走向超值而極緻的 HI-FI電腦訊源（連載）

[henry1266]

https://www.sealingdevices.com/docum...0Chomerics.pdf

感謝bchsieh兄的強力文章,大部分的屏蔽問題都解開了

擷取.PNG

這張圖有一小區的Reflection Loss是負的,這該怎麼解讀呢?難道是放置這個距離會增強干擾?
算了一下1khz不鏽鋼從2~10cm都是負的

[bchsieh]

這張圖有一小區的Reflection Loss是負的,這該怎麼解讀呢?難道是放置這個距離會增強干擾?
算了一下1khz不鏽鋼從2~10cm都是負的

henry1266兄您好，您真的很仔細，有注意到這個部分，之前小弟從沒發現這邊有問題。
loss是負值真的很奇怪，因為這代表著增益，以能量守恆的觀點來看，是絕對不可能的。
小弟也找了其他類似的圖，兩個0中間大都是空白的，並沒有填入負值。
小弟會暫且將這些負值視為0dB，之後如果有找到相關資料再上來分享。

另外小弟想分享的是，因為鋁的反射損失很大，代表的也就是鋁對電磁波的反射率很高。
這對屏蔽機箱外的干擾源很有優勢，但是如果干擾源來自於機箱內就不是什麼好事情了。

RTX6001的機箱是厚鋁箱，所以內部的環形變壓器所發出的低頻電磁輻射就有可能在機箱內反射使得干擾更嚴重。
小弟測試過邊看底噪邊把機器上蓋打開，在上蓋打開的同時，雖然60Hz的成分大幅上升，但有趣的是，諧波的成分卻大幅下降。
可見機箱內反射非常有可能是造成這些諧波干擾的主要元兇。

兩年前的一系列RTX6001測試中，小弟就有特別針對內反射干擾做了一些實驗。
由於具有鐵磁性的金屬，其反射損失比較小，吸收損失比較大。
所以小弟找了幾片鍍錫鋼板(SPTE)，固定在機箱上蓋的內側，看看是否能夠降低內反射，讓60Hz及其諧波能夠降低。

為了容易比較，小弟還是再貼一次原廠無改的底噪圖：
RTX6001_44.1khz_-20dbv_noise_R.jpg

不知道為什麼，當時加上一片鋼板的圖沒有留下來，小弟直接貼上兩片鋼板的結果：
44.1KHz_2SPTE_-20dBV_noise_R.jpg

接著小弟在兩片鋼板中間加一片鋁箔，看看是不是增加一次的反射損失會讓機內干擾更小：
44.1KHz_2SPTE+AL_-20dBV_noise_R.jpg

然後是三片鋼板不加鋁箔：
44.1KHz_3SPTE_-20dBV_noise_R.jpg

三片鋼板之間各加一片鋁箔，也就是加了兩片鋁箔：
44.1KHz_3SPTE+AL_-20dBV_noise_R.jpg

最後是四片鋼板：
44.1KHz_4SPTE_-20dBV_noise_R.jpg

各位可以發現，隨著鋼板和鋁箔的層數增加，60Hz和諧波真的就不斷地降低，
直到加上四片鋼板反而比三片鋼板+兩層鋁箔的諧波干擾更大，小弟也不知道是什麼原因。

無論如何，這個實驗結果證明了，要對付機箱內外干擾，
機箱最好是雙層結構：外層是銅或鋁，內層是導磁金屬。
例如在鋁機箱內側貼上日立金屬隔離紙或是mu合金。

[henry1266]

眼脫把正常的鋼跟不鏽鋼搞混
圖就看樓下bchsieh兄那張,小弟就不另外付了
300hz應該只比60hz反射衰減的程度差一些

[bchsieh]

謝謝henry1266兄，小弟重新做個圖，請您看看。

reflection_loss_stainless_steel.jpg

其中紅線為60Hz的狀況，而藍線為300Hz的狀況。
可以看出只要距離干擾源10吋，也就是25公分以下，不鏽鋼就能衰減60Hz的磁場。距離越近衰減越強。
而在距離干擾源5吋，也就是約12公分以下，不鏽鋼就能衰減300Hz的磁場。

而小弟使用的不鏽鋼杯，大小只比變壓器大一點點，距離不會超過2公分，所以要衰減300Hz的磁場應該不是問題。
小弟懷疑問題是在不鏽鋼杯罩的密合度很差，也許想辦法包密一點就不會有類似的情況。

[bchsieh]

所以如果把變壓器隔離好，例如做成電源分離，又或者是換成交換式電源，甚至是電池供電的話，
機殼內部是不是就不用擔心反射造成的干擾和失真呢？

其實，電路板上的音頻訊號就會發射電磁輻射，如果機箱內側會反射電磁輻射，就有可能造成諧波失真。

下圖是RTX6001原廠無改的1KHz頻譜圖：
RTX6001_44.1khz_20dbv_0dbv_best_THD_L.jpg
可以在左上角看到諧波失真THD的測量值為0.000027%

接下來是兩片鋼板加一片鋁箔的結果：
44.1KHz_2SPTE+AL_20dBV_0dBV_THD_L.jpg
THD稍微下降到0.000025%

而最後是三片鋼板加兩片鋁箔的結果：
44.1KHz_3SPTE+AL_20dBV_0dBV_THD_L.jpg
THD下降到0.000019%

可見機殼內側如果能降低訊號反射，能夠進一步的壓低諧波失真。
所以很多DIYer會發現裸機和裝箱之後的聲音會不同，
一方面有可能是震動模式不同，另一方面有可能是裝箱後的機箱訊號反射造成的失真。

[bchsieh]

有關屏蔽的相關實驗和心得，小弟已經寫得差不多了。
內容不一定是正確的，所以僅供各位參考。
如果您有任何問題，小弟很希望能跟您一起討論。
如果您發現小弟寫的有任何不對的地方，請用力打臉，小弟會非常高興有人可以糾正小弟的錯誤。

希望這些內容能在疫情悶的情況下，帶給大家一點娛樂。
還是說.. 看了這些東西更悶...

最後就用個心血來潮的小小非正式實驗來做個結尾。

前兩天在寫屏蔽的貼文時，就突然想到，既然把環形變壓器出線口轉方向或是擋住，
可以明顯改變訊號內60Hz和諧波的成分，
網路上也有找到資料說環形變壓器的出線口漏磁最嚴重，
但是不是可以直接量到出線口位置的電磁輻射強度高於其他非出線口的位置呢？

於是，就把RTX6001的環形變壓器拿出來了。下圖就是主角，常用在Hi-End音響內的Noratel箭豬(有人稱刺蝟)牌變壓器：
DSC_0025.jpg

小弟只有可以測量數十KHz以上電場和磁場的探棒，而超低雜訊放大器的低頻截止點也是百KHz以上。
想說沒關係，就不用放大器，直接用這些高頻探棒來量量看。
只要能量出高低差異就好，測值不準沒關係，就是玩玩而已。

下圖就是用來做這次實驗的探棒組 ，TEKBOX TBPS01 電磁相容性近場探棒：
DSC_0006_BURST20200420130433218.JPG

裡面有四支探棒，三支磁場探棒，一支電場探棒：
DSC_0012.jpg

小弟四支都先拿來量一量，發現只有電場探棒能量到60Hz的訊號，其他三支磁場探棒都沒有動靜。
底下這支就是電場探棒：
DSC_0013.jpg

因為是隨便量量，所以就沒有把屏蔽箱搬出來用，直接把線接到頻譜儀上面，然後把探棒放到下層一堆儀器的中間，
假裝是有屏蔽的情況(這些儀器的機殼都有接地)，測量系統的60Hz背景值：
DSC_0014.jpg
DSC_0015.jpg
約為-80dBm

接下來把探棒拿出來，看看60Hz的環境背景值：
DSC_0016.jpg
可以看到約-55dBm

放在同一篇裡好像圖太多了，所以環形變壓器的實測，寫在下一篇。

[bchsieh]

在測量環形變壓器前，先測量電源線出口的電場強度：
DSC_0019.jpg
約為-39dBm

再來是接上變壓器之後，線材本身的電場強度：
DSC_0021拷貝.jpg
約為-30dBm

再來就是主角登場了，先量側邊：
DSC_0028.JPG

再量上面：
DSC_0030.JPG
都是約為-30dBm

然後無論在出線口怎麼量，都大約還是-30dBm這個數值... 怪怪的.
一方面有可能是用不適合的工具測量(高頻探棒量低頻)，另一方面也有可能是波長太長，很難把訊號來源準確定位。
畢竟真正的低頻碳棒都超大超長一顆，要準確定位訊號來源似乎也是不容易。

其實離變壓器遠一點點，測值就掉很多了。
才距離五公分，測值就變成-52dBm左右，幾乎跟背景值相同：
DSC_0032.JPG

以上實驗只是玩玩而已，只能做一些定性分析，無法定量。
但可以得知，環形變壓器的輻射似乎沒有比一條無屏蔽的電源線高多少。
然後把變壓器放遠一點，干擾就會小很多。

一點小小娛樂，希望大家能看得高興..

[henry1266]

其實離變壓器遠一點點，測值就掉很多了。
才距離五公分，測值就變成-52dBm左右，幾乎跟背景值相同：

看了bchsieh兄的詳盡分析,小弟決定來幫土炮交換式後級弄個機箱,不然環境輻射吃飽飽
有個疑問,按照bchsieh兄後面的實驗距離可以衰減雜訊??但依前面討論的資料,距離越遠鋁板反射會越強,也就是造成失真的主因
如果財力允許的情況機殼是越大越好還是越小越好?
小弟怕花幾千塊買個巨無霸,外界隔離結果裡面出事
另外個疑問是如果要在內側補強反射率比較低的金屬
您是使用多層不銹鋼板,如果是改成不銹鋼板+鉛板+鎳板這樣頻率覆蓋比較寬的組合,會更好嗎?

[bchsieh]

看了bchsieh兄的詳盡分析,小弟決定來幫土炮交換式後級弄個機箱,不然環境輻射吃飽飽
有個疑問,按照bchsieh兄後面的實驗距離可以衰減雜訊??但依前面討論的資料,距離越遠鋁板反射會越強,也就是造成失真的主因
如果財力允許的情況機殼是越大越好還是越小越好?
小弟怕花幾千塊買個巨無霸,外界隔離結果裡面出事
另外個疑問是如果要在內側補強反射率比較低的金屬
您是使用多層不銹鋼板,如果是改成不銹鋼板+鉛板+鎳板這樣頻率覆蓋比較寬的組合,會更好嗎?

henry1266兄您好。
您提的這個有關於機殼的大小對反射的影響，真的很棒，小弟之前都沒想到過.. XXD
小弟在做機殼內反射實驗的時候，用的是鋼板＋鋁箔，不是不鏽鋼。

小弟做了幾張圖，看看能不能更清楚：
reflection_loss_range_1.jpg
這張圖是可以用來看看如果要求完全無反射損失的話，對不同的頻率，Xscale的範圍有多大。
紅色是60Hz的範圍，藍色是1KHz的範圍，而綠色是10KHz的範圍。
很可惜的三個範圍只有各自有小範圍的重疊，也就是無論用什麼材質，或是選用任何尺寸大小地機箱，無法高低頻反射全都兼顧。

第二張圖，可以看看如果內側用鋁或是mu合金，機箱尺寸最適合的大小範圍。
reflection_loss_range_2.jpg
粉紅色是鋁，深紫色是mu合金。
可以看到如果機箱內側是鋁的話，機箱距離電路必須在0.1吋以下，也就是2mm以下，這是幾乎不可能的。
如果用的是mu合金，則機箱距離電路必須要30~70吋，也就是約75~170公分，應該沒有那麼大的機箱.. XD

所以.. 請看第三張圖：
reflection_loss_range_3.jpg
如果使用的是鋼板，則範圍落在1吋到4吋之間，也就是2.5~10公分，是十分合理的機箱尺寸。

因此，小弟之前說機箱內側貼mu合金，從這篇看來發現並不是最好的選擇。
最好是使用鍍鋅鋼板，才能避免機箱內部的訊號反射。

至於您提的不同材質的材料並用，因為反射損失是只看金屬表面的反射，不知道您要如何使用多種材質並用來達到寬頻的效果？

鍍鋅鋼板很便宜，沒屋頂賣30cmx30cm厚度0.2mm一片130，用鐵板剪就可以輕易的剪裁。
賽口教授的排插內部貼滿了這種鍍鋅鋼板。

[henry1266]

先感謝bchsieh兄的精美作圖,小弟也是把各種金屬比對了半天

至於您提的不同材質的材料並用，因為反射損失是只看金屬表面的反射，不知道您要如何使用多種材質並用來達到寬頻的效果？

小弟是在想四層鋼板失真反而變高那張圖,厚度變厚吸收比三層+鋁箔更好,假設只看表面反射兩者應該差不多,那應該是不會變差才是
就猜想該不會是四層同材質鋼板同頻率Reflection Loss疊加起來的效果?

很可惜的三個範圍只有各自有小範圍的重疊，也就是無論用什麼材質，或是選用任何尺寸大小地機箱，無法高低頻反射全都兼顧。

小弟也是發現作圖完找不到全頻率零反射的完美情況
或許讓每層不同材質讓Reflection Loss分布頻率分開,平均打散說不定會更好一些?(以上都是我亂假設的)

鍍鋅鋼板很便宜，沒屋頂賣30cmx30cm厚度0.2mm一片130，用鐵板剪就可以輕易的剪裁。

最近在試銅鋁板的三明治墊材,之前只考慮到不同材質共振的效果
鋼板如果有降低反射的特性,說不定也會是一大黑馬,打算進一些來好好比試

賽口教授的排插內部貼滿了這種鍍鋅鋼板。

之後專線牽好也想在電箱門貼上1~2mm的鋼板,60hz干擾大幅降低

小弟突然有個點子,既然鋁的特性在極近60hz反射很低,對外界又有抗雜訊的作用,那幫電源線套上一點鋁管好像不錯,還可以兼增重避震