Снижение шумовых помех

1.0 Введение

Помехи, создаваемые электрооборудованием автомобиля, а также шумом окружающей среды, способны оказывать негативное влияние на нормальную работу мобильных радиостанций. Удовлетворительная работа мобильной радиостанции конкретного автомобиля может потребовать незначительного или значительного сокращения уровня шума в зависимости как от относительной мощности требуемого радиосигнала, так и возможности данной радиостанции осуществлять подавление нежелательного шума. Эти требования различаются для разных автомобилей в зависимости от типа автомобиля и требуемого радиуса действия аппаратуры.

Перед попыткой реализации любых процедур шумоподавления следует определить источник(и) шума.

ВНИМАНИЕ! Запрещается устанавливать шумоподавляющую аппаратуру в автомобилях, оборудованных электронными системами зажигания, без предварительной консультации с производителем данной модели автомобиля, Установка некоторых элементов системы шумоподавления может отрицательно сказываться на функционировании электронных систем зажигания и привести к серьезному повреждению этих систем.

При выявлении и устранении источников помех следует соблюдать осторожность и терпение. Источников помех может быть несколько, причем каждый из них может быть несколько сильнее или слабее по сравнению с другими. Устранение одного источника помех может показаться неэффективным, поскольку другой источник помех остается неустраненным и действует практически с таким же уровнем сигнала помехи. Предполагается, что содержащаяся в Руководстве по эксплуатации данной модели автомобиля информация может быть использована при определении тех средств шумоподавления, которые реализованы фирмой-производителем при установке встроенной автомобильной АМ, АМ/FM или СВ-радиоаппаратуры. Указанная радиоаппаратура также подвержена воздействию электрических шумовых помех, и фирма-производитель может устанавливать шумоподавляющие устройства только на тех автомобилях, которые комплектуются радиоаппаратурой в процессе производства. Указанный шумоподавляющие устройства следует устанавливать при первой возможности в целях подавления шумов.

1.1 Источники шумов

На качество работы мобильных радиосистем оказывают влияние источники трех основных категорий шумов: 1) шум паразитного излучения, 2) кондуктивный шум и 3) наведенный шум. (Типовые источники шума в автомобиле показаны на Рис. 2-1).

1.2 Шум паразитного излучения

Сигнал шума паразитного излучения поступает в радиоаппаратуру через антенну вместе с полезным сигналом и может блокировать связь или в значительной степени ухудшить качество связи. Данный шум может быть сформирован линиями электропередач, флуоресцентным осветительным оборудованием, а также разрядами накопленного статического электричества, систем зажигания или электрических двигателей. Шум паразитного излучения является наиболее распространенной причиной помех в мобильной радиостанционной связи.

1.3 Кондуктивный шум

Сигнал кондуктивного шума попадает в радиоаппаратуру через те точки, в которых радиоаппаратура соприкасается с системой электрооборудования автомобиля, например, кабели аккумуляторной батареи, переключатель зажигания, шасси заземления и т.д. Этот сигнал может быть сформирован электрическими переходными процессами, работой электрических двигателей, некачественным заземлением, а также некачественной фильтрацией сигналов системы электрооборудования (от генераторов переменного тока, стабилизаторов напряжения или разряженных аккумуляторных батарей).

1.4 Наведенный шум

Сигнал наведенного шума попадает в радиоаппаратуру в тех местах, где тракт прохождения радиосигнала находится вблизи других сигнальных трактов автомобиля. Протекание электрического тока по стандартным цепям автомобильной системы электрооборудования может привести к наведению нежелательных сигналов шума в кабелях радиостанции (и ухудшить качество связи) просто из-за того, что электропроводка обладает свойством реализации псевдотрансформаторного эффекта в условиях отсутствия реального физического контакта.

2.0 Работа стандартной системы зажигания

Чтобы снизить уровень помех от системы зажигания автомобиля, требуется знать принцип действия этой системы.

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для поджига смеси паров бензина с воздухом в цилиндрах двигателя. Данная система состоит из аккумуляторной батареи, распределителя зажигания, контактов прерывателя, катушки, конденсатора и свечей зажигания. Аккумуляторная батарея представляет собой единственный источник электрической мощности в автомобиле, поэтому напряжение разряженной аккумуляторной батареи должно быть увеличено до более высокого уровня, необходимого для формирования электрической искры между электродами свечей зажигания. Эта искра поджигает газовую смесь.

В стандартной системе зажигания (Рис. 2-2) механический выключатель (кулачок и контакты распределителя зажигания) размыкают первичную цепь катушки зажигания, и во вторичной цепи формируется высокий уровень напряжения. Этот высокий уровень напряжения синхронизируется и подается на каждую свечу зажигания через распределитель  зажигания.

Аккумуляторная батарея подсоединяется к первичной обмотке катушки через выключатель зажигания. Первичная цепь замыкается на аккумуляторную батарею через контакты прерывателя, которые шунтированы конденсатором. В нормальном состоянии эти контакты замкнуты. При повороте двигателем оси кулачка его выступы или углы размыкают и замыкают контакты абсолютно синхронно перемещению поршня в каждом цилиндре.

При установке выключателя зажигания во включенное положение и замыкании контактов прерывателя ток в первичной цепи катушки увеличивается со скоростью, определяемой индуктивностью катушки.

При размыкании контактов прерывателя величина тока первичной цепи уменьшается, и за счет эффекта самоиндукции в первичной цепи формируется электродвижущая сила, многократно превосходящая напряжение аккумуляторной батареи. Высокий уровень напряжения, индуцированный во вторичной цепи катушки, обеспечивает формирование искры на проводе в промежутке между вращающимся распределителем зажигания и свечой зажигания, а затем в искровом промежутке свечи зажигания в течение непродолжительного интервала времени размыкания контактов прерывателя. Наличие конденсатора снижает интенсивность искрения контактов.

Вторичная цепь катушки зажигания, включая вращающийся искровой промежуток распределителя зажигания, представляет собой основной источник помех системы зажигания. Индуктивность провода и паразитная емкость образуют резонансный контур. Поскольку разряд данной цепи осуществляется на незначительном по величине сопротивлении (ионизированный искровой промежуток), данная цепь имеет склонность к формированию колебаний. Частота и амплитуда колебаний изменяются в зависимости от текущих изменений искрового промежутка.

3.0 Выявление источников шума

Выявление источников шума представляет собой основную процедуру процесса шумоподавления, поскольку после идентификации источника шума решение становится очевидным. Логически обоснованная процедура является ключом к успеху в деле подавления шумов.

Применяйте имеющееся в вашем распоряжении оборудование максимально эффективным способом. Петля съема сигнала, выполненная из провода диаметром около одного дюйма, может быть подсоединена к портативному радиоприемнику, работающему в диапазоне персональной и служебной радиосвязи, или мобильной радиостанции, работающей на частоте, близкой к частоте установленной радиостанции, но от изолированного источника питания. Петлю съема сигнала можно перемещать по автомобилю, используя радиоприемник в качестве детектора шума излучения. Убедитесь в том, что петля съема сигнала обладает достаточной изоляцией для предотвращения непосредственного соприкосновения входного разъема радиоприемника с участками высокого напряжения в системе зажигания автомобиля. Неполярный развязывающий конденсатор с прочно прикрепленными пружинными зажимами типа "крокодил" может применяться в процессе выявления методом проб и ошибок тех участков электрической цепи, которые требуют дополнительной фильтрации сигнала. Более высокие результаты шумоподавления достигаются при наличии укороченных выводов конденсатора. Керамические дисковые конденсаторы не являются в такой же степени удобными и эффективными в использовании, как автомобильные коаксиальные конденсаторы.

Некоторые помехи обусловлены географическим положением и не подлежат устранению в мобильных радиостанциях, поскольку автомобиль может отъехать от источника шумовых помех. Шумовые помехи от линий электропередачи, флуоресцентных осветительных устройств и других автомобилей (являющихся источниками высоких уровней шума паразитного излучения) представляют собой примеры шума, обусловленного местоположением. Не следует пытаться подавить шумовые помехи в автомобиле, находящемся в зоне действия шума. Если вы предполагаете, что ваше положение совпадает с зоной действия шумовых помех, следует просто выключить в автомобиле все устройства, кроме радиоприемника, и прослушать оставшийся шум окружающей среды.

Если уровень данного шума является неприемлемым, вам необходимо провести мероприятия по подавлению шума в автомобиле в период действия менее интенсивного уровня шума, либо в другом, более спокойном месте.

Проверить установленную радиостанцию на наличие кондуктивного и наведенного шумов с помощью немодулированного сигнала генератора, подавая неискаженный высокочастотный сигнал по коаксиальному кабелю непосредственно на антенный разъем радиоустановки. Эта процедура должна блокировать поступление сигнала шума излучения в приемник и компенсировать кондуктивный наведённый шумы. Убедитесь в том, что генератор сигнала не является генератором микрофонного типа и расположен на удалении от зоны действия шумов двигателя и выхлопной трубы.

Поработайте ручками управления вентиляторов, нагнетателей воздуха, двигателей оконных стекол, выключателями фар, сигналов поворота, стеклоочистителей и т.д. и прослушайте наличие шума в принимаемом радиосигнале. Это позволит выявить источник шумовой помехи. Некоторые источники шума не могут включаться и выключаться по желанию оператора. Такие источники должны выявляться постепенно методом проб и ошибок..., "завывающий" синхронный генератор, стабилизаторы напряжения, электрический топливный насос и др. Следует помнить, что наведенный шум может быть обусловлен слишком близким расположением проводов радиостанции к другим проводам автомобиля. Эта проблема наиболее легко разрешается при правильной прокладке кабеля в процессе установки аппаратуры.

Источники шума паразитного излучения должны выявляться после подавления в удовлетворительной степени кондуктивного и наведенного шумов. Система зажигания автомобиля обычно является основным источником указанных помех. В некоторых случаях критичную роль может играть место расположение антенны. Следует помнить, что разряды статического электричества формируют шум статического разряда или паразитного излучения и, вероятно, будут оказывать влияние только при движении автомобиля. Поскольку шумовые радиопомехи от паразитного излучения наиболее заметны в зонах слабого полезного сигнала, можно предположить, что процедура подавления закончена, если слышится слабый сигнал "на частоте". (Схема автоматической регулировки громкости должна быть включена, чтобы можно было услышать даже самые слабые сигналы.)

4.0 Методы шумоподавления

4.1 Общие сведения

Существуют три основных метода шумоподавления. Первый метод заключается в установке дополнительного резистора в цепях, склонных к формированию переходных процессов. Этот метод применяется для высоковольтного кабеля катушки зажигания, проводов свечей зажигания и свечей зажигания. Второй метод заключается в фильтрации сигнала шума от низковольтных проводников за счет применения коаксиальных развязывающих конденсаторов. Третий метод заключается в управлении процессом разряда статического электричества с помощью применения контактных щеток для таких подвижных узлов, как автомобильные капоты и крышки багажника, либо гибких заземляющий перемычек для неподвижных узлов. Статическое напряжение на колесах может сниматься также с помощью токособирательных контактных колец. Ниже обсуждаются процедуры применения каждого из указанных методов.

В выпущенном фирмой-производителем Руководстве по эксплуатации автомобиля также может быть представлена информация, необходимая для любой 1-ой попытки подавления шума.

4.2 Помехи от системы зажигания

4.2.1 Техническое обслуживание и регулировка двигателя

Наиболее важной процедурой снижения уровня шума от системы зажигания является подтверждение правильности регулировки двигателя. При наличии существенных помех от системы зажигания следует обратить особое внимание на следующие моменты:

1. Проверить состояние свечей зажигания, контактов распределителя зажигания и конденсатора.

2. Проверить правильность синхронизации системы зажигания.

3. Проверить состояние крышки и ротора распределителя зажигания. Эти детали должны заменяться не реже чем через 30 000 миль пробега.

4. Убедиться в том, что провода свечей зажигания прочно и надежно закреплены с обоих концов и проложены как можно дальше от низковольных проводов.

5. Многие современные модели автомобилей оборудованы защитным экраном над контактами распределителя зажигания. Проверить правильность установки и надежность крепления этого экрана.

4.2.2 Помехи от катушки зажигания

Данный тип помех характеризуется наличием булькающего звука, наиболее заметного при работе двигателя на малых оборотах. Для подавления данного шума следует подсоединить 0,1-мкФ коаксиальный конденсатор между выводом катушки зажигания со стороны аккумуляторной батареи и заземлением автомобиля (см. Рис. 2-5). В этом случае шум распределителя зажигания не будет передаваться через клемму аккумуляторной батареи в систему электрооборудования автомобиля. Отметим, что в некоторых системах электронного зажигания вывод аккумуляторной батареи не подсоединен к катушке зажигания, вследствие чего работа такой системы может быть нарушена в случае шунтирования "входной" клеммы.

4.2.3 Помехи от распределителя зажигания

Данный тип помех характеризуется наличием булькающих звуков, присутствующих при работе двигателя на любых оборотах. Этот шум обусловлен процессом искрения между ротором и вкладышами крышки распределителя зажигания по мере поворота ротора. Для подавления этого шума следует с помощью высокоомного провода системы зажигания соединить катушку зажигания с крышкой распределителя зажигания.

4.2.4 Подключение аккумуляторной батареи

Кабель питания радиостанции может воспринимать сигнал шума, сформированный в автомобиле. Данный эффект может быть сведен к минимуму за счет подсоединения кабеля питания непосредственно к аккумуляторной батарее, а не к блоку предохранителей. Аккумуляторная батарея действует в качестве конденсатора большой емкости (около 1 Фарады для аккумуляторной батареи емкостью 50 ампер-час), который шунтирует сигнал наведенного шума. Вывод заземления аккумуляторной батареи следует надежно прикрепить к раме автомобиля. Протекание паразитных параллельных токов заземления может быть сведено к минимуму за счет использования рамы или кузова автомобиля в качестве контакта общего заземления. При необходимости управления работой радиостанции с помощью выключателя зажигания кабель питания радиостанции можно подсоединить к аккумуляторной батарее через реле, работа которого управляется выключателем зажигания.

4.3 Завывание синхронного генератора

Данный тип помех характеризуется высокотональным завыванием, частота которого изменяется в зависимости от числа оборотов двигателя. Коаксиальный конденсатор емкостью 0,5 мкФ может использоваться в целях шунтирования данного сигнала. В автомобиле с генератором указанный конденсатор подсоединяется к выводу якоря. Запрещается подсоединять конденсатор к выводу обмотки возбуждения. В автомобиле с синхронным генератором конденсатор подсоединяется к клемме аккумуляторной батареи (см. Рис. 2-6 и Рис. 2-7).

 

 

4.4 Помехи от регулятора напряжения

Данный тип помех характеризуется появлением шумов ритмичной генерации, частота которых весьма незначительно изменяется в зависимости от числа оборотов двигателя. Данный шум обусловлен искрением вибрирующих контактов прерывателя регулятора напряжения. Данный шум может быть подавлен при подсоединении 0,5-мкФ коаксиального конденсатора к выводам стабилизатора напряжения, ведущим к аккумуляторной батарее и якорю (см. Рис. 2-8).

ВНИМАНИЕ! Перед началом подсоединения компонентов к регулятору напряжения необходимо отсоединить клемму заземления аккумуляторной батареи.

4.5 Помехи от капота и крышки багажника

Данный тип помех характеризуется шумами неритмичной генерации. Он обусловлен наличием трения плохо заземленных деталей капота или крышки багажника автомобиля, вследствие чего происходит накопление статического электричества с последующим разрядом. Данный тип шума подавляется с помощью выпускаемого компанией Моторола Комплекта контактных щеток для капота и установочного оборудования (изделие Т( М8845 или TLN6252 в Комплекте шумоподавления), который обеспечивает электрическое заземление капота или багажника на корпус автомобиля, не мешая при этом их открыванию.

4.6 Другие электрические помехи

Ниже перечислены другие элементы электрической системы, способные создавать шумовые помехи. Подавление этих помех может быть реализовано при подсоединении 0,5-мкФ коаксиального конденсатора между источником помех и землей».

1. Провод между амперметром и аккумуляторной батареей

2. Датчики (масла, топлива, температуры)

3. Выключатель зажигания

4. Электрические лампочки (передние фонари, задние фонари, фонари специального сигнала и пр.)

5. Провода дополнительных устройств (электрический топливный насос, электродвигатель стеклоочистителей, двигатель вентилятора системы обогрева салона, двигатели оконных стекол и т.д.)

4.7 Статическое напряжение на колесах

За счет трения колес с покрытием дороги на передних колесах накапливается статическое электричество. Для подавления шумов от данного источника следует применять коллекторные кольца сбора статического электричества с колес.

4.8 Заземляющие перемычки

Статические заряды могут накапливаться на различных узлах и деталях конструкции автомобиля в случае отсутствия качественного заземления и становиться источником шумовых помех вследствие искрения. Данный тип помех подавляется посредством заземления конкретных узлов и деталей с помощью заземляющих перемычек шириной в один дюйм (и минимально возможной длины). Ниже показаны некоторые типовые точки, заземление которых может принести пользу. См. Рис. 2-9.

1. От блока двигателя к теплоизоляционной перегородке.

2. От блока двигателя к раме автомобиля в точках противоударного крепления двигателя.

3. От клеммы заземления аккумуляторной батареи к корпусу автомобиля.

4. От верхней поверхности А-образных рам передних колес, особенно при наличии резиновых деталей.

 

 

Контакты

Наш адрес: 620028,
Екатеринбург, ул.Кирова, д. 34, оф. 102

Телефон/Факс: (343) 355-56-96, 355-56-97,

E-mail: ural-radio@mail.ru