой тип фазового шума связан с фликкер-шумом, имеющего зависимость от частоты, который проявляется вокруг желаемой частоты, а не одного тона в частотной области. Как показано на рис. 1, фликкер-шум (выделен синим цветом) уменьшается линейно в логарифмическом масштабе, пока не достигнет частоты среза, при которой в спектре уже преобладает высокочастотный фоновый шум (выделен красным цветом). Поскольку этот, второй источник фазового шума создается вблизи несущей, он вызывает наиболее значительные помехи для полезного сигнала.

В системе, требующей высокой чувствительности, генератор с низким абсолютным фазовым шумом становится идеальным генератором сигналов. Однако для многих приложений необходимы более высокие уровни мощности, чем может генерировать стандартный генератор, поэтому в цепь передачи следует вводить усиление. Но шум (рис. 2) вместо того, чтобы усиливать только несущий сигнал генератора (показан синим цветом) и связанный с ним его собственный фазовый шум (показан красным цветом), усилитель добавляет в сигнал и свой собственный фазовый.

Рис. 2. Иллюстрация влияния усилителя на фазовый шум конечной системы

Как видно на рис. 2, ширина и высота выходного фазового шума увеличиваются из-за аддитивного фазового шума усилителя. Если фазовый шум усилителя слишком высок, он может превысить шум, связанный с генератором, что устраняет преимущества генератора с низким уровнем собственных шумов. Соответственно, для обеспечения должного функционирования ВЧ-систем крайне важно правильное определение характеристик и измерение фазового шума усилителей и других компонентов системы.

 

Измерение аддитивного фазового шума

Аддитивный фазовый шум, как известно, измерить довольно непросто, так как часто его уровень лежит на 30–40 дБ ниже, чем уровень общего фазового шума опорного сигнала [3, 4]. Таким образом, для выполнения измерения используется метод фазовой нейтрализации. Этот метод был рассмотрен в [5] и реализован в коммерчески доступных анализаторах фазового шума, таких как HA7701A компании Holzworth Instrumentation, который был использован в предлагаемом исследовании. Блок-схема измерительной установки, включая внутренние компоненты анализатора, показана на рис. 3. Представленная блок-схема демонстрирует, как система измерения на основе метода фазовой нейтрализации изолирует аддитивный фазовый шум усилителя.

Рис. 3. Испытательная установка для измерения фазового шума

Опорный сигнал для системы обеспечивается внешним генератором и разделяется сплиттером для гетеродина и ВЧ-трактов.

Радиочастотный сигнал проходит через тестируемое устройство, а для установки соответствующего уровня возбуждения используются два аттенюатора. Аттенюаторы перед усилителем управляют уровнем входной мощностью и уровнем компрессии, поскольку сигнал высокого уровня может перегрузить усилитель. Аттенюатор, установленный после усилителя, защищает внутренний смеситель анализатора от перегрузки. В зависимости от величины затухания оба аттенюатора вносят погрешность в измерения фазового шума, не превышающую 1 дБ. Если выходная мощность усилителя очень мала, то минимизация ослабления ВЧ-возбуждения будет полезна для того, чтобы анализатор фазового шума мог обнаруживать входной сигнал.

Канал гетеродина включает линию задержки с переменной временной задержкой и фазовращатель на 90°, необходимый для поддержания квадратуры между трактами гетеродина и ВЧ-сигнала. Подавление фазы в значительной степени зависит от согласования фаз обоих сигналов, поэтому переменная задержка важна для преодоления внутренних ошибок фазовращателя. Выполнив ручную настройку тракта гетеродина, мы увидели, что измерения улучшились до 4 дБ. Важно отметить, что на стороне гетеродина необходимы максимально короткие кабели и тракты с низкими потерями.

Эти условия требуются для обеспечения достаточной входной мощности смесителя, помогая компенсировать ограничения выходной мощности стандартных источников сигнала, особенно на более высоких частотах. Высокий уровень гетеродина 15–18 дБм (дБм или дБмВт — это отношения мощностей в децибелах (дБ) относительно одного милливатта (мВт)) снижает шум амплитудной модуляции (AM) в фазовом детекторе, что в свою очередь уменьшает уровень погрешности измерения системы. После того как смеситель подавляет опорный сигнал, оставшийся сигнал представляет собой аддитивный фазовый шум, связанный с усилителем. Анализатор фазового шума усиливает его с помощью внутреннего малошумящего усилителя (МШУ). В итоге сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который оцифровывает уровень его напряжения. Полученная кривая обеспечивает развертку фазового шума одной боковой полосы по частоте смещения.

Используя этот метод, мы измерили СВЧ-усилители из стандартной линейки продуктов компании Qorvo, протестировав их для различных уровней мощности и диапазона частот. В таблице приведены медианные значения фазового шума для четырех типов СВЧ-усилителей. По сравнению с фазовым шумом опорного сигнала (около –120 дБн/Гц) измеренные низкие значения фазового шума показывают эффективность подавления шума тестируемой системы.

Таблица. Сравнение фазового шума СВЧ-усилителей компании Qorvo

Наименование усилителя	Технология	Диапазон рабочих частот, ГГц	Выходная мощность насыщения, дБм	Фазовый шум, дБн/Гц (при отстройке 10 кГц)
CMD315	pHEMT	4–10	21	–154
CMD316	pHEMT	6–20	18,5	–149
CMD317	pHEMT	1–24	24	–160
CMD274	HBT	2–20	22	–165

Примечание.
pHEMT — транзистор с высокой подвижностью электронов, полевой транзистор, в котором для создания канала используется контакт двух полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны.
HBT — биполярный транзистор с гетеропереходом.

 

Тенденции изменения фазовых шумов СВЧ-усилителей

Как показано в таблице, фазовый шум четырех СВЧ-усилителей — малошумящего, драйвера и широкополосных распределенных СВЧ-усилителей — находится в пределах примерно от –150 до –165 дБн/Гц. Чтобы объяснить различия, мы сравнили топологии СВЧ-усилителей, но обнаружили, что это не является определяющим фактором. Скорее всего, различия в основном объясняются технологией устройства.

На рис. 4 сравнивается фазовый шум СВЧ-усилителя на pHEMT транзисторах (CMD316) с шумом усилителя, использующим транзисторы HBT (CMD274). Измерение фазового шума СВЧ-усилителя технологии HBT показали, что при работе в режиме насыщения и на той же частоте он находится на 10–15 дБ ниже, чем у СВЧ-усилителя по технологии pHEMT.  Хотя СВЧ-усилители pHEMT имеют более высокую выходную мощность и лучшие частотные характеристики, чем СВЧ-усилители на HBT, они обычно имеют худший фазовый шум. По сравнению с pHEMT, HBT-транзисторы имеют более низкую подвижность электронов, что приводит к меньшим колебаниям заряда и движения электронов в каналах устройства [6]. Меньшие вариации вносят вклад в меньшее количество повышающих преобразований в СВЧ-усилителях HBT, поэтому они имеют значительно более низкий фазовый шум, чем у СВЧ-усилителей технологии pHEMT [7].

Рис. 4. Сравнение фазовых шумов СВЧ-усилителей CMD274 (на транзисторах HBT) и CMD316 (на транзисторах pHEMT), оба в условиях насыщении относительно рабочей частоты 6 ГГц

Второй тенденцией, исследуемой для СВЧ-усилителей на транзисторах технологий pHEMT и HBT, было выявление взаимосвязи между фазовым шумом и компрессией усилителя, при этом основное внимание уделялось трем основным областям передаточной характеристики усилителя: линейной, точке насыщения и компрессии в 1 дБ. В линейной области усилителя выходная мощность прямо пропорциональна входной мощности. При насыщении (Psat) усилитель по мере увеличения входной мощности уже не дает прироста выходной мощности. При компрессии на 1 дБ (P1dB) усиление усилителя уменьшается на 1 дБ от его линейного уровня, что является промежуточной областью между линейной передаточной характеристикой и областью насыщения. Чтобы сравнить фазовый шум в этих трех областях, мы использовали аттенюатор. Он необходим для регулирования входной мощности усилителя таким образом, чтобы можно было постоянно измерять уровни фазовых шумов и видеть тенденции в их изменении.

На рис. 5 показаны результаты измерения фазового шума СВЧ-усилителя CMD315 (на транзисторах pHEMT), действующего на разных уровнях компрессии. Фазовый шум минимален при P1dB, достигая при отстройке на 10 кГц рабочей частоты значения –156,3 дБн/Гц, что является значительным улучшением фазового шума по сравнению с функционированием в линейном режиме или при Psat. На частотах, близких к несущей, многие другие СВЧ-усилители демонстрируют ту же тенденцию зависимости фазового шума от компрессии, то есть фазовый шум обычно минимизируется на уровне P1dB, до которой следует область линейной передаточной характеристики возбуждения. Работа в режиме насыщения обычно приводит к самому высокому фазовому шуму, часто на 3–4 дБ выше по сравнению с шумом в области P1dB.

Рис. 5. Зависимость фазового шума СВЧ-усилителя pHEMT CMD315 от уровня сигнала. Измерение проведено со смещением от несущей частоты 6 ГГц

Мы полагаем, что оптимальный результат на уровне мощности P1dB можно объяснить с учетом искажений в усилителях, вызванных амплитудно-амплитудной (AM–AM) и амплитудно-фазовой (AM–PM) модуляцией. AM–AM относится к изменению выходной амплитуды усилителя в зависимости от уровня входной мощности, а AM–PM относится к изменению выходной фазы сигнала в зависимости от изменений входной амплитуды. Каждый тип модуляции вносит свой вклад в аддитивный фазовый шум усилителя, поэтому минимизация таких искажений минимизирует и общие фазовые шумы. Искажения AM–AM и AM–PM в СВЧ-усилителе CMD315 (на транзисторах pHEMT) показаны на рис. 6.

Рис. 6. Искажения AM–AM и AM–PM в СВЧ-усилителе CMD315 (на транзисторах pHEMT)

Обратите внимание, что тенденции изменения искажений AM–AM и AM–PM, по-видимому, тесно коррелируют с уровнями мощности насыщения усилителя. Одно из объяснений может быть следующим: в линейной области (входная мощность менее 0 дБм) искажения AM–AM и AM–PM минимизируются. Любой шум AM на входе будет проявляться в первую очередь как усиленный неискаженный шум AM на выходе и вызовет минимальный дополнительный фазовый шум. Когда выходной сигнал усилителя подвергается компрессии с входной мощностью около 2 дБм, спад его усиления ослабляет шум AM–AM и снижает его влияние на девиацию фазы на выходе. Однако в то же время начинают расти фазовые искажения, связанные с модуляцией AM–PM. Искажения AM–PM увеличиваются по мере того, как усилитель достигает глубокого насыщения, в то же время влияние шума AM–AM уменьшается еще больше. Следовательно, как нам кажется, вклад в аддитивный фазовый шум усилителя максимизируется в линейной области за счет шума AM–AM и в области насыщения за счет искажения AM–PM. Однако, как показано на рис. 5, самый низкий фазовый шум усилителя CMD315 имеется в области P1dB. Эта область представляет собой почти идеальную ситуацию, когда искажение AM–AM частично подавлено, в то время как искажение AM–PM все еще невелико — менее 2° при входной мощности 2 дБм (рис. 6). Следовательно, можно сделать вывод, что работа усилителя на уровне мощности P1dB дает минимальный общий шум устройства и, соответственно, самый низкий аддитивный фазовый шум. Многие СВЧ-усилители, выполненные на pHEMT- и HBT-транзисторах на основе арсенида галлия (GaAs), следуют этой тенденции, однако данный подход не может быть универсальным для всех СВЧ-усилителей, особенно для тех, в которых искажения AM–PM относительно велики и при более низкой входной мощности.

Наконец, обратим внимание на одно весьма любопытное явление, которое мы ясно видим на рис.  5, где показаны тенденции изменения фазового шума при отстройке от частоты несущей на 2 МГц или более. На этих более высоких частотах смещения для достижения наименьшего фазового шума предпочтительным уровнем мощности становится Psat [8]. Эта зависимость определяется соотношением:

L = –177 – (Pin) + NF,

где L — фазовый шум после выравнивания спектра; –177 — это мощность теплового шума при комнатной температуре; Pin — мощность сигнала, подаваемого на усилитель; NF — коэффициент шума усилителя.

Когда усилитель входит в режим насыщения, его входная мощность увеличивается больше, чем его выходной шум, что приводит к уменьшению фазового шума на высоких частотах смещения. Поскольку нас больше беспокоило влияние фазового шума при более низких смещениях, например ниже 100 кГц, то мы дополнительно не исследовали эту тенденцию, и она осталась, как говорится, за кадром.

 

Изменчивость фазового шума

Поскольку фазовый шум, безусловно, будет варьироваться не только в зависимости от типа усилителя и от партии к партии усилителей одного типа, то системным инженерам важно знать границы этого изменения, то есть вариабельность фазовых шумов. Мы протестировали фазовый шум на серийных СВЧ-усилителях CMD264 как стандартного малошумящего усилителя. Это позволило нам убедиться, что взаимосвязь между фазовым шумом и мощностью одинакова для всех усилителей в партии. Корпусированные усилители были протестированы вручную с использованием расширенной установки для анализа фазового шума, которая включала ручное нестандартное испытательное приспособление и более длинные кабели. Поскольку устройство уменьшило возможности подключения и уровни мощности драйвера, то средний фазовый шум, измеренный по партии, по сравнению с исходным базовым значением немного увеличился.

На рис. 7 показано распределение фазового шума при отстройке 10 кГц для 78 устройств в одной партии при уровне мощности P1dB. Изменение фазового шума соответствует нормальному распределению среднего значения для всех протестированных устройств. Значения фазового шума имеют диапазон ~1,3 дБ и стандартное отклонение 0,3 дБ, что является относительно жестким распределением для такого устройства. Сходство указывает на то, что фазовый шум больше связан с полупроводниковым процессом, используемым для усилителя, а не с производственными отклонениями между устройствами. Кроме того, сам предел погрешности достаточно мал, чтобы нельзя было сбрасывать со счетов связь между уровнем компрессии и фазовым шумом как ошибку измерения.

Рис. 7. Распределение фазового шума в партии СВЧ-усилителей CMD264 при отстройке на 10 кГц от несущей 8 ГГц и компрессии 1 дБ

 

Выводы

В статье мы рассмотрели использование метода подавления фазы для точных измерений аддитивного фазового шума, а также определили методы улучшения характеристик системного шума и оптимизацию испытательной установки для расширения возможностей измерения фазового шума. Используя эти методы, мы исследовали тенденции изменения уро вня фазового шума с учетом влияния на него полупроводникового процесса транзисторов СВЧ-усилителя и уровня выходной мощности. Эти тенденции, для того чтобы продемонстрировать стабильность оценки фазового шума, были подтверждены путем тестирования усилителей от одной производственной партии.

Для того чтобы минимизировать аддитивный фазовый шум, мы рекомендуем выбрать СВЧ-усилитель, выполненный на биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT). Чтобы оптимизировать фазовый шум СВЧ-усилителей на транзисторах технологии pHEMT (полевой транзистор с высокой подвижностью электронов), рекомендуем работать на уровне мощности P1dB. Это позволит минимизировать искажения AM–AM и AM–PM. Если работа на уровне мощности P1dB по тем или иным причинам невозможна, тогда обеспечивает наименьший фазовый шум линейная область. В целом, при выборе усилителя для чувствительных к фазовым шумам ВЧ-систем мы настоятельно рекомендуем учитывать возможности улучшения таких шумов путем выбора соответствующего режима его передаточной функции.

Литература

1. Custom MMIC. Addressing Phase Noise Challenges in Radar and Communication Systems.
2. Rubiola E., Boudot R. Phase Noise in RF and Microwave Amplifiers. IEEE International Frequency Control Symposium, 2010.
3. Mastering Phase Noise Measurements. Rohde & Schwarz, Oct. 2016.
4. Owen D. Good Practice Guide to Phase Noise Measurement. National Physical Laboratory, May 2004.
5. Breitbarth J., Koebel J. Additive (Residual) Phase Noise Measurement of Amplifiers, Frequency Dividers and Frequency Multipliers//Microwave Journal. June 2008.Vol. 51. No. 6.
6. Dasgupta A., Khandelwal S., Chauhan Y. S. Compact Modeling of Flicker Noise in HEMTs//IEEE Journal of the Electron Devices Society. 2014. Vol. 2. No. 6.
7. Garner P. J., Howes M. J., Snowden C. M. Ka-band and MMIC pHEMT-based VCO’s with Low Phase-noise Properties//IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1998. Vol. 46. No. 10.
8. Garmendia N., Portilla J. Study of PM Noise and Noise Figure in Low Noise Amplifiers Working under Small and Large Signal Conditions. IEEE/MTT-S International Microwave Symposium, 2007.

Как избавиться от гула, жужжания и других шумов в вашей аудиосистеме

Итак, вы только что распаковали свое новое развлекательное оборудование, все подключили и слышите жужжание, визг, шипение, болтовню или множество других раздражающих звуков. шумы, которые, как известно, досаждают звуковому оборудованию. Вы можете даже увидеть полосы или волны на телевизоре. Итак, вы приносите все это обратно в магазин только для того, чтобы посмотреть, как продавец подключает его и все работает идеально. Что за…?

Я хотел бы сказать вам, что вы не сделали ничего плохого, но вы могли сделать, по крайней мере непреднамеренно. Опять же, это может быть плохая проводка, неисправное оборудование или просто шумная электронная среда. Какой бы шум вы ни слышали и какова бы ни была его причина, вот как от него избавиться.

Примечание. Присутствует некоторый шум, например, шипение ленты или шипение при увеличении усиления на входе. Это часть экипировки, и, как правило, единственное лекарство — это… Лучшая экипировка.

EBTech Hum X

Контуры заземления

Основной причиной необычных звуковых шумов и странного видео является контур заземления, просто потому, что его чертовски легко создать. Наиболее распространенными проявлениями являются громкое гудение или гул, доносящиеся из динамиков, или прокручивающиеся полосы на экране телевизора. Это также может быть гораздо более тихое, но столь же раздражающее гудение или гул, который вы слышите только тогда, когда в комнате тихо.

Контур заземления обычно возникает, когда одна или несколько частей вашей развлекательной системы подключены к сети переменного тока в разных местах, а затем соединены вместе электрическими (а не оптическими) сигнальными кабелями — RCA, HDMI, композитным, компонентным, экран соединяется с землей. Проще говоря, это создает одноконтурную антенну, которая просто любит всасывать различные типы шума с помощью электромагнитной индукции. Вы можете увидеть, как создается петля на диаграмме ниже.

Питание взаимосвязанного оборудования от разных розеток переменного тока может создать контур заземления: заземление будет проходить через экран сигнальных кабелей.

Все, что разрывает петлю, устраняет шум, и самый простой способ сделать это — подключить все к одной розетке переменного тока. Как показано ниже, просто подключите все свое оборудование к одному удлинителю, сетевому фильтру или центру питания и подключите и к розетке. Задача решена. Большинство мультимедийных установок легко обслуживаются одной 15-амперной схемой, и большинство бытовых цепей могут обеспечить по крайней мере это.

Питание подключенного оборудования от одной и той же розетки переменного тока устраняет большинство контуров заземления. Если вы все еще слышите фон, проверьте, есть ли у вашей антенны или кабеля собственное заземление.

Могут быть случаи, когда вы просто не можете добраться до той же розетки с помощью оборудования. На ум приходят колонки с автономным питанием и сабвуферы. Вы можете просто «подтянуть землю», используя переходник с трех контактов на два, но это представляет потенциальную опасность поражения электрическим током. Поищите Les Harvey и Stone the Crows, чтобы увидеть экстремальный пример того, что может произойти с мощным оборудованием.

Если использование удлинителя нецелесообразно, вы можете купить подавитель шума, такой как Hum X от Ebtech. Но это стоит 70 долларов. Есть и другие продукты, которые делают примерно то же самое, некоторые из них разрывают петлю в сигнальных кабелях, но все они также дороги. Если у вас есть навыки, вы можете построить свой собственный устранитель шума примерно за 10 или 15 долларов. Вы найдете много информации в Интернете, которая покажет вам, как это сделать, но эта задача требует умеренных навыков обращения с паяльником и подобными инструментами.

Hum X от Ebtech безопасно устраняет шум контура заземления. Есть также онлайн-решения «сделай сам», которые дешевле, если у вас есть навыки.

Если эти методы не помогают, проблема может заключаться в антенне беспроводной связи (OTA) или коаксиальном кабеле кабельного телевидения, у которого есть собственный путь к земле. Я получил несколько довольно раздражающих ударов при работе с коаксиальными разветвителями сигнала. Обычно из-за изоляции, встроенной в кабельные модемы, кабельные коробки и подобное оборудование, это происходит только при прямом подключении к телевизору или видеомагнитофону.

Если вы обнаружили проблему в проводе телевизионного сигнала, который подключен к кабельному модему или подобному устройству (отсоедините его и посмотрите, исчезнет ли проблема), замените этот элемент оборудования — с ним что-то не так. Если вы подключаетесь напрямую к телевизору, есть изоляторы контура заземления, доступные по цене от 20 до 30 долларов.

Изолятор контура заземления для коаксиальных кабелей (антенных и кабельного телевидения).

Шум в сети переменного тока

Контуры заземления — далеко не единственная причина электрических помех; почти любое устройство с двигателем (например, фены и блендеры), а также диммеры и неисправные люминесцентные светильники будут создавать помехи такого типа. Он может быть слышен через аудиооборудование или виден на экране телевизора, а может и нет. Очевидное решение для такого типа шума — не использовать эти типы устройств, когда вы смотрите телевизор или слушаете музыку. Возможно, у вас получится это сделать, если вы живете один. Если есть другие люди под одной крышей, возможно, нет.

Если вы готовы расстаться с несколькими генераторами Benjamin, вы можете обеспечить себя чистым переменным током без помех от контура заземления, используя линейный интерактивный ИБП (источник бесперебойного питания) или изолирующий трансформатор. Линейный интерактивный ИБП представляет собой систему с резервным питанием от батарей, в которой батарея всегда включена между входным и выходным переменным током. Для этого требуется, чтобы электрическая мощность преобразовывалась в постоянный ток (постоянный ток), а затем обратно в переменный ток, что устраняет все шумы.

Линейные интерактивные ИБП дороже. Например, ИБП SU1000XLCD, который Tripplite прислал мне, чтобы очистить очень грязный кондиционер в моей квартире, стоит около 600 долларов. Кроме того, он тяжелый, размером с небольшой осушитель, и у него есть некоторые функции (такие как мониторинг USB, чтобы он мог изящно выключить подключенный компьютер в случае сбоя питания), которые не имеют отношения к устранению шума. Но черт возьми, если он не обеспечивает 100-процентную защиту от скачков напряжения и отключений электроэнергии.

Изолирующий трансформатор Tripp Lite IS1000HG

Он также намного дешевле, чем один из тех высококачественных стабилизаторов напряжения, которые вы видите на рынке доверчивых аудиофилов. Если вы не беспокоитесь о подавлении шума контура заземления, вы можете обойтись не более 100 долларов США с ИБП, который рекламирует чистую синусоидальную волну на выходе.

Чуть дешевле онлайн-ИБП, но абсолютно эффективен против всех видов сетевых помех изолирующий трансформатор. Tripplite также прислал мне один из них: отличный 1000-ваттный IS1000HG (для больниц) с четырьмя розетками. Это около 500 долларов, но вы можете легко купить модель с меньшей мощностью (500 или 250) менее чем за 250 долларов. Заметьте, на Амазоне я видел гораздо дешевле, но не у известного продавца, поэтому за них не ручаюсь.

Изолирующий трансформатор — это один из тех продуктов, название которых полностью описывает его. В нем используется специальный экранированный трансформатор, который превращает грязный переменный ток в чистый за счет электромагнитной индукции — да, то же самое, что вызывает шум контура заземления.

Изолирующие трансформаторы предназначены для использования с чувствительным диагностическим оборудованием, в котором переменный ток с минимальными шумами может вызвать ложные показания. Это означает, что их более чем достаточно для мультимедийных настроек.

Задняя часть изолирующего трансформатора IS1000HG, предназначенного для устранения всех помех переменного тока, которые могут повлиять на чувствительное испытательное оборудование. Это работает и для развлекательных систем.

Провода

На самом деле есть только одно или два жестких правила для кабелей и шума. Во-первых, никогда не прокладывайте силовой кабель рядом или рядом с аудио- или видеосигнальными кабелями, включая антенные провода. Современные сигнальные кабели хорошо экранированы, но если вы слышите гудение, и это не контур заземления, это вполне может быть причиной. Обратите внимание, что кабели, идущие к динамикам с автономным питанием (без Wi-Fi), являются кабелями аудиосигнала, а не выходными кабелями.

Также обратите внимание, что трехжильные симметричные сигнальные кабели (передаются два сигнала, один с обратной полярностью — точно так же, как знаменитый звукосниматель хамбакер) гораздо менее чувствительны к гудению силового кабеля и другим шумам, чем двухжильные кабели. Если ваше оборудование позволяет использовать симметричные выходы или входы, XLR или TRS (наконечник/кольцо/гильза), сделайте это.

Кабели динамиков из-за гораздо более сильного сигнала, проходящего по ним, не должны слышны. Но на всякий случай постарайтесь изолировать шнуры переменного тока.

Красным кружком обозначены сбалансированные входы для этого динамика Yamaha HS7. Многие высококачественные ЦАП и аудиоинтерфейсы имеют соответствующие выходы. Балансные соединения устраняют любые помехи, наведенные на сигнал, проходящий по кабелю.

Другим правилом для проводов является не замыкание антенных сигнальных кабелей (двухпроводных), что приводит к возникновению такого же шума, поскольку они сами становятся антеннами. Электромагнитная индукция; это благословение, это проклятие. (если вы об этом не знаете)

Что касается качества кабелей: Плохо сделанный кабель может вызвать проблемы с шумом, но нет никакой реальной выгоды в том, чтобы тратить на него целое состояние. Распространенным заблуждением является то, что чем дороже металл, тем качественнее кабель. Неправильный. Золото используется в разъемах, потому что оно не окисляется, а не потому, что оно является лучшим проводником электричества. Он неплохой, лучше никеля и хрома, но чуть хуже серебра и меди. Забудьте о платине — это звучит сексуально, но занимает примерно 20   в списке электропроводности.

Упомянутый в этой статье

Изолятор контура заземления кабельного телевидения VSIS-EU

Медный провод с золотыми разъемами — лучшая комбинация; но опять же, не слушайте бутиковую пропаганду продаж аудио. Есть много кабелей в диапазоне от 10 до 20 долларов или даже ниже, которые будут служить так же хорошо.

Одна вещь, которую вы можете проверить, хотя это в основном проблема в приложениях с высоким импедансом (более высокое усиление / напряжение, также известное как Hi-Z), например, с гитарными кабелями, заключается в том, что они не являются микрофонными. Плохое или слабое экранирование и другие факторы могут превратить физические удары в звуковой сигнал. Я не шучу. Я испытал это только один раз в своей жизни с кабелями для подключения компонентов, и это было для проигрывателя. Но если вы замечаете странные шумы, которые кажутся синхронными с басами или вибрациями, сильно постучите пальцем по сигнальным кабелям (при включенном оборудовании), чтобы убедиться, что это проблема.

Еще одна проблема с проводами: размер. В то время как провод большего сечения может помочь усилителю работать немного легче и охладить его при работе с динамиками за счет снижения импеданса кабеля (удельного сопротивления), влияние на сигнальные кабели незначительно. То есть не слышно тому, кто не заплатил много за толстую проволоку и хочет услышать разницу.

Радиопомехи

Вы никогда не задумывались, почему стенки вашего стереоприемника и других электронных устройств сделаны из металла, когда кажется, что все остальное в мире сделано из пластика? Это не для прочности на растяжение, а для блокировки входящих и исходящих радиопомех (радиочастотных помех). Любой проводящий материал имеет тенденцию блокировать радиочастотные сигналы и шунтировать их заряд на свою поверхность. Действительно, экранирование кабелей работает как клетка Фарадея.

Поскольку было бы нецелесообразно превращать ваш домашний кинотеатр в клетку Фарадея, вам следует вместо этого попытаться уменьшить мощность радиосигналов, от которых требуется защита вашего аудио/видео. Я говорю о портативных телефонах, сотовых телефонах, оборудовании Wi-Fi и даже компьютерах.

Если клетка Фарадея может блокировать это, у нее не должно возникнуть проблем с РЧ, окружающим ваше мультимедийное оборудование.

Компьютеры могут генерировать много радиочастот, поэтому я избегаю причудливых прозрачных пластиковых сторон, которые позволяют ему двигаться в обоих направлениях. Я также слышал, что беспроводные периферийные устройства, такие как мыши, могут создавать помехи. Если это произойдет, это неисправность или плохой дизайн, и единственное решение — заменить их.

Вернемся к сути: не параноидально, но было бы неплохо держать радиочастотное излучающее оборудование как можно дальше от мультимедийной установки. И если это устройство должно быть рядом с вашей установкой, убедитесь, что оно достаточно экранировано.

Шум кабеля USB/HDMI

Я использую внешние аудиоинтерфейсы USB и Thunderbolt, потому что они звучат намного лучше, чем все, что вы найдете на материнской плате. Поверьте мне, если мои старые уши слышат разницу — она есть. Но когда я впервые начал его использовать, я иногда слышал очень слабые помехи. По довольно сложным причинам ток может просачиваться в экран USB-кабелей, что влияет на сигнал. Это раздражало.

ИБП TRIPP LITE SU1000XLCD

Существует три метода устранения помех кабеля USB (и HDMI). Один из них — использовать кабель с ферритовым шумоподавителем (большой круглый наконечник на одном конце. Вы также можете купить ферритовый шумоподавитель с клипсой). Их иногда называют ферритовой бусиной.

Кабель HDMI с ферритовым фильтром помех для блокировки паразитных токов, проходящих через экран.

Второй метод заключается в прокладке провода с меньшим сопротивлением, чем у экранирующего кабеля USB/HDMI, от корпуса аудиоинтерфейса USB или аудиокомпонента, подключенного через HDMI, к корпусу компьютера. Провод динамика работает нормально. Электричество всегда идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому паразитный ток течет по заземляющему проводу, а не по экрану кабеля. Это также известно как заземляющий шунт или просто шунт.

Третий способ — получить USB-шумовой фильтр (я никогда не видел его для HDMI, но адаптер HDMI мог бы сработать), который на самом деле представляет собой ретранслятор USB, разделяющий соединение экрана. Они стоят около 50 долларов и, как говорят, действительно устраняют шум. Я никогда не использовал его, потому что первый и второй методы намного дешевле и никогда меня не подводили.

Звуковой шум ПК

Другая причина, по которой я использую внешние интерфейсы USB и Thunderbolt, заключается в том, что они просто не подвергаются такому сильному воздействию радиопомех. Внутренние аудиорешения, особенно те, которые находятся на материнской плате, подвержены всевозможным линейным шумам и электромагнитным помехам, от которых невозможно избавиться. Как вы могли заметить, я только что предложил вам решение — используйте внешний USB или Thunderbolt. Тем не менее, существуют карты PCI и PCIe, которые также могут решить эту проблему, а также обеспечить больше выходов для игр и объемного звучания.

Когда-то вы его слышали, теперь вы его не слышите

Используя описанные выше методы, вы должны быть в состоянии устранить все шумы, которые не присущи вашей аудиосистеме, а также те, которые, как вы могли подумать, были присущи . Но если вы страдаете от шума, о котором я не рассказал, или у вас есть самодельное исправление, которое работает, поделитесь им с нами, оставив комментарий на нашей странице в Facebook и/или написав мне по электронной почте jjacobi@pcworld. ком.

Руководство по подавлению шума автомобильной аудиосистемы

by Crutchfield’s

Я принадлежу к культуре прекрасных образов и звуков, и мне нравится распространять информацию.

Я с детства возился с электроникой, начиная с разборки и сборки телевизоров и радиоприемников. Я всегда снова собирал их вместе и работал. Подростком я прошел курсы радио и электроники и стал радиолюбителем. Я работал в школьной постановочной бригаде, управляя звуком, светом и кинопроектором. После колледжа я присоединился к рок-н-ролльной группе в качестве звукорежиссера и научился таскать с собой и управлять оборудованием, благодаря которому музыка звучит хорошо и громко.

Работая в музыкальном магазине в Остине, штат Техас, я несколько лет занимался производством, установкой, ремонтом и эксплуатацией звуковых систем. Нашими клиентами были студии звукозаписи, ночные клубы и гастролирующие группы. В конце концов я вернулся в Шарлоттсвилль, штат Вирджиния, и открыл небольшую студию звукозаписи. В 2006 году я, наконец, пришел в себя и устроился на эту работу в Crutchfield. На самом деле они платят мне за то, чтобы я болтал, разглагольствовал и объяснял, что мне нравится в музыке, электронике и хорошем звуке.

Учитывая мой опыт, меня заставили писать о некоторых из самых сложных электронных продуктов, которые продает Кратчфилд: автомобильные усилители, процессоры цифровых сигналов, электропроводка, профессиональные звуковые микшеры и акустические системы.

Предыстория

• Присоединился к компании Crutchfield в 2006 г.
• Прошел тщательное обучение внутренних консультантов, изучив все тонкости различных продуктов
• Разработал и организовал электрические схемы сабвуферов Crutchfield в курсе, посещая тренинги для поставщиков по новым продуктам
• Получил сертификат MECP (Mobile Electronics Certified Professional)
• Автор десятков статей о Кратчфилде и сотен презентаций продуктов, в основном посвященных автомобильным аудиоусилителям и профессиональному аудиооборудованию
• Отвечает на многие вопросы клиентов, размещенные в комментариях к его статьям
• Звукооператор на пенсии с многолетним опытом работы над тем, чтобы заставить других людей звучать хорошо
• С 1999 по 2018 год также работал оператором видеокамеры на футбольных и баскетбольных матчах Университета Вирджинии

Еще от Buck Pomerantz

Как подобрать сабвуферы и усилители

Лучшие усилители для сабвуферов на 2023 год

Руководство по покупке автомобильного усилителя

Таблица размеров проводов усилителя 9000 3

Автомобильные усилители Bluetooth®

Что делает звуковой процессор ?

Это руководство поможет вам диагностировать и устранить проблемы с посторонними шумами в аудиосистеме вашего автомобиля.

Устранение статического электричества, нытья и жужжания

Вы установили в свой автомобиль новый ресивер или усилитель, и теперь у вас проблема с шумом. Шум в вашей аудиосистеме обычно проявляется в следующих трех формах:

• Радиопомехи
• Вой усилителя
• Жужжание динамиков

Что вы можете сделать? Хитрость заключается в том, чтобы определить, что является источником шума. Шум может быть введен в вашу систему из ряда источников. Это особенно верно, если у вас есть усилитель. Тип шума, который вы слышите, может помочь определить причину.

Прочтите эту статью, чтобы получить некоторые советы и объяснения того, что может вызвать шум в вашей системе. Используйте его как контрольный список, исключая возможные варианты, пока не найдете виновника. Вы также можете использовать эту диагностическую блок-схему в качестве руководства по устранению неполадок.

И не забывайте: если вы приобрели снаряжение в компании Crutchfield, не стесняйтесь обращаться в нашу службу технической поддержки (приготовьте счет-фактуру Crutchfield).

Шум и ваш новый приемник

Если вы только что установили новый приемник, вот две быстрые и простые отправные точки:

Шум в вашем приемнике часто возникает из-за плохого соединения провода заземления или плохо заземленной антенны.

Надежно ли заземлен ваш приемник?

Неправильное заземление является одной из основных причин появления шума в вашей аудиосистеме. Находится ли заземляющий провод рядом с источником шума (например, обогревателем, кондиционером или компьютером)? Действительно ли заземляющий провод подключен к массе автомобиля? Поскольку провод антенны может выступать в качестве заземления (что позволяет новому приемнику работать без должным образом подключенного заземляющего провода), провод антенны часто является источником проблем с шумом.

Радиопомехи могут быть вызваны шумом антенны

Проверьте, есть ли шум на всех источниках — CD, вспомогательном/USB, AM и FM.
Если шум присутствует только на радио, то, скорее всего, он идет через антенный провод.

Отключите антенну. Если шум исчезнет, ​​попробуйте использовать антенный шумоподавитель (например, AS100 от American International). Этот фильтр вставляется между приемником и антенной, разрывая между ними наземный путь и тем самым предотвращая попадание шума в вашу систему.

Антенный фильтр, установленный между антенной автомобиля и приемником, может свести к минимуму шум, поступающий в вашу систему от плохо заземленной антенны.

Излучаемый шум

Если шум не проходит через антенну, попробуйте вытащить приемник из приборной панели во время воспроизведения компакт-диска. Если шум исчезает, он излучается в вашу систему из-за близости приемника к источнику шума (например, двигателю отопителя или автомобильному компьютеру). Это часто называют «боковым шумом».

Если аксессуар, создающий шум, оснащен двигателем, можно установить фильтр источника шума на кабель питания аксессуара, чтобы свести к минимуму излучаемый шум. Если проблема связана с автомобильным компьютером (или другим безмоторным аксессуаром), отодвиньте проводку приемника от этого аксессуара, чтобы свести к минимуму излучаемый шум.

Попробуйте использовать магнитную экранирующую фольгу (также называемую мю-металлом), чтобы защитить заднюю часть приемника, или оберните провод или компонент, который излучает шум в вашу систему.

Шум двигателя и визг генератора

Шум, создаваемый проводами питания и заземления, подключенными к вашему приемнику, называется шумом двигателя или визгом генератора. Если причиной является шум двигателя, вы можете услышать скулящий или щелкающий звук. Его шаг обычно зависит от частоты вращения двигателя.

В этом случае вы можете установить противопомеховой фильтр генератора переменного тока на линии питания между аккумулятором и генератором, чтобы свести к минимуму проблему. Вы также можете установить шумовой фильтр на проводе питания приемника, чтобы уменьшить загрязнение сигнала (например, фильтры American International S15A (15 ампер, 250 Вт) или S25A (25 ампер, 350 Вт)). Однако чаще всего шум генератора возникает из-за плохого или прерывистого соединения с массой. См. раздел ниже о шуме в электрической системе.

Шумоглушитель генератора подключается к линии между генератором и аккумуляторной батареей и может уменьшить пронзительный скулящий шум, который модулируется в зависимости от оборотов двигателя.

Шум и ваш новый усилитель

Усилитель может создавать помехи в вашей системе из-за плохого заземления или неправильного монтажа. Резиновые втулки или ножки могут помочь изолировать усилитель от шасси автомобиля, потенциального источника шума. Если ничего не помогает, установите шумоподавитель. Сложность заключается в том, чтобы понять, какой шаг или шаги предпринять. Пожалуйста, прочтите оставшуюся часть этого раздела и попробуйте выполнить несколько простых тестов.

Где установлен усилитель?

Находится ли он рядом с чем-то, что может излучать шум, например, с задним тюнером или компьютером? Если это так, открутите его и отодвиньте, чтобы посмотреть, прекратится ли шум. Удалите соединительные кабели. Если вы все еще слышите шум, проверьте, не изолирован ли ваш усилитель от шасси автомобиля. Любой контакт между металлическим корпусом вашего усилителя и кузовом вашего автомобиля может вызвать проблемы с шумом.

Проверьте провод заземления

Надежно ли он прикреплен к шасси автомобиля с хорошим контактом с чистым металлом? В идеале ваш заземляющий провод должен быть не более 18 дюймов в длину — более длинный заземляющий провод может вызвать проблемы с шумом. Неправильное заземление вызывает большинство проблем с системным шумом.

Проверьте структуру усиления

Если в вашей системе есть внешний усилитель, первое, что нужно сделать, это приглушить любой системный шум, который звучит как постоянное низкое шипение. Во-первых, проверьте системный шум при выключенном двигателе. Вставьте компакт-диск и поставьте проигрыватель компакт-дисков на паузу. Слушайте систему, уменьшая громкость, а затем увеличивая ее. Включите музыку. Если вы слышите шипение или статические помехи в любом случае, уменьшите усиление вашего усилителя.

Пропустите больше сигнала от приемника к усилителю, увеличив громкость приемника до того, как вы настроите усиление усилителя. Экспериментируйте, пока не устраните шипение или не уменьшите его настолько, насколько это возможно. Небольшое шипение в порядке — вы не услышите его во время вождения.

Помехи в соединительных кабелях

Шумы могут улавливаться соединительными кабелями RCA, соединяющими ваши компоненты. Чтобы проверить это, отсоедините кабели от усилителя. Вставьте одну сторону (левую или правую) запасного соединительного кабеля в левый и правый входные разъемы усилителя (см. рисунок ниже). Включите вашу систему и двигатель.

Если шум исчез, снова подключите кабели к усилителю и отсоедините их от ресивера. Если вы слышите шум, ваши соединительные кабели определенно его улавливают. Попробуйте перенаправить их. Отделите их от кабеля питания не менее чем на 18 дюймов. Вы могли бы попробовать лучшую марку патч-кабелей. Недорогие кабели RCA, которые многие люди используют для соединения своих компонентов, не имеют изоляции или проводимости, необходимых для отражения шума в металлическом автомобиле с высокой проводимостью.

Уровень шума, принимаемого вашим кабелем, во многом зависит от размера его «зоны петли» — чем больше площадь петли, тем более уязвим ваш кабель к наведенным помехам. Площадь петли кабеля равна расстоянию между его центральным проводником и внешним экраном, умноженному на длину одного полного витка в конфигурации с витой парой, или на всю длину кабеля в коаксиальном типе. Подумайте об обмене старого кабеля на кабель с витой парой. Вы получите меньшую площадь петли и меньше шума.

Соединительные кабели с витой парой помогают уменьшить шум

В крайнем случае можно установить изолятор контура заземления (например, SNI-1 PAC) между выходами предусилителя приемника и вашим усилителем, чтобы свести к минимуму эту проблему.

Шум и визг, улавливаемый кабелями питания или кабелями заземления

Кабели заземления обсуждались выше, потому что они чаще всего являются причиной шума. Если шум не был вызван плохим заземлением или антенным кабелем стереосистемы, он может проникать через главный силовой кабель усилителя. Шум может быть создан кабелем недостаточного сечения, поэтому вы можете попробовать более толстый кабель.

Если вы не можете найти неисправное заземление в вашей системе с несколькими усилителями, изолятор контура заземления может помочь минимизировать проблему.

Несколько усилителей также могут создавать проблемы с контуром заземления, которые обычно можно решить путем заземления каждого усилителя отдельным проводом. Если вы не можете определить причину, можно установить изолятор контура заземления (например, PAC SNI-1) между выходами предусилителя приемника и усилителями, чтобы свести к минимуму эту проблему.

Шум в проводке динамика

Шум также может проникать через провода динамиков. Чтобы проверить их, выключите систему и отсоедините провода динамиков от усилителей. Теперь заводите машину. Если шум все еще присутствует, то он излучается в провода динамиков. Переместите их или, в крайнем случае, защитите их, обернув фольгой из мю-металла.

Шум от электрической системы

Если вы испробовали все приведенные выше советы по борьбе с шумом, но у вас по-прежнему возникают статические помехи, визг или шипение, возможно, проблема связана с вашим автомобилем. Возможно, вам просто нужно заполнить аккумулятор жидкостью. Если это не поможет, попросите механика проверить ваш генератор и аккумулятор.

Если ваш автомобиль старше и в последнее время не подвергался тюнингу, у вас может быть шум зажигания . Это тикающий шум, который меняется в зависимости от скорости при ускорении. Вам может потребоваться настройка, включающая свечи зажигания резисторного типа, экранированные провода свечей зажигания с углеродным сердечником, крышку распределителя и катушку.

Если шум не исчезает, возможно, ваша система зажигания недостаточно заземлена и передает сигналы другим элементам, таким как воздухоочиститель, капот, выхлопная система и т. д. Скорее всего, заземление одного из подкапотных компоненты устранят шум. При включенной аудиосистеме и работающем автомобиле попробуйте заземлить каждый из этих различных компонентов автомобиля. Вполне возможно, что заземление одного из компонентов вашего автомобиля устранит шум. Если это так, сделайте заземление постоянным с помощью плетеного заземляющего ремня.

Очень эффективное средство устранения шума в электрической системе называется обновлением «Большая тройка». Здесь провод зарядки аккумулятора вашего автомобиля и провода заземления шасси дополняются за счет добавления проводов большого сечения (1/0- или 4-калибра) к тем, которые соединяют генератор переменного тока с положительным полюсом аккумулятора, отрицательный полюс аккумулятора с шасси и шасси к блоку цилиндров. Это обеспечивает лучший ток и более стабильное напряжение, что улучшает отношение сигнал/шум в вашей системе. Это также защищает от ослабления или ограничительного заземления, которое, как было сказано ранее, является обычным источником шума. Прочтите нашу статью о Большой тройке для получения дополнительной информации.

Шум и ваша нервная система

Проблемы с шумом могут быть очень неприятными, особенно когда вам не терпится услышать свое новое оборудование. Полезно помнить, что вы только что поместили очень сложное электронное устройство (новый приемник или усилитель) в центр чрезвычайно сложной системы — электропроводки вашего автомобиля.