Rusty bolt effect (PIM). Ефект іржавого болта або пасивні інтермодуляційні завади

Ефект іржавого болта - форма радіозавад через взаємодію радіохвиль із "брудними" з'єднаннями або корродованими деталями. Всі ми знаємо, що горезвісна іржа з'являється в результаті окислювально-відновної реакції. Але не всі знають, що ця іржа виявляє нелінійні властивості і веде себе як нелінійний елемент. Ці нелінійності виявляють себе аж до НВЧ діапазону і з'являються навіть у хвилеводах, водостічних трубах, сітчастих парканах, коли корродовані матеріали (окиси) можуть діяти як один або кілька діодів, які можуть утворювати фантомні змішувачі. Згадайте природний галеніт або оксид міді (на останньому робили не тільки випрямлячі, а й фотоосередки). Цей ефект і викликає небажані завади, у тому рахунку детектування сигналів, змішування у фантомних змішувачах та появу нових гармонік внаслідок інтермодуляції різних радіосигналів. Особливо відчули це на собі оператори мобільного зв'язку...

В сутності, пасивна інтермодуляція є результатом комбінації різних причин, взаємодії радіохвиль від тих же потужних мовних станцій (або РЕБ) з феромагнітними металами та їх сполуками. Інтермодуляція виникає так само, як і в провідному сигнальному тракті - на стику двох різних металів або стиків різнорідних матеріалів. Електромагнітні хвилі створюють поверхневі струми, які змішуються та повторно випромінюються. Перевипромінювані сигнали зазвичай дуже малі за амплітудою. Однак, якщо випромінюючий елемент (іржавий паркан, сарай або ринва) знаходиться близько до приймача і якщо його продукт інтермодуляції потрапляє в смугу прийому - результатом буде зниження чутливості приймача.

З цього випливає важливий висновок - іржаві об'єкти не повинні бути на шляху проходження сигналу, включаючи антенні конструкції. Докладніше про це можна почитати в наступних публікаціях:

1. Justin Henrie, Andrew Christianson, William J. Chappell. Engineered Passive Nonlinearities for Broadband Passive Intermodulation Distortion Mitigation https://ieeexplore.ieee.org/document/5233752
2. Andrew Christianson, William Chappell. Measurement of ultra low passive intermodulation with ability to separate current/voltage induced nonlinearities https://ieeexplore.ieee.org/document/5165943
3. P.L. Lui, A.D. Rawlins. Польовий вимір пасивних інтермодуляційних продуктів https://ieeexplore.ieee.org/document/114252
4. Passive Intermodulation (PIM) https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/passive-intermodulation-effects-in-base-stations-understanding-the-challenges-and-solutions.html

Оскiльки мережi мобільних операторiв технiчно складнiше та вони розподiленi по великих територiях, експлуатуються та обслуговуються часто в складних умовах для ЕМС, то статистично випадкiв з виникненным PIM у них значно бiльше. 

А чи знали ви, що звичайна стеаринова свічка може бути АМ-детектором?

Саме так, проявляти властивості нелінійності. Показовими в цьому плані є досвід Лі де Фореста більш ніж вікової давності. Того самого американського інженера, який експериментував із вакуумними лампами і додумався додати в лампу третій електрод – сітку. Так 1906 року з'явився тріод. 

Так ось до цього Лі де Форест експериментував зі звичайною свічкою як основою радіоприймача, точніше – з поміщеними один над одним у полум'ї свічки двома електродами. Детектор працює на різниці температур. Найбільш "гарячий" (нижній) електрод випромінюватиме електрони і стає катодом, верхній "холодний" електрод працює як анод. Більш того, свічковий детектор може виступати як мікрофоном, так і звуковипромінювачем, якщо подати сигнал на ці два електроди.

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi матерiали

1. Про фiдер замовте слово...
2. Про тепловий пробiй або допустиму потужнiсть в фiдерi
3. Орієнтовний розрахунок допустимої потужності для рiзних RF-конекторiв
4. Приклад розрахунку втрат у діелектриці
5. Як перевірити радіопрозорість пластику без мікрохвильовки?
6. Приклад конструктивних елементів підстроювання резонансу для антени в кожусі
7. Приклад розрахунку та вимірювань коефіцієнта вкорочення
8. Як правильно тестувати антени
9. Щогла для ваших антен. Чи все так просто?
10. Розрахунок спiральних антен та відмінності від антен зі штучною еліптичною поляризацією
11. До питання узгодження спіральних антен
12. Захист спіральних антен від статики
13. Як скласти сигнали спіральних антен з одностороннім намотуванням або антен лiнiйних полярізацiй
14. Суматор двох антен iмпедансом 50 Ohm на 50 Ohm коаксиалах
15. Індуктивності та BIAS дроселi, чи все так просто?
16. Як оцінити підсилення рупорної антени
17. Лайфхак швидкої оцінки ширини діаграми спрямованості антен
18. Як вивести RF-кабель через вікно/двері, якщо не можна свердлити
19. Як виміряти КСХ та АЧХ антени за допомогою HackRF чи RTL SDR чи TinySA Ultra
20. Симетруючi шлейфи з КЗ по DC
21. Notch або смуговий фiльтри
22. На ВЧ особливу увагу придiляйте стрибку iмпеданса на стиках у конекторах
23. Чи все так просто з довжиною штирьових антен
24. Будь-яка земляна петля - антена
25. Рекомендації щодо ЕМС та трасування друкованих плат
26. Rusty bolt effect (PIM). Ефект іржавого болта або пасивні інтермодуляційні завади
27. Меблева фурнітура як джерело перешкод або сплески ЕМІ в газліфтах крісел
28. Чому на польових днях на УКХ найчастіше використовується горизонтальна поляризація?
29. DIY широкосмуговий антенний комутатор до 500 MHz
30. Антени для PEP детекторів дронів. Рекомендації щодо застосування