Pourquoi le GSM fait-il vibrer les haut-parleurs?

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Basé sur de nombreuses ressources Internet, le fil de haut-parleur agit comme une antenne qui capte le signal transmis des téléphones portables à proximité et fait vibrer les haut-parleurs. Mais je n'achète pas vraiment ça ...

Un câble de haut-parleur de 3,5 mm est conçu pour transporter 1 V. J'ai vu d'anciennes configurations où les haut-parleurs de PC sont alimentés directement à partir de la prise 3,5 mm (et j'ai testé la lecture d'un son non amplifié directement à partir d'un PC via la prise, bien que le volume en ma configuration n'était pas très élevée du tout). Comment le tout petit élément émetteur émis par une radio de téléphone portable peut-il provoquer un système de haut-parleurs, conçu pour fonctionner à partir d'un signal 1 V fluctuant, produire un tel bourdonnement fort? Je ne pouvais pas imaginer l'EM générant plus de quelques micro-volts dans une antenne de réception. Ai-je tort?

Merci.

Mise à jour - tension corrigée de la ligne à 1 V (voir commentaires)

Mise à jour, je l'ai recherché, et oui, il semble que le GSM transmet à 2 W. Je voudrais faire un contrôle d'intégrité avec ce chiffre pour vérifier certaines des réponses qui indiquent que la puissance transmise est importante. Ma physique est assez rouillée, mais je vais essayer ...

Nous savons que l'intensité du rayonnement EM autour d'une source est:

I = \frac{P}{4 π r^{2}}

$I = \frac{P}{4\pi r^2}$

Disons donc que nous avons un fil de 2 m de long et 0,2 mm de large (j'espère que c'est une approximation valide pour le fil) qui est à environ 2 m d'un module GSM émetteur.

Alors pour $P = 2 W, I = 39 \frac{mW}{m^{2}}$

Multipliez cela par la surface du fil (0,2 mm * 2 m)

La puissance totale de EM le long du fil 16 est alors . $\mu W$

Comme je l'ai dit, je suis assez rouillé, mais n'est-ce pas correct? Est-ce vraiment assez important pour produire ce son sans être amplifié d'une manière ou d'une autre? Peut-être que le signal résonne? Ou interfère directement avec les cartes son?

noise speakers gsm

— JSideris
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La première sortie de ligne standard est de 1 V RMS. Ensuite, il n'y en a pas tiny bit of EM. Lorsque le téléphone établit une connexion, le rayonnement est assez fort.

— AndrejaKo

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@AndrejaKo Oui, je peux me tromper sur le 5 V ... - maintenant que vous mentionnez le 1 V, ça sonne correctement. J'aimerais toujours savoir à quel point la tension est induite par le GSM, car je ne pouvais pas imaginer qu'elle soit comparable à 1 V. Je me demande si le signal GSM est en quelque sorte amplifié dans le haut-parleur lui-même.

— JSideris

La longueur des enroulements de bobine sur le haut-parleur peut être bien plus longue que 2 mètres. Une équation de transformateur à noyau d'air pourrait donner une approximation plus proche de l'énergie transférée, si le téléphone GSM est orienté de manière appropriée.

— hotpaw2

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Voir gsmhistory.com/chapter/chapter-22-unintended-consequences lié à electronics.stackexchange.com/a/39133/142

— endolith

Puis-je télécharger des fichiers audio (wma, amr, mp3), etc. ici?

— Always Confused

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Le bourdonnement est un signal AM détecté.

La raison pour laquelle les amplificateurs audio sont touchés par le signal GSM est que les pièces semi-conductrices audio contemporaines sont en fait très fonctionnelles jusqu'à une plage de GHz élevée. Pour la gamme GSM-800-900 MHz, toute trace de cuivre de 80 mm fonctionne comme une antenne 1/4 d'onde ou un résonateur stripline. Le signal est AM détecté sur toute non-linéarité (transistors ou structures de diodes dans les puces) sur plusieurs points de l'amplificateur simultanément, y compris les puces du régulateur de puissance, etc.

Il est traduit en plage audio sous forme de creux ou de pops minuscules mais très nets et périodiques de conductivité moyenne des parties non linéaires (détection AM), qui sont alimentées en courant continu.

Pensez à une trace d'oscilloscope à basse vitesse montrant une ligne droite avec des billes de flashs UHF. De simples pointes aiguës de courant continu consommé deviendront audibles avec l'amplificateur.

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Cela est en fait lié au fait sous-estimé que même si la sortie d'un amplificateur sera finalement filtrée en fréquences audio (un haut-parleur typique ne va pas vibrer sensiblement à des fréquences supérieures à 1 MHz, après tout), la présence de fréquences supérieures ou inférieures sur l'entrée peut provoquer une distorsion très audible. Un signal modulé en amplitude à 869,0000 MHz à 500 Hz contiendra des composants à 868,9995 MHz et 869 0005 MHz, aucun des deux n'étant audible, mais la distorsion peut produire des composants de fréquence à n'importe quelle somme ou différence de multiples de fréquences originales.

— supercat

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Un moyen simple d'envisager le problème est d'imaginer un ampli qui coupe les signaux, avant tout filtrage, à 1,2 volts côté haut et -1,1 volts côté bas. Un fort signal de 868 MHz (par exemple +/- 2 volts ou plus) forcerait efficacement l'étage d'entrée de l'ampli à voir 0,05 volts lorsqu'il est présent; si aucun signal de ce type n'est présent et que l'entrée est par ailleurs silencieuse, elle verrait 0,00 volt. Ainsi, un signal puissant de 868 MHz qui apparaît et disparaît à une vitesse audio provoquerait une onde de fréquence audio crête à crête apparente de 0,05 volt à l'entrée.

— supercat

pourquoi l'effet ne se produit-il que lorsqu'un téléphone est à proximité? Le téléphone transmet-il lorsqu'il reçoit un appel, puis seule la transmission est captée?

— Nate

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@Nate: La force du signal diminue avec approximativement le carré de la distance, donc on recevra environ 100 fois plus de signal d'un téléphone à 10 pieds qu'à 100 pieds. Cet effet est légèrement réduit à de plus petites distances (on ne recevra pas 144 fois plus de signal d'un téléphone à un pouce qu'à un pied), mais une transmission suffisamment puissante pour être reçue à une distance d'un mile sera d'environ un million. fois plus fort à une distance de 5 pieds.

— supercat

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Dans mon travail sur les implants auditifs, j'ai constaté que le bourdonnement est provoqué par le rayonnement magnétique des fils de la batterie dans le téléphone qui transportent des impulsions de peut-être 2A. Ce champ magnétique est relativement intense et peut se coupler aux circuits sensibles aux interférences électromagnétiques basse fréquence des appareils à proximité. Dans mon cas, le bruit ne provenait pas du RF et de l'antenne. C'est pourquoi le blindage RF peut ne pas fonctionner.

— Tony Richardson
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Tout d'abord, c'est le pouvoir qui compte dans cette situation. Les petits haut-parleurs ne seront que de quelques watts, sinon de perte.

La puissance de sortie du combiné dans les applications cellulaires peut atteindre 33 dBm (ou 2 watts). C'est le cas pour l'UMTS et le GSM; cependant, pour le GSM, il y a des rafales d'environ 217 Hz (ce qui est dans la plage audible). Ces 2 watts de puissance peuvent être très forts par rapport aux signaux audio. Dans l'UMTS, le protocole a changé et a été spécialement conçu pour éviter les salves qui seraient dans la plage audible.

— Kellenjb
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Kellenjb, j'ai fait un bilan de santé et mis à jour les résultats de ma question. Pourriez-vous s'il vous plaît jeter un oeil et me dire si je me trompe?

— JSideris

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Oui. La conception du protocole GSM était morte au cerveau et les implications n'ont été détectées que trop tard dans le processus. Ils savaient ce qui allait se passer, mais il y avait suffisamment de dollars investis par toutes les parties concernées pour leur permettre de contourner les autorités réglementaires. Une entreprise qui avait ce type de problème n'obtiendrait jamais l'approbation de type. Le GSM était un gorille de 6000 livres (c'est 10 x les 600 livres habituellement écrasants). L'interférence est un sous-harmonique accidentel lié à la façon dont les trames de signalisation sont construites.

— Russell McMahon

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Comment le tout petit élément émetteur émis par une radio de téléphone portable peut-il provoquer un système de haut-parleurs, conçu pour fonctionner à partir d'un signal 1 V fluctuant, produire un tel bourdonnement fort?

L'interférence n'entraîne pas directement les enceintes; il retrouve son chemin dans l'électronique, par un chemin où il finit par être amplifié.

Voici une façon. Le haut-parleur est en fait connecté à la sortie d'un amplificateur, qui est stabilisé par une ligne de rétroaction négative globale. Cette rétroaction négative revient à une impédance relativement élevée, entrée sensible plus tôt dans l'amplificateur.

— Kaz
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Les fils captent le micro-ondes et peuvent faire résonner l'impédance 1/4 W de la bobine. Il semble créer une force radiale plutôt qu'axiale, de sorte que le haut-parleur vibre en frappant l'aimant.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

et comment empêcheriez-vous les interférences avec ou filtrer ce signal de la ligne de rétroaction négative globale de l'ampli de puissance?

— endolith

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Le bourdonnement que vous entendez est une interférence. Mettez des perles de ferrite sur votre câble pour vous en débarrasser. Voici comment. Comme l'a souligné AndrejaKo, le rayonnement est important car il peut culminer à environ 2 watts (pour les casques).

— suha
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Salut Suha, je comprends ce qu'est le son et comment m'en débarrasser. Cependant, je ne comprends pas comment il est possible que 2 W soient induits dans le câble lorsqu'un appareil GSM est à proximité. Pouvez-vous voir mes modifications à la question et me faire savoir si vous voyez des erreurs dans mon calcul?

— JSideris

Un pour les formules soignées :).

— JSideris

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@Bizorke Je ne comprends pas, ils n'ont pas répondu à votre question mais vous leur avez donné un vote positif pour des formules soignées? Je ne vois même pas de formules. Qu'est-ce que je rate?

— Kellenjb

@Bizorke, les 2 watts sont la puissance de crête sur l'antenne, pas sur le câble lui-même. Une ferrite ne va pas absorber 2 watts. Il devient bruyant car il se couple dans les lignes de signal avant l'amplification.

— Kortuk

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@Bizorke, les votes devraient être pour la qualité des réponses, modifie l'oreille du représentant de l'utilisateur à de faibles niveaux de rep sans que vous ayez à voter la question.

— Kortuk

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Si vos haut-parleurs bourdonnent toutes les quelques minutes lorsque la radio est éteinte, c'est la synchronisation automatique avec la tour cellulaire la plus proche qui en est la cause. Cette rafale vous permet de rester connecté à la tour la plus puissante pour recevoir des appels.

Si ce qui précède est vrai, la solution consiste à ajouter un petit capuchon RF, la céramique 100 pF peut fonctionner correctement, vérifiez l'ESR et choisissez la valeur qui donne l'impédance la plus basse à 850 MHz.

Raison: la bobine du haut-parleur fait une belle antenne et les magnétiques agissent de manière non linéaire avec les courants de Foucault rectifiés et provoquent une force électromagnétique sur la bobine. Normalement, une distance> 3 m ne doit pas être détectée. Le protocole de synchronisation hors ligne utilise des signaux en bande de base lorsque AM est détecté par la bobine du haut-parleur. mais offre un meilleur SNR et une connexion fiable. L'ADSL a le même problème et le séparateur de bande est conçu pour filtrer cela. Sinon, vous entendrez le protocole de connexion à l'aide de la vitesse automatique à haut débit. Le problème GSM n'est pas évident avec les connexions en ligne car la modulation évite le contenu en bande de base avec une porteuse continue.

Je ne connais pas le Q de votre bobine d'enceinte, mais si vous pouvez l'entendre en mode passif, cela fonctionne plutôt bien.

Si mon hypothèse est fausse, ce peut être les autres sources mentionnées ci-dessus.

Comme je l'ai dit, le TDMA est AM détecté par la bobine résonante et les propriétés non linéaires de l'aimant à ces fréquences. Pouvez-vous répondre à mon Q? La longueur de la bobine n'est pas aussi importante que le rayon.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Bizorke <GSM Edge 2G obtient cette interférence de son protocole de connexion TDMA. Alors que les rafales CDMA utilisées par Verizon ne le font pas. Je crois que vous entendez le taux de rafale dans le rythme de "dit-ditty-dit-ditty ..." pendant quelques secondes. Le taux de trame TDMA pendant "décroché" est de 216,7 Hz. Le taux de trame est la rafale "dit", quand il envoie "Pouvez-vous m'entendre?" La vague 1/4 de porteuse GSM (@ 850MHz) est 89mm ou 3.5" qui met les bobines des haut - parleurs dans la gamme de réception. Vous pouvez s'il vous plaît confirmer mon hypothèse sur vos conditions d'essai avec une puissance audio off? Audio fort peut tuer le bruit en perturbant la résonance.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@Bizorke et al, l'indice de la précision de ma réponse est le son du buzz qui peut être assez fort et ennuyeux par rapport à un son propre à 200 Hz. Cela prouve que la bobine ne se déplace pas seulement axialement comme si elle était entraînée par l'électronique, mais qu'elle frotte radialement sur l'aimant et fait un bourdonnement de ressort. C'est pourquoi j'ai demandé s'il bourdonne avec la mise hors tension et le haut-parleur déconnecté.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Je n'ai pas observé cela avec les haut-parleurs éteints ou déconnectés. L'une de mes hypothèses était que le GSM interférait en quelque sorte directement avec les cartes son. Je n'ai pas non plus les spécifications de mon enceinte disponibles, mais je conviens que la bobine d'enceinte elle-même contribuera considérablement à l'énergie globale absorbée par le système.

— JSideris

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Celui-ci est vraiment simple. L'amplificateur de puissance RF du téléphone a besoin de beaucoup de courant et en a besoin rapidement. Cela crée un di / dt élevé dans les traces menant à l'amplificateur de puissance. Le résultat capté par le câblage audio (par couplage magnétique) est une série d'impulsions à un fondamental de 2xx hz (ne pas avoir la norme sous la main).

Ce signal contient beaucoup de puissance dans les gammes de fréquences audio, qui sont amplifiées et envoyées par les haut-parleurs. L'effet des composants RF est minuscule en comparaison, vous ne les entendrez pas sur le bourdonnement beaucoup plus fort.

— Wrangler d'électrons professionnel
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