58 Electric Fence - How to get rid of the parasite spikes ? Clôture Electrique - Comment éliminer les parasites ?
Details
LES PARASITES GENERES PAR LES ‘’CLOTURES ELECTRIQUES’’ – THE ‘’ELECTRIC FENCE’’ RADIO INTERFERENCES - QRM
Cette étude s’adresse principalement aux radio-amateurs, comme ils disposent déjà d’une solide connaissance dans le domaine, les explications seront succinctes. Toutefois n’hésitez-pas à me contacter si nécessaire: je réponds toujours ! ON4JLV
This study is mainly aimed at radio amateurs, as they already have a solid knowledge in the field, the explanations will be brief. However, do not hesitate to contact me if necessary: I always answer! ON4JLV POSONS LE PROBLEME - LET'S DEFINE THE PROBLEM
L’écoute est parasitée par un ‘’tac’’ régulier se produisant à peu près toutes les secondes. La vidéo suivante visualise le problème:
Listening is parasitized by a regular spurious occurring almost every second. The following video shows the problem:
La source fut rapidement identifiée : Une clôture électrique aux environs. Les parasites sont si puissants qu’aucun ‘’noise blanker’’ ne parvient à les éliminer. L’orientation de l’antenne ‘’Loop’’ ne parvient pas non plus à l’éliminer complètement, c’est normal vu qu’il ne s’agit pas d’une source ponctuelle mais étalée sur une grande surface. Même les ‘’QRM Eliminators’’ ne se sont révélés que ‘’faiblement’’ efficaces.
The spurious source is rapidly identified: an electric fence in the neighborhood The noise blanker, the orientation of the loop, the QRM Eliminators: no one can suppress completely the parasite
Comment fonctionne un générateur de clôture électrique ? How does an electric fence generator work ?
Le générateur envoie à une cadence de 1 à 3 x par seconde une impulsion de plusieurs kilovolts dans des centaines de mètres de clôture. Bien sur le courant est fortement limité, il ne faut pas tuer les bêtes … Toutefois la formidable antenne que constitue la clôture rayonne à tout va jusqu’à plus de 20 MHz. Les générateurs de clôtures électriques modernes sont déparasités, car ils répondent aux normes CEM. Mais connaissant le conservatisme de nos amis de la terre, il doit y avoir encore beaucoup de générateurs électro-mécaniques (vis-platinées et bobines de Ruhmkorff) en fonctionnement ! The generator sends at a rate of 1 to 3 x per second a pulse of several kilovolts in hundreds of meters of fence. Hopefully the current is limited, you must not kill your animals... However, acting as a good antenna the fence radiates at all times up to more than 20 MHz. Modern electric fence generators are interference-free, they meet the EMC standards. But knowing the conservatism of our farmer friends, there must still be many electro-mechanical generators (platinum screws and Ruhmkorff coils) in operation !
Que voit-on à la sortie de l’antenne ? What do we see at the output of the antenna ?
La première action fut de visualiser ces fameuses impulsions à l’oscilloscope.
Il n’y a pas une impulsion mais … un train d’impulsions. Ces impulsions atteignent plusieurs volts en pointe, alors que le plus fort signal RF ne dépasse pas 10 mVac. Heureusement l’antenne Loop alimentée en 24 V permet une grande dynamique. Les impulsions parasites présentent un ordre de grandeur entre 100 et 300 fois supérieur au signal utile. Le train d’impulsions se répète à une cadence de l’ordre de la seconde et dure aléatoirement entre 10 et 300 µs.
The first action was to quantify & qualify these famous pulses on a scope. There is not one impulse but … a train of impulses. These pulses reach several volts peak, while the strongest RF signal does not exceed 10 mVac. Fortunately the Loop antenna supplied with 24 V allows a great dynamic range. The parasitic pulses have an order of magnitude between 100 and 300 times greater than the useful signal. The train of pulses repeats at a rate of the order of a second and lasts randomly between 10 and 300 µs.
Ceux-ci provoquent immédiatement la saturation complète de l’étage d’entrée du récepteur, voilà pourquoi les circuits de ‘’Noise Blanking’’ généralement situés en IF sont inopérants. Je vous passe les divers essais infructueux réalisés pour vous présenter directement la solution définitive qui m’a permis de me débarrasser complètement du problème.
These immediately cause the complete saturation of the input stage of the receiver, this is why the “Noise Blanking” circuits generally located in IF are inoperative. I spare you the various unsuccessful attempts made to directly present to you the definitive solution which allowed me to completely get rid of the problem.
Principe mis en oeuvre pour être débarrassé définitivement du problème Principle implemented to be permanently rid of the problem Schema Bloc Le signal d’antenne est séparé en deux par un ‘’splitter’’, est mis à niveau et détecté sous deux constantes de temps : une lente pour piloter l’AGC et une rapide pour discriminer le parasite. La détection différentielle permet la génération d’un signal qui est déclenché dès le départ du train d’impulsions. Ce signal déclenche à son tour un monostable dont la sortie reste haute durant 400 µsec de manière à couvrir l’entièreté du train d’impulsions.
The antenna signal is divided by a splitter, is leveled and detected under two '''time constants'': a slow one to drive the AGC and a fast one to discriminate the parasite. Differential detection allows the generation of a signal which is triggered as soon as the pulse train starts. This signal in turn triggers a monostable whose output remains high for 400 µsec in order to cover the entire pulse train.
La deuxième portion du signal d’antenne est ‘’retardée’’ par une ‘’Delay Line’’ de 250 ns. Ceci permet de laisser le temps à l’amplification, la mise en forme, la détection, le trigger et le monostable de s’établir, cette durée n’est pas critique. Le délai entre l’impulsion parasite et le déclenchement du monostable prend environ 50 ns. N’oublions pas non plus que la longueur des câbles induit également des retards de l’ordre de 5 ns par mètre, le câble de 15 mètres qui relie l’antenne génère un retard de 75 ns ! Le signal retardé est présenté dans une porte rapide qui le bloque pendant la durée des 400 µs du monostable. Le parasite est alors complètement ‘’supprimé’’.
The second part of the antenna signal is "delayed" by a 250 ns "Delay Line". This allows time for amplification, shaping, detection, triggering and monostable to establish itself, this duration is not critical. The delay between the parasitic pulse and the triggering of the monostable takes about 50 ns. Do not forget either that the length of the cables also induces delays of the order of 5 ns per meter, the 15-meter cable which connects the antenna generates a delay of 75 ns! The delayed signal is injected in a fast gate which blocks it for the duration of the 400 µs of the monostable. The parasite is then completely ‘’swallowed’’.
Le signal est amputé de 400 µs à chaque impulsion parasite (soit environ toutes les secondes), c’est une perte d’intégrité de 1/2500 mais c’est strictement sans effet sur l’intelligibilité du signal. Le lien suivant vous permet d’écouter et de voir le signal parasité pendant 10 secondes suivi du signal nettoyé pendant 10 secondes.
The signal is rid of 400 µs at each parasitic pulse (i.e. approximately every second), it is a loss of integrity of 1/2500 but it has absolutely no effect on the intelligibility of the signal. The following link allows you to listen and see the noisy signal for 10 seconds followed by the cleaned signal for 10 seconds.
Des essais sont faits pour déterminer à partir de quel seuil la perte d’intégrité du signal (ici de 1/2500) est perceptible à l’intelligibilité du signal. En effet, il est possible d’augmenter la fréquence de répétition et de modifier la durée d’ouverture de la porte. J’y reviens plus tard.
La partie qui va de l’antenne jusqu’au point TP2 est classique et n’appelle pas d’explication. La détection fait l’objet de deux constantes de temps : une rapide de 1 µs à R23-C19 pour le parasite et une lente R24-C20 de 1 s qui pilotera le CAG. L’impulsion parasite détectée est routée via IC4A vers IC5. Le signal dénué d’impulsion parasite est routé via IC4B vers IC6, le circuit de CAG. IC5 est un AD8561, comparateur ultra-rapide (7 ns !). Sont comparés l’impulsion parasite en entrée négative et une portion de la tension de CAG en entrée positive. Il en résulte en broche 7 une impulsion positive qui déclenchera IC7, le monostable (non-retriggerable) 74HCT221. La constante R33-C25 fait 400 µs et servira à piloter la porte rapide. Le potentiomètre P2 est ajusté pour obtenir +4,8 V en TP1 en l’absence de signal en entrée, ou le zéro du mètre.
The part from the antenna to the TP2 point is classic and does not call for explanation. The detection is subject to two ‘’time constants’’: a fast one of 1 µs at R23-C19 for the parasite and a slow one R24-C20 of 1 s which will drive the AGC. The detected spurious pulse is routed via IC4A to IC5. The spurious-free signal is routed through IC4B to IC6, the AGC circuit. IC5 is an AD8561, ultra-fast comparator (7 ns!). Are compared: the interference pulse at the negative input and a portion of the AGC voltage at the positive input. This results in a positive pulse at pin 7 which will trigger IC7, the non-retriggerable monostable 74HCT221. The constant R33-C25 is 400 µs and will be used to drive the fast gate. Potentiometer P2 is adjusted to obtain +4.8 V in TP1 in the absence of input signal, or the zero of the meter.
La porte utilisée est un 74CBT3253. C’est un circuit couramment utilisé dans les mélangeurs des SDR (Tayloe mixer). Deux portes sont câblées en parallèle. La résistance de passage en mode fermé est de l’ordre de 2 Ω et la commutation est ultra rapide: 6 ns maximum. La ligne à retard est constituée d’un câble RG58C/U de 50 mètres bien enroulé situé dans un boitier extérieur. Avant d’opter pour un câble, de nombreux essais ont été réalisés avec des cellules LC équivalentes à la structure du RG58 et mises en cascade, mais la mise en œuvre est laborieuse, le câble est la solution la plus simple et fiable. On prendra soin d’utiliser un câble RG58C/U de bonne qualité: le câble doit être bien estampillé.
The gate used is a 74CBT3253. This is a circuit commonly used in SDR Tayloe mixers. Two ports are wired in parallel. The resistance in closed mode is of the order of 2 Ω and the switching is ultra fast: 6 ns maximum. The delay line consists of a well-wound 50 meter RG58C/U cable located in an external box. Before opting for a cable, many tests were carried out with LC cells equivalent to the structure of the RG58 and cascaded, but the implementation is laborious, the cable is the simplest and most reliable solution. Care should be taken to use a good quality RG58C/U cable: the cable must be well stamped
L’ensemble des circuits est placé sur une plaquette imprimée simple face. Les deux préamplis sont protégés par un blindage pour la sécurité, mais ce blindage ne s’est pas révélé indispensable. En son absence il n‘y a aucun accrochage à craindre. Si vous le souhaitez, les circuits imprimés (non montés) sont disponibles chez moi … au prix coûtant !
All the circuits are placed on a single-sided printed board. Both preamps are protected by shielding for safety, but this shielding did not prove to be essential. In its absence there is no oscillation to fear. If you wish, the printed circuits (not populated) are available from me … at cost price !
Composants placés du côté soudure : 25 Components placed on solder side : 25 D5-D6-D7-LK1-LK2-LK3-LK4-LK5-LK6-LK7-LK8-LK9 R9-R10-R21-R28-R30-R33-R34-R39-R47-R48-R52-R53-R54
Composants exotiques (Fournisseurs non exhaustifs !) Les résistances placées dans la partie RF (à l’intérieur des blindages) sont des 400 mW et font 3,7 mm de long, leur ‘’raster’’ fait 7,5 mm comme pour les diodes Exemple chez www.tme.eu : M0.4W-220R
Exotic components (Non-exhaustive suppliers!) The resistors placed in the RF part (inside the shields) are 400 mW and make 3.7 mm long, their “raster” is 7.5 mm as for diodes Example at www.tme.eu: M0.4W-220R
Socle SMA-PCB -> Internet TR1 -> Minicircuits / Box73 : T-622-X65 Right angle - SMA -> Internet Screen 50x50 -> Radiospares : 627-6433 Screen 100x50 -> Radiospares : 627-6411 Support IC8 -> Internet : Adapter SOIC16 - DIP16 LK’s : Strap 0Ω Meter 100µA -> Radiospares : 259-561 Potentiometer P1 -> tme.eu : 6MMI-100R R40 : Strap TR2 -> Radiospares : 223-9058 Boitier-Housing -> Radiospares : 754-5957 Face avant-Front plate : Schaeffer
Pour les données de fabrication, du circuit imprimé ou de quelque problème d’approvisionnement, n’hésitez pas à me contacter à l’adresseThis email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. For manufacturing data, printed circuit or any supply problem, do not hesitate to contact me at This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.