为什么 IR 遥控器会影响 AM 收音机?

电器工程 收音机 红外线的
2022-01-17 07:45:05

当我将红外遥控器放在任何 AM 收音机附近并按下遥控器上的任何按钮时,我可以听到收音机扬声器发出的声音(如哔哔声)。这种现象对我来说很奇怪,因为收音机内部没有红外接收器。

另一方面,AM 收音机的频率超过 530 kHz,而 IR 遥控器的频率通常只有 30 到 38 kHz。

此外,人耳无法感知高于 20 kHz 的频率,但 IR 遥控器的频率超过 30 kHz。

所以,我想知道为什么 AM 收音机会对 IR 遥控器做出反应?

3个回答

AM 收音机确实忽略了这个 IR 信号。但是,AM 收音机对无线电波非常敏感(是的,DUH!;-))

当红外遥控器操作(您按下按钮)时,遥控器中的芯片将打开时钟谐振器电路,它需要生成红外信号。我见过大多数使用 455 kHz 谐振器的红外遥控器。这只是因为它便宜而被使用。

红外遥控芯片有一个电路来分频这个频率以获得它需要的 38 kHz。除以 12 倍等于 455 kHz / 12 = 37.9 kHz。是的,这是“足够接近”,因为 IR 接收器不是那么准确,它们无法区分 38 kHz 和 37.9 kHz。此外,这不是必需的,38 kHz 只是一个“载波”,它不包含信息。

所以我们现在有 38 kHz,这是一个从 IR 遥控芯片出来时具有方波形状的信号。这是因为这很简单(逻辑电路与方波信号一起工作)并且 IR LED 需要打开或关闭。所以不需要“中间”级别。

现在方波信号的一个特性是它不仅包含单个频率(如 38 kHz),还包含该频率的许多倍数(主要是不均匀谐波),因此:2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz,... 14 x 38 kHz = 532 kHz好了,第 14 次谐波已经在 AM 收音机可以接收的频率上!

永远不要低估开关和方波信号的谐波含量。我曾经研究过一个产品,其中运行在 600 kHz 的 DCDC 转换器的 238 次谐波干扰了工作在 142.8 MHz 的接收器!

最有可能的是,您的收音机从遥控器的电路中接收到了意外的 EM 辐射。你提到它在 30 到 38KHz 之间工作,但 IR 可能使用方波调制,所以你仍然会拾取谐波。当然,这可能是 LED 驱动器被拾取以外的其他信号。

一旦您的收音机调谐到的频率附近有信号或谐波,收音机就会将其外差到音频频带。用计算器试试,如果你有一个嘈杂的计算器,那会更有趣。

您在遥控器内有 2 纳秒的边缘。

2 纳秒的边缘是如此之快,它们可以作为大多数电路的精细脉冲。

因此,AM 无线电电路被微小的闪电击中,并响起,你听到了。

“可以肯定地说,它们对任何 EMI 都没有贡献”,尽管很明显,冲动确实有所贡献,因为可以听到活动。具有 10KHz 带宽(双边带)的 AM 收音机的本底噪声为 -174dBm/rootHz + 前端晶体管中的 10dB 噪声系数 + 由于与带宽成正比的噪声功率,本底噪声增加了 40dB,= -174 + 50 == 124 dBm。50 ohms 上的 0dBm 是 0.632 伏 PP,-120dBm 是电压低 100 万倍,可检测的下限约为 0.6 微伏。或 0.0000006 伏;现在您想押注 5 伏 MCU 逻辑转换不会被 AM 收音机检测到,这些接收器因静电敏感性而臭名昭著。

所以现在我们有了一些科学知识,一些实际的数学和物理知识,来解释为什么 IR REMOTE 可以被 AM RADIO 检测到。整齐,嗯?

现在了解有关 IR Remote 和 AM 收音机之间耦合的一些详细信息:

遥控器将具有从 MCU 到 LED 驱动晶体管的几厘米长的 PCB 走线,它为 LED 输出 0.1 安或 0.2 安的电流,受 5 欧姆或 10 欧姆电阻器的限制。进入晶体管基极的电流为 10mA,边沿为 2nanoSecond。来自集电极的电流将是 100mA (SWAG),快速下降和缓慢上升(因为晶体管缓慢退出饱和)。这些电流可能会磁耦合到AM 收音机内部的任何电路回路中。

但是,让我们想想电容耦合。

AM 收音机的尺寸不为零,我们将假设几厘米的 PCB 走线电容耦合到 IR 遥控器。

因此,让我们对这些 PCB 走线进行建模:长 2 厘米,宽 1 毫米,相距 2 厘米。

C = Eo * Er * 面积/距离 = 9e-12 法拉/米 * 1(空气) * (2cm * 1mm)/2cm

C = 9e-12 * 1mm = 9e-15 ~~ 1e-14 法拉。[这忽略了边缘和对齐]

现在让我们计算 IR 遥控器和 AM 收音机之间的位移电流(充电和放电产生的电流,通过改变电场通量)。

Q = C * V; 我们微分得到 dQ/dT = dC/dT * V + C * dV/dT

现在假设常数 C(通过空气),我们有 dQ/dT = C * dV/dT = Icurrent

我们注入的(通过改变电场)电流是

I == 1e-14 法拉 * 3 伏特/2 纳秒

I ~~ 1e-14 * 1/nano == 1e-5 amp = 10 微安注入 AM 收音机

假设节点的阻抗为 1,000 欧姆。使用欧姆定律,你会得到

10uA * 1Kohm = 10 毫伏。

并且 AM 调谐电路可以通过这 2 纳秒的脉冲振铃,或者更高的谐波(根据 Bimpelrekkie)可以通过天线进入。

================== 现在是磁耦合===========

2 纳秒的边缘对于铜平面中的集肤效应来说足够快,从而导致一些磁屏蔽,从而衰减感应电压。

我们假设没有平面衰减,并且只计算 AM 无线电电路中最坏情况下的感应电压。

与场耦合一样,假设攻击者和受害者之间有 2 厘米的间距。并假设受害者(AM 收音机)有 2cm x 2mm 的环路。并假设最坏情况对齐。

相关方程(为了简单的数学忽略一些自然对数项)是

Vinduce = [ MUo * MUr * 面积/(2*pi*距离) ] * dI/dT

我们假设 dI/dT = 10 毫安 / 2 纳秒

使用 MUo = 4*pi*1e-7 亨利/米和 MUr = 1(空气、铜、FR-4 等)我们有

Vinduce = 2e-7 * 面积/距离 * dI/dT

Vinduce = 2e-7 * (2cm * 2mm)/2cm * 0.01amp/2nanoSecond

Vinduce = 2e-7 * 0.002 * 0.01/2nano

Vinduce = 2e-7 * 2e-3 * 1e-2 * 0.5 * 1e+9

Vinduce(我不知道这会有多大/多小,直到数学完成)

= 4 * 0.5 * 1e(-7-3-2+9) = 2e(-12+9) = 2e-3 = 2 毫伏磁耦合