Por que o GSM causa zumbido nos alto-falantes?

Com base em inúmeros recursos da Internet, o fio do alto-falante age como uma antena que capta o sinal transmitido de celulares próximos e faz com que os alto-falantes zumbam. Mas eu realmente não estou comprando isso ...

Um cabo de alto-falante de 3,5 mm foi projetado para transportar 1 V. Vi configurações antigas em que os alto-falantes do PC são alimentados diretamente do conector de 3,5 mm (e eu testei a reprodução de som não amplificado diretamente de um PC através do conector, embora o volume em minha configuração não era muito alta). Como o pequeno EM emitido por um rádio de celular faz com que um sistema de alto-falantes, projetado para operar com um sinal flutuante de 1 v, produza um ruído tão alto? Eu não conseguia imaginar o EM gerando mais do que alguns micro-volts em uma antena receptora. Estou errado?

Obrigado.

Atualizado - tensão corrigida da saída de linha para 1 V (ver comentários)

Atualização Eu procurei, e sim, parece que o GSM transmite a 2 W. Gostaria de fazer uma verificação de sanidade com essa figura para verificar algumas das respostas que indicam que a energia transmitida é significativa. Minha física está bastante enferrujada, mas vou tentar ...

Sabemos que a intensidade da radiação EM em torno de uma fonte é:

Digamos que tenhamos um fio de 2 m de comprimento e 0,2 mm de largura (espero que seja uma aproximação válida para o fio) que esteja a aproximadamente 2 m de um módulo GSM transmissor.

Então, para $P = 2 W, I = 39 \frac{mW}{m^{2}}$

Multiplique pela área de superfície do fio (0,2 mm * 2 m)

A potência total EM ao longo do fio é então 16 .$\mu W$

Como eu disse, estou bastante enferrujado, mas isso não está correto? Isso é realmente significativo o suficiente para produzir esse som sem ser amplificado de alguma forma? Talvez o sinal ressoe? Ou interfere diretamente nas placas de som?

O zumbido é sinal detectado AM.

A razão de os amplificadores de áudio serem atingidos pelo sinal GSM é que as peças de semicondutores de áudio contemporâneas são realmente muito funcionais até a faixa de GHz alta. Para a faixa GSM-800-900MHz, qualquer traço de cobre de 80 mm funciona como antena de 1/4 de onda ou ressonador de tira de linha. O sinal é detectado AM em qualquer não linearidade (transistores ou estruturas de diodos em chips) em vários pontos do amplificador simultaneamente, incluindo também chips reguladores de potência e assim por diante.

Ele é traduzido para a faixa de áudio como diminuições ou pops minúsculos, mas muito nítidos e periódicos, de condutividade média de peças não lineares (detecção de AM), que são alimentadas por CC.

Pense no traço do osciloscópio de baixa velocidade mostrando uma linha reta com contas de flashes UHF. Picos agudos simples de corrente DC consumida se tornarão audíveis com o amplificador.

No meu trabalho sobre implantes auditivos, descobri que o zumbido é causado pela radiação magnética dos fios da bateria do telefone, que carregam pulsos de talvez 2A. Esse campo magnético é relativamente intenso e pode acoplar-se a circuitos suscetíveis a EMI de baixa frequência de dispositivos próximos. O barulho no meu caso não era da RF e da antena. É por isso que a blindagem de RF pode não funcionar.

Primeiro de tudo, é o poder que importa nesta situação. Qualquer alto-falante pequeno terá apenas alguns watts, senão perda.

A energia do telefone em aplicativos de celular pode ser tão grande quanto 33dBm (ou 2 Watts). Este é o caso de UMTS e GSM; no entanto, para o GSM, existem rajadas de cerca de 217 Hz (que estão na faixa audível). Esses 2 watts de potência podem ser muito fortes em comparação com os sinais de áudio. No UMTS, o protocolo foi alterado e foi projetado especificamente para evitar explosões que estariam na faixa audível.

Como o pequeno EM emitido por um rádio de celular faz com que um sistema de alto-falantes, projetado para operar com um sinal flutuante de 1 v, produza um ruído tão alto?

A interferência não está direcionando os alto-falantes diretamente; está voltando para a eletrônica, por algum caminho em que acaba amplificado.

Aqui está uma maneira. O alto-falante está realmente conectado à saída de um amplificador, que é estabilizada por uma linha de feedback negativo global. Esse feedback negativo remonta a uma entrada sensível e de impedância relativamente alta, anteriormente no amplificador.

O zumbido que você ouve é interferência. Coloque contas de ferrit no seu cabo para se livrar dele. Aqui está como. Como AndrejaKo apontou, a radiação é significativa, pois pode atingir um pico de cerca de 2 Watts (para fones de ouvido).

Se os alto-falantes tocarem a cada poucos minutos quando o rádio estiver desligado, será a causa da sincronização automática com a torre de celular mais próxima. Essa explosão é para garantir que você fique conectado à torre mais forte para receber chamadas.

Se o exposto acima for verdadeiro, a solução é adicionar uma pequena tampa de RF, 100 pF de cerâmica pode funcionar bem, verifique a ESR e escolha o valor que dê a menor impedância a 850 MHz.

Motivo: a bobina do alto-falante produz uma boa antena e os magnéticos agem de maneira não linear, com correntes de Foucault sendo retificadas e fazendo com que a força EM na bobina seja ouvida. Normalmente, a distância> 3m não deve ser detectada. O protocolo para sincronização offline usa sinais de banda base quando AM é detectado pela bobina do alto-falante. mas oferece melhor SNR e conexão confiável. O ADSL tem o mesmo problema e o separador de banda foi projetado para filtrar isso. Caso contrário, você ouviria o protocolo para conectar-se usando o autobaud em velocidades de banda larga. O problema do GSM não é evidente nas conexões on-line, pois a modulação evita o conteúdo da banda base com a operadora contínua.

Não sei o Q da bobina do alto-falante, mas se você puder ouvi-lo no modo passivo, ele funcionará muito bem.

Se minha suposição estiver errada, podem ser as outras fontes mencionadas acima.

Como eu disse, o TDMA é detectado AM pela bobina ressonante e pelas propriedades não lineares do ímã nessas frequências. Você pode responder ao meu Q? O comprimento da bobina não é tão importante quanto o raio.

Este é realmente simples. O amplificador de potência de RF do telefone precisa de muita corrente e precisa rapidamente. Isso cria um alto di / dt nos traços que levam ao amplificador de potência. O resultado obtido pelo cabeamento de áudio (através do acoplamento magnético) é uma série de impulsos a uma base de 2xx hz (não possui o padrão disponível).

Esse sinal contém muita potência nas faixas de frequência de áudio, que são amplificadas e enviadas pelos alto-falantes. O efeito dos componentes de RF é minúsculo em comparação; você não os ouvirá com o zumbido muito mais alto.