Warum stören Handys manchmal Verstärker?

Das übliche Problem mit Interferenzen von GSM-Mobiltelefonen wird durch die Gleichrichtung des starken HF-Signals an den Halbleiterübergängen am Eingang des Verstärkers verursacht.

GSM verwendet Time Domain Multiplexing Access (TDMA), um die HF-Frequenz mit anderen Benutzern zu teilen – es schaltet das HF-Signal nur für kurze Zeit mit einer Rate von 217 Hz ein, synchronisiert mit anderen Benutzern und der Basisstation, wobei die verbleibende Zeit verwendet wird.

Diese kurze HF mit relativ hoher Leistung kann durch beliebige Halbleiterübergänge gleichgerichtet werden, um eine geringfügige Änderung des Vorspannungspegels des Verstärkers für die Dauer des HF-Impulses (~0,5 ms) zu bewirken. Dies ist ein Summen bei 217 Hz, das dann vom Verstärker verstärkt werden kann, um an den Lautsprechern zu erscheinen.

Es ist nicht erforderlich, dass der Verstärker auf der HF-Frequenz reagiert, die bis zu etwa 2 GHz betragen kann.

Abhilfe schafft eine Filterung, um zu verhindern, dass das HF-Signal die erste Stufe des Verstärkers erreicht. Die Filterung kann so einfach sein wie ein kleiner Hochfrequenzkondensator über den Eingängen, eine HF-Drossel in Reihe oder ein komplexeres Filter.

Bipolartransistoren reagieren empfindlicher auf diesen Effekt als FET-Frontends, sodass es davon abhängt, welche Geräte verwendet werden.

Es ist nicht offensichtlich, warum SMS- und Datenübertragungen nicht auch Rauschen verursachen würden - sie verwenden denselben Mechanismus zum Übertragen von Daten.

Neuere Mobiltelefonprotokolle, die in 4G- und 5G-Mobilfunknetzen verwendet werden, verwenden nicht TDMA, sondern stattdessen OFDMA. Die Handy-Sender sind ständig eingeschaltet und werden nicht unterbrochen, sodass die bei GSM zufällig auftretende Amplitudendemodulation nicht zu einem Audioton führen würde. Es kann zu anderen Effekten kommen, indem die Vorspannung beeinflusst wird, und es ist denkbar, dass es zu Klicks, Knallen oder Zischen kommt.

Obwohl Audioverstärker normalerweise keine Signale über 40 kHz oder so auf brauchbare Weise verarbeiten, filtern die frühen Stufen solcher Verstärker sie möglicherweise nicht vollständig heraus. Wenn hochfrequente Signale stark genug sind, können sie eine Verstärkerstufe übersteuern und Verzerrungen verursachen. Das Anwenden einer harmonischen Verzerrung auf ein Signal, das mehrere Frequenzen enthält, kann einen neuen spektralen Inhalt bei jeder Frequenz ergeben, der durch Addieren oder Subtrahieren beliebiger ganzzahliger Vielfacher beliebiger im Original vorhandener Frequenzen gebildet werden kann.

Einige drahtlose Protokolle verwenden eine Vielzahl von Frequenzen, die auf etwas willkürliche Weise verteilt sind. Wenn solche Übertragungen von einem Audioverstärker aufgenommen werden, werden die Summen- und Differenztöne über einen weiten Frequenzbereich verteilt, und das Ergebnis ist lediglich eine leichte Erhöhung des Hintergrundgeräuschpegels.

Das Problem bei GSM besteht darin, dass sein spektraler Inhalt so verteilt ist, dass viele der Summen- und Differenzfrequenzen zusammenfallen, wodurch ihre Energie auf einige wenige diskrete Audiofrequenzen konzentriert wird. Wenn die Designer von GSM vorhergesehen hätten, in welchem ​​Ausmaß es Audio verwüsten würde, hätten sie das Design leicht leicht anpassen können, um solche Frequenzkonzentrationen zu vermeiden. Leider wäre es zu dem Zeitpunkt, als das Problem entdeckt wurde, unpraktisch gewesen, das Design anzupassen.

Das Zwitschern, das Sie von inaktiven Lautsprecherspulen oder Verstärkern hören, ist die AM-Demodulation von Broadcast-Sync-Tönen von Mobiltelefonen, die die Spulen anregen.

Diese Träger-Burst-Synchronisation zu den nächsten Türmen wird ganz anders als die verwendeten Frequenzsprungschemata mit konstanter Amplitude moduliert.

Sogar einige Autolautsprecher in der Nähe bewirken, dass die Spulen durch seitliche Kräfte der Mikrowellenenergie auf parasitären Resonanzen an den Magneten reiben, wodurch die Spule während der Bewegung gekippt wird, was dem mehrmals wiederholten Muster von "dit-da-da-dit" einige schärfere Töne hinzufügt.