躲不掉的业余无线电射频噪声干扰，从改善磁环铁氧体材料开始

射频干扰是如今所有业余无线电爱好者要面临的问题，纵使拥有好天线、好电台，周边的电磁环境却是通联成功与否的关键环境因素之一。今天，本文作者TomL从磁环的铁氧体材料入手，为我们提供了一些改善技巧。

室内噪声和铁氧体材料

文：TomL

我在门廊上的

我尝试了很久以前从eBay上获得的一些普通夹式TDK铁氧体，但它们似乎只起到一丁点儿的作用。从那以后，我发现这些可能是在家庭立体声系统连接中广泛使用的连接器，用于减少这些系统上的噪声，一定会有更好的办法。

我研究了更多的内容，例如便携式“接地”天线，或者在电磁线环路上使用RF扼流圈，这让我手足无措，被误导的大脑突然意识到我在错误地思考如何使用铁氧体材料。

我被许多不同的用于减轻噪音的铁氧体材料的“类型”非常详细的阻抗测量 所吸引。我记得我在大学期间经历的创伤性痛苦，他们竭尽全力地理解Van Vlack材料科学教科书，但无济于事。但吉姆（Jim）的论文提醒我，使用正确类型的铁氧体材料以及以最佳方式在目标频率范围内做出良好反应以解决特定噪声问题的重要性。 那么，我的问题所在是什么？

短波噪声

环形天线一直是我尝试过的最多的东西。它们不会吸收那么多的人为噪声（QRM），并且具有节省空间的占地面积。幸运的是，这里有一个尝试过这些东西的木制门廊。过去，我已经成功地制作了宽带放大的“铁氧体套管环”（FSL） 。它曾经有用了一段时间，但后来却失修了，公寓大楼的噪音输出也在稳步增加。一段时间后，放大器只是放大了噪声。我还尝试定相两个天线 ，但是发现不断增加的噪声云来自各个方向，我无法消除它。我甚至尝试了eBay的“迷你鞭状天线” ，但这只是产生了噪音。

我最近测试了以前写过的AirSpy的YouLoop ，结果很好。但是，对我来说，它似乎太小了，它作为无源环路太小，无法在不依靠天线上连接的另一个放大器的情况下足够强地捕获短波信号，并且不会提高信噪比。我当前的解决方案是在周长约32英尺的情况下使用未放大的隐形电磁线圈。 在那篇文章中，我提到了天线连接两端的共模RF扼流圈，水平极化等问题，并且基本上接受了只有较强的短波信号将以可预测的方式接收。我认为，就我自己的走廊产生的噪声而言，这几乎是我对短波和中波噪声所能做的一切。邻频噪声干扰是一个不同的话题。

甚高频噪声

然后，我开始隔离在收听我的用于FM/VHF和UHF-TV传输的外部放大天线时，哪种设备会导致哪种噪声。从VLF到UHF范围，许多消费类电源适配器都会产生大量噪声。

我做对的一件事是尝试从Palomar Engineers购买10包这样的小奇迹“ Wall Wart”环形线圈。如图所示，我一个接一个地将这些小环形线圈（内径19mm）放在家用交流适配器上，然后噪音开始消失。它没有明确说明，但是我相信它是75型材料，当包裹8至12次时，它可以抑制产生噪声的交流适配器（在非常低的频率下）。

其中最令人震惊的是我的CCrane FM2发射器 。离我最近的笔记本电脑的显示器不断散发出刺耳的嘶哑声。在笔记本电脑和显示器背面安装铁氧体也无济于事。我移动了FM发射器，并发现噪音有所降低。因此，我将这些小圆环之一放在设备的电源输入上，噪音消失了。显然，它正在从监视器（以及它自己的电源适配器）中拾取噪音，然后将其重新广播到我的所有其他接收机中！

在寻找显示器噪音时，我在所有USB端口和HDMI端口上放置了eBay TDK铁氧体。 这极大地帮助了VHF，并证实了我的怀疑，即这些廉价的TDK铁氧体确实是一种常见的铁氧体材料。在前面提到的Jim Brown的音频论文中可以看到一些有用的图表。一个示例可能是图22，它显示了＃61串联电阻，当使用带有三个“转弯”的环形线圈时，其峰值在100 MHz附近。更困惑的是，我找不到“转弯”的定义。最终，他在给业余无线电爱好者的更长篇论文中将其定义为：“……比铁芯外部匝数多一些” 。他在其他地方描述了使用许多单一的卡扣式铁氧体，它们在电气上仅等于一个具有多个匝数的环形铁氧体。有趣的是，更多的匝数会使峰值阻抗的频率大大降低。 因此，使用他提供的图表，可以针对嘈杂的频率范围以试图进行抑制。

然后，我将6个TDK铁氧体放在AirSpy HF +的VHF输入上。减少了一些FM噪音干扰，对此表示感谢。其余的背景噪声似乎确实来自放大天线拾取的外部。

另外，我还混用了几个放大器，现在有单独的VHF/FM和UHF/TV放大器，它们可以进一步清除FM接收信号。

超高频电视质量提升

我一时兴起，将剩余的TDK铁氧体放在FM / TV分配器输入电缆上，总共10条。调频接收没有改善，但空中超高频电视的接收质量显着提高。我最弱的电视台现在具有稳定的信号电平，质量固定为100％。这真是一个令人惊讶的惊喜，因为这意味着现在UHF上的所有本地电视台都将无干扰的播放，不会出现信号丢失，并且我可以查看所有数字子频道。我甚至可以重新扫描并添加了两个以前从未见过的低功率电视台。

关于LED灯干扰的探索

我在鱼缸上悬挂着许多普通的LED灯，而在室内植物盒上悬挂着一些生长灯，可以在短波较高的无线电频段上听到这种噪音。我后续将探讨LED灯的RF噪声作为其特殊主题。例如，为什么有些LED灯会产生RFI，以及在购买前如何知道（我使用的是知名品牌的BR30射灯）？另外，现在出现了一种新型的LED“灯丝”灯，该灯在铝条的两侧都使用了更小的LED，从而大大降低了电磁噪声的输出（或者说是？）。问题多于答案。

我将探索如何创建自己的定制交流电源线，该电源线连接到LED灯的交流电源板上。我将需要对此进行安全性和有效性测试，因此我将需要一些时间来正确执行此操作。希望是，利用吉姆的信息，我将能够制造出一种广谱的RFI抑制交流电源线，每根线的成本不到30美元。走着瞧。

最后，我将研究使用不同类型的铁氧体混合物的“堆叠”环形线圈，与仅使用一种类型的铁氧体材料（以交流电源线为主要示例）相比，创建自定义RF抑制效果更好。例如，在我看来，吉姆论文中最好的一组图形是将图21和图24相互比较。我之前不知道的是，不仅可以对单个环形线圈进行多次旋转以获得较低的峰值频率响应，而且可以堆叠多个相同类型的环形线圈以获得更平滑的频率响应。然后，最重要的是，将该设置与其他“类型”组合以创建自定义的频率响应曲线。

收音机现在安静了。这些烦人的生长灯以及楼上邻居的照明灯似乎仍在继续，这仍然是一个问题，使FM接收在下午5点之后再次变得嘈杂！

小叔来啦：

任何马氏体铁氧体都可能适用于甚高频以上。但别用于短波！原因：尽管磨削了接触区域，但气隙在铁氧体磁芯中产生了大部分“磁阻”。这大大降低了电感。因此，仅对短波甚至更低的波长使用完整的铁氧体环。

记住，没有杂散磁通的线圈的电感与绕组数的平方成正比：如果纯绕组的电感为x，则3个绕组的电感为9x！

铁氧体混合物不是很重要，因为损耗并不重要–相反：损耗抑制了任何良好的谐振。因此，只要是铁素体而不是铁粉混合物，一切都很好。

大多数RFI是通过电线传输的。因此，没有任何定向能力会帮助您查明源头。在家里找到RFI信号源的正确方法很简单：关闭所有断路器，并使用电池供电的收音机收听。一次打开一个断路器并搜索RFI。 如果有任何问题，请关闭该电路上的所有设备，直到发现干扰源为止。是的，那是乏味的工作。

这种深入解决和探索问题的模式很适合火腿进行深度研究。

RF低噪声放大器测试

低噪声放大器（LNA）是电信和传感系统的关键组件，通常需要在较高信号电平下进行弱接收信号，以便实现最佳解调、数字化、驱动其他电路或进行测量。当信号链中的其他元件输入端需要更高功率的信号时，也可在整条信号链中使用LNA，以便增加低功率信号的增益。其中包括放大来自天线或传感器的接收信号，或者增加来自本地振荡器（LO）或其他频率生成/驱动电路的信号功率电平，确保仅产生很小的附加噪声系数。

LNA的主要目的是在不增加噪声、相位噪声或失真的情况下增加增益。通常，由于LNA带宽内的所有信号内容均会放大，因此LNA的位置应尽可能靠近输入信号，以便在放大前，尽可能降低电路暴露于噪声条件下的可能性。为确保LNA设计或设备的运行符合设计，现有多种方法可用于评价这些电路。这些测量主要旨在获得给定设备的S参数、增益、噪声系数和线性数值。

关键LNA性能参数

>S参数

• 插入损耗

• 回波损耗

• 增益

>噪声系数

> P1dB

> IP3

LNA S参数测量和增益

由于LNA通常采用双端口设计，因此，可借助用矢量网络分析仪提供正确电源功率和偏压的LNA来测量S参数。因此，仅需测量S11、S12、S22和S21参数。值得注意的是，此处测量的S参数通常为小信号参数，而非大信号参数，并鉴于负载可能会明显影响LNA的性能，因此在表征增益较高、功率电平相对较高的LNA时，该参数可能有利于测量。

对于低功率LNA，如果端口1是输入，端口2是输出，则测量S参数的VNA足以提供增益（S21）。对于功率更高的LNA，可以使用驱动输入端口的信号发生器和测量输出端放大输入信号的功率计或频谱分析仪来确定增益。

LNA线性度测量

由于通常需要精确控制传送至接收器电路的功率，因此LNA线性度在测量过程中起着重要作用。可通过在给定频率下改变输入功率来确定1dB压缩点（P1dB）。基于这些测量值的曲线图可以发现，从某个点开始，功率输入与功率输出之间的关系不再呈线性。P1dB是指“增益（输出）”与“呈线性关系时本应具有的数值”相差1dB时的时间。

通常在LNA上进行的另一种线性测量为三阶截距，用于衡量LNA产生的互调产物。测量方法是以相同幅度输入两个不同频率，然后测量与由这两个音调（2F1-F2和2F2-F1）混合产生的三阶互调产物相比的输入功率。通常按两个音调之间的指定频率间隔来进行该测量，以提供某个数值点用于比较LNA。

LNA噪声测量

值得注意的是，通常会选择LNA来确定设备的附加噪声性能或噪声系数（NF）。该测量用于测量LNA给通过其自身的信号增加多少噪声。通常使用噪声系数计或噪声系数分析仪以及RF信号发生器来进行该测量。通常使用校准后噪声源校准测试系统，以消除测量设置的不确定性，并隔离DUT的噪声响应。NF最常用“分贝”表示。

LNA的其他特征

• 增益平坦度

• 饱和功率

• 端口阻抗

•工作温度

•稳定性

• 供给和偏置

• 电子和环境生存能力/性能

• 输入和输出VSWR

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