Článek popisuje, jak snížit rušivý šum vyzařovaný zařízením UBIQUITY Rocket 5AC.  Jedná se o accespoint pro pásmo 5,6 GHz, který je hojně využívaný ISP operátory.  V pracovním pásmu 5,6 GHz funguje dobře, způsobuje však rušení na nižších kmitočtech, a to v pásmech krátkých i velmi krátkých vln. Rušení je způsobeno dvojím mechanismem. Jedním zdrojem rušení je spínaný napájecí zdroj 230V/24V, který je vestavěn do plastové krabičky včetně napájecího injektoru a není nijak označen ani typem, ani výrobcem. DC/DC. Zdroj bývá umístěn někde pod střechou, nebo ve vodotěsné krabici. Napětí 24V z tohoto zdroje se vede prostřednictvím datového kabelu k vlastnímu zařízení Rocket 5AC, ve kterém je vestavěn spínaný měnič z 24V na 5V. AP je totiž interně napájen napětím 5V, z vnějšku je ovšem určen pro napájení po ethernetovém kabelu. Tento vestavěný měnič je druhým zdrojem rušení. Pro odrušení lze jen doporučit nahradit zdroj 230V/24V buď analogovým zdrojem s transformátorem, nebo alespoň kvalitním spínaným zdrojem, který neruší a doplnit ho vhodným napájecím injektorem. 

Především je nutno říci, že k zařízení jsem neměl k dispozici dokumentaci, tak bylo nutno provést "výzkum". Prozkoumáním vnitřku Rocket 5AC jsem zjistil, že jako DC/DC měnič je použit obvod AOZ1212. Tento obvod pracuje jako spínaný regulátor napětí, výrobce udává účinnost 95% a pracovní kmitočet 370 kHz. Nám vadí harmonické složky spínacího kmitočtu, jejichž spektrum spolehlivě zaruší i pásmo 432 MHz.

Napájení 24V je přivedeno na pin7, přičemž, jak je u podobných výrobků zvykem, výrobce ušetřil několik centů za tři součástky a způsobil tím žadu EMC problémů zařízením, která jsou instalovaná v okolí Rocket 5AC. V napájecí větvi totiž není žádný filtr , který by zabraňoval zpětnému vyzařování rušení do napájení. Měřením bylo zjištěno, že Rocket 5AC vyzařuje širokopásmový šum pocházející z DC/DC měniče zejména prostřednictvím datového kabelu, který funguje jako anténa, přičemž použití stíněného datového kabelu příliš nepomůže. Vstup napětí do měniče je ošetřen pouze antiparalelní diodou D6 a dvojicí kondenzátorů proti zemi. Osciloskopem jsem naměřil na antiparalelní diodě obálku širokopásmového šumu 80 mV špička-špička. Řešením, které omezí zpětné vyzařování do napájecího (datového) kabelu, je vložení filtru. Pro omezení vyzařování do kabelu jsem použil pí článek dle níže uvedeného schematu.

Protože nejúčinnější je zahubit rušení hned u jeho zdroje, je praktické provedení takové, že se odletuje pin7 obvodu AOZ1212 od desky a mezi přívod  a pin7 se vloží cívka 100 uH. Oba konce cívky se zablokují kondenzátory 100 uF proti zemi. Po vložení pí článku se šumové napětí na antiparalelní diodě C6 zmenšilo z 80 mV na 5 mV špička - špička. Tomu odpovídá potlačení obálky šumového napětí, které AP posílá zpět po datovém kabelu směrem ke zdroji o 24 dB. Potlačení jednotlivých spektrálních složek bude odlišné z důvodu, že použité součástky nejsou ideální. Jako dodatečné opatření doporučuji navléci na datový kabel nacvakávací ferit, resp. namotat na ferit tolik závitů datového kabelu, kolik se jich do něj vejde.

Celková situace:

z druhé strany

Detail

detail z druhé strany desky

Kvantifikace rušení v praxi:

Několik kusů neupravených AP, které jsou instalované na stejném stožáru, jako 5 el Yagi pro 14 MHz způsobí zvýšení šumového pozadí na 14 MHz o 6 dB. Několik kusů neupravených AP instalovaných cca 3 m od antény převaděče pro pásmo 160 MHz způsobí snížení citlivosti přijímače převaděče o 13 dB. Několik kusů neupravených AP instalovaných na stožáru cca 80 m od antény 8x22 el pro pásmo 432 MHz způsobí zvýšení šumového pozadí v pásmu 432 MHz při nasměrování na AP o 7 dB.

Protože datový kabel funguje jako anténa pro rušivý šum, jsou intenzita vyzařování a polarizace extrémně závislé na poloze tohoto datového kabelu. Může se stát, že situace vypadá v pořádku, ale poté, kdy například praskne plastová páska, která připevňuje datové kabely ke konstrukci stožáru, se změní poloha kabelů a rušení se může změnit o několik dB.

Uvedený postup je možné zobecnit i na jiné typy WiFi AP, které jsou řešené obdobným způsobem. Standardem je zde systém POE, který znamená, že síťový zdroj je někde dole a zařízení se napájí po nevyužitých drátech datového kabelu napětím 24, nebo 48V. Ve vlastním zařízení je instalován DC/DC měnič, který z napětí dodávaného po datovém kabelu dělá napájecí napětí pro zařízení. Při odrušování neznámého zařízení je potřeba nalézt tento měnič a do jeho vstupu vložit filtr. Vodítkem pro hledání měniče na desce může být cívka (na uvedeném schematu L1, 6,8 uH), která je vždy umístěna v jeho bezprostřední blízkosti. Cívku najdeme tak, že vezmeme transceiver (přijímač), do anténního přívodu připojíme kus tenkého koaxiálního kabelu a na jeho konec připájíme vazební smyčku. Já používám pásmo 70cm, kde je smyčka malá a je možné na desce hledat s velkou přesností. Zmíněnou cívku najdeme snadno podle toho, že je zdaleka největším zdrojem šumu na desce, při přiblížení vazební smyčky k cívce se zvýší šum o desítky dB.  Na detailní fotografii je cívka L1 označena 6R8, zřejmě z důvodu utajení :-)

Měření vyzařování a srovnání modifikované a nemodifikované jednotky Rocket 5AC bylo provedeno v pásmu 432 MHz. K měření byla použita 9 el. anténa designu DK7ZB, transceiver ICOM IC-910H a milivoltmetr. U transceivru byl nastaven nf zisk na maximum a hlasitost byla nastavena na obvyklou hodnotu regulací vf zesílení. Důvodem tohoto nastavení je, aby AVC neovlivňovalo měření. Na přední konec antény byla připevněna dielektrická tyč dlouhá 200mm (tyč byla vetknuta do ráhna) , touto tyčí se při měření dotkneme AP. Tyč nijak měření neovlivňuje, slouží jenom jako mechanický doraz, aby byla anténa vždy ve stejné pozici vůči měřenému objektu. Naměřené hodnoty představují přírůstek šumi v situaci, kdy je měřicí anténa nasměrované na zařízení Ubiquity Rocket 5AC oproti stavu, kdy je anténa nasměrovaná do volného prostoru.

Naměřené hodnoty:

Je vidět, že nežádoucí šum zařízení vyzařuje více ve vertikální polarizaci, než v horizontální. Dovodem je to, že datový kabel, který funguje jako anténa, visí od zařízení směrem dolů. Při měření byl ny kabel navlečený nacvakávací ferit, na feritu byly namotány 3 závity kabelu. Asi by bylo možné potlačení šumu dále optimalizovat, pro krátkou dobu zapůjčení jsem již jiné varianty nestihl. Článek proto berte jako vodítko jak na to. Kupodivu nebylo dosaženo významně lepších výsledků připojením keramických kondenzátorů 1 nF paralelně k elektrolytickým kondenzátorům.