TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus

Tämän sivun tekijä on Matti Parkkonen, Email: mparkkon@cc.hut.fi

[Matkapuhelinten aiheuttamat häiriöt] Häiriöiden eteneminen ja kytkeytyminen. Sähkömagneettinen kytkeytyminen Jos jokin huonosti suojattu laite tuodaan voimakkaaseen sähkö- tai magneettikenttään, niin kenttä voi vaikuttaa laitteen toimintaan. Elektronisen laitteen sisällä liikkuvat elektronit ovat hyvin herkkiä sähkö- ja magneettikenttien muutoksille. Kapasitiivinen kytkeytyminen ja Induktiivinen kytkeytyminen Nämä kaksi toimivat aina yhdessä, sillä molempien perustana on kaksi vierekkäin kulkevaa johdinta, joiden sisällä kulkeva virta tai jännite vaikuttaa toiseen johtimeen häiritsevästi. Itse asiassa vierekkäiset johtimet synnyttävät välilleen sähkö- ja magneettikenttiä, jotka siis häiritsevät toisiaan edellisen kohdan perusteella. Johtumalla kytkeytyminen Tavallisin häiriöiden syy on johtimia pitkin tapahtuva häiriöiden johtuminen. Eräs syy voi olla huonosti toteutettu maadoitus, jossa kahden erillisen johtimella yhteenkytketyn laitteen maadoituspisteet eivät ole samat. Häiriöiltä suojautuminen Sähkömagneettinen kytkeytyminen Paras suoja säteilemällä eteneviin häiriöihin saadaan kunnollisella koteloinnilla, ja suojaamalla kaikki läpiviennit läpivientikohdassa. Kaapeloinnissa kannattaa käyttää suojattuja kaapeleita tai kierrettyjä pareja. Kierretyssä parissa käytetään kahta johtoa joissa samma virta kulkee eri suuntiin, tämä parantaa häiriösietoa huomattavasti. Suojatut kaapelit (esim. TV-antennin kaapeli) kannattaa liittää liittimen runkoon siten, että kaapelin suojavaippa peittää liittimen täysin (360 astetta). Myös itse liitin kannattaa kiinnittää kunnolla itse laitteeseen. Kapasitiivinen kytkeytyminen ja Induktiivinen kytkeytyminen Eri tapoja suojautua on pienentää johtimien pinta-alaa, virran voimakkuuttta sekä lisätä kahden vierekkäisen kaapelin etäisyyttä. Myös tässä kannattaa käyttää vaipalla suojattuja kaapeleita tai kierrettyjä pareja. Johtumalla kytkeytyminen Tärkein asia on käyttää toisiinsa liittyvillä laitteilla samaa maatasoa, tällöin esim. tietokone ja monitori kytketään samaan maadoitettuun pistorasiaan. Maapisteen tehtävä on tarjota virralle paluutie laitteeseen josta se on lähtöisin. Erilliset maapisteet voivat saada mukanaan jännitepotentiaalieroja laitteiden välillä. Maadoittamattoman laitteen maapotentiaali tulee olemaan syöttöjännitteen puolikkaan tasolla eli Suomessa 240 V:n verkkovirralla maapotentiaali on 120 V. Myös tästä syystä esim. tietokone kannattaa liittää maadoitettuun pistorasiaan. Miksi matkapuhelimet aiheuttavat häiriöitä sähkölaitteille? Matkapuhelimen toiminta perustuu siihen, että se lähettää ja vastaanottaa sähkömagneettista säteilyä, jossa kulkee kaikki puhelun informaatio. Puhelin pitää koko ajan päällä ollessaan yhteyttä lähimpään tukiasemaan niin, että järjestelmä tietää, missä puhelin kulloinkin sijaitsee. Varsinaisen puhelun aikana antenni lähettää ja vastaanottaa informaatiota, joka kulkee muuttuvan sähkö- ja magneettikentän muodossa. Nämä kentät muuttuvat ajan mukana hyvin nopeasti; tämä värähtelytaajuus on tavallisella GSM-puhelimella 900 MHz ja uusilla DCS- eli "Citypuhelimilla" 1800 MHz. NMT-puhelimien toimintataajuus on joko 450 tai 900 MHz. Puhelinten synnyttämät kentät lähetetään taivaalle ja matkalla kohti tukiasemaa ne joutuvat kulkemaan hyvinkin erilaisissa ympäristöissä. Matkapuhelinten aiheuttamat häiriöt johtuvat siitä, että nämä muuttuvat sähkö- ja magneettikentät synnyttävät (=indusoivat) muihin sähkölaitteisiin ylimääräisiä jännitteitä ja sen mukana suljettuun piiriin virtoja, jotka häiritsevät sähkölaitteen normaalia toimintaa. Näin tapahtuu siis silloin, jos laitetta ei ole tarpeeksi hyvin suojattu ulkopuolisilta häiriöiltä. Periaate on sama kuin yksinkertaisessa induktioilmiössä: Muuttuva magneettikenttä indusoi johtimeen jännitteen ja sitä kautta virran, jos virtapiiri on suljettu. Nämä häiriövirrat sitten näkyvät erilaisten laitteiden toiminnassa hyvinkin erilaisilla tavoilla. Verrattaessa keskenään NMT- ja GSM-puhelimien aiheuttamia häiriöitä, niin ainakin teoriassa NMT-puhelin aiheuttaa enemmän häiriöitä. Tämä johtuu siitä, että NMT:ssä lähetysteho on huomattavasti suurempi kuin GSM:n lähetysteho. Tämä taas on seurausta GSM-tekniikan kehittymisestä ja toisaalta NMT:n analogisuudesta: kentän voimakkuus laskee suunnilleen lineaarisesti matkan funktiona kun taas digitaalisessa GSM-järjestelmässä kenttä pysyy suunnilleen vakiona pitkään ja tipahtaa nollaan hyvin nopeasti. Mitä laitteita matkapuhelimet häiritsevät ja millä tavalla? Lankapuhelin Joka kodin sähkölaitteiden joukossa on monia, joiden toimintaa matkapuhelinten aallot häiritsevät. Ensimmäinen laite, mikä varmaan monille tulee mieleen näistä häiriöistä puhuttaessa, on lankapuhelin. Pöytäpuhelinta ei ole kovin tehokkaasti suojattu millään Faradayn häkki -tyyppisellä rakenteella, joten sähkö- ja magneettikenttien on helppo tunkeutua lankapuhelinkoneen sisuksiin. Kytkeytymisen lopputuloskin on monille tuttu: kuulokkeesta kuuluu selvä häiriöääni. Tämän äänen aiheuttaneen matkapuhelimen ei välttämättä tarvitse olla ihan vieressä tai edes samassa huoneessa. Kytkeytymistä voi ilmetä myös vaikka häiriölähde on esimerkiksi eri asunnossa. Tämän tuut-tu-tu -äänen voimakkuus ja rytmi voi vaihdella paljonkin ja tämä johtuu häiriösignaalin voimakkuuden vaihtelusta. Audiolaitteet Toinen laitteiden ryhmä, joissa häiriöt voidaan kuulla ääninä, on erilaiset audiolaitteet. Vaikutus on samantyyppinen kuin kiinteissä puhelimissa. Stereolaitteen ja kaiuttimien häiriösuojauksista riippuu se, kuinka selvästi ylimääräiset äänet kuuluvat jos kuuluvat. Televisio Varsinkin vanhat televisiot saattavat rätistä, jos matkapuhelin majailee lähellä. Tämän voi havaita etenkin vanhemmissa puukuorisissa televisioissa. Uudemmissa malleissa sisuskaluja suojaa edellistä paremmin metallikuori. Siten tämä Faradayn häkki -rakenne ehkäisee pahimmat kuvan lumisateet ja äänen rutinat nykyaikaisissa malleissa. Parhaiten EMC häiriön huomaa vanhoissa, puukuorisissa televisioissa. Jos matkapuhelin on soiton tullessa tv:n lähellä, rätisee television kaiutin. Näin soiton tulevan jo ennen puhelimen sointia. Myös huonosti suojattujen monitorien kuvassa saattaa ilmetä häiriöitä matkapuhelimen soidessa. Tietokone Itse tietokone saattaa myös häiriöityä, jos matkapuhelin unohtuu makailemaan vaikkapa keskusyksikön päälle. Esimerkiksi keskusyksikön sisällä olevan tuulettimen päästämä ääni muuttui selvästi, kun GSM-puhelin oli tietokoneen vieressä. Tämäkin seikka riippunee paljon mm. tietokoneen kuoren ominaisuuksista. Paljon vakavampia häiriöitä saadaan aikaan, jos puhelin pistetään kuoren sisälle. Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta. Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa. Tämä sivu on tehty oppilaiden harjoitustyönä. Tietoverkkolaboratorio ei vastaa sivun oikeellisuudesta, ajantasaisuudesta tai ylläpidosta. Vakavissa tapauksissa yhteyshenkilöinä toimivat ja Webmaster. Sivua on viimeksi päivitetty 27.11.1998 13:50. URI: http://www.netlab.tkk.fi/opetus/s38118/s98/htyo/32/hairiot.shtml [ TKK > Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto > Tietoverkkolaboratorio > Opetus ]