Efecto de perno oxidado

Un perno oxidado en la estructura de una antena puede crear interferencias de radio, incluso si no está en la vía eléctrica directa.

Primer plano de una brida de tubería que muestra pernos afectados por óxido en un entorno exterior.

Pernos y abrazaderas oxidadas en un soporte de antena que experimenta el efecto del perno oxidado.

El efecto del perno oxidado es una forma de interferencia de radio debido a las interacciones de las ondas de radio con conexiones sucias o piezas corroídas. ^[1] Se conoce más apropiadamente como intermodulación pasiva , ^[1] y puede resultar de una variedad de causas diferentes, como metales de conducción ferromagnética, ^[2] o absorbedores y cargas de microondas no lineales. ^[3] Los materiales corroídos en antenas, guías de ondas o incluso elementos estructurales, pueden actuar como uno o más diodos . ( Los conjuntos de cristales , los primeros receptores de radio, usaban las propiedades semiconductoras de la galena natural para demodular la señal de radio, y el óxido de cobre se usaba en rectificadores de potencia). Los sujetadores galvanizados y los techos de láminas desarrollan una capa de óxido de zinc, un semiconductor comúnmente usado para la supresión de voltaje transitorio. Esto da lugar a interferencias no deseadas, incluida la generación de armónicos o intermodulación . ^[4] Los objetos oxidados que no deberían estar en la ruta de la señal, incluidas las estructuras de antena, también pueden reirradiar señales de radio con armónicos y otras señales no deseadas. ^[5] Como ocurre con todo ruido fuera de banda, estas emisiones espurias pueden interferir con los receptores.

Este efecto puede provocar que las señales radiadas se salgan de la banda deseada, incluso si la señal que llega a una antena pasiva está cuidadosamente limitada en banda. ^[6]

Matemáticas asociadas a laperno oxidado

La característica de transferencia de un objeto se puede representar como una serie de potencias :

${\displaystyle E_{\text{out}}=\sum _{n=1}^{\infty }{K_{n}E_{\text{in}}^{n}}}$

O bien, tomando sólo los primeros términos (que son los más relevantes),

${\displaystyle E_{\text{out}}=K_{1}E_{\text{in}}+K_{2}E_{\text{in}}^{2}+K_{3}E_{\text{in}}^{3}+K_{4}E_{\text{in}}^{4}+K_{5}E_{\text{in}}^{5}+...}$

Para un objeto lineal perfecto ideal, K ₂ , K ₃ , K ₄ , K ₅ , etc. son todos cero. Una buena conexión aproxima este caso ideal con valores suficientemente pequeños.

En el caso de un "tornillo oxidado" (o de una etapa mezcladora de frecuencias diseñada intencionalmente ), K ₂ , K ₃ , K ₄ , K ₅ , etc. no son todos cero. Estos términos de orden superior dan como resultado la generación de armónicos.

El siguiente análisis aplica la representación de la serie de potencia a una onda sinusoidal de entrada.

Generación de armónicos

Si la señal entrante es una onda sinusoidal {E _in sin(ωt)}, (y tomando solo términos de primer orden), entonces la salida se puede escribir:

${\displaystyle {\begin{aligned}E_{\text{out}}&=\sum _{i=1}^{\infty }{K_{i}E_{\text{in}}^{i}\sin(i\omega t)}\\&=K_{1}E_{\text{in}}\sin(\omega t)+K_{2}E_{\text{in}}^{2}\sin(2\omega t)+K_{3}E_{\text{in}}^{3}\sin(3\omega t)+K_{4}E_{\text{in}}^{4}\sin(4\omega t)+K_{5}E_{\text{in}}^{5}\sin(5\omega t)+\cdots \end{aligned}}}$

Claramente, los términos armónicos serán peores en amplitudes de señal de entrada altas, ya que aumentan exponencialmente con la amplitud de E _en .

Generación de productos mixtos

Términos de segundo orden

Para comprender la generación de términos no armónicos ( mezcla de frecuencias ), se debe utilizar una formulación más completa, que incluya términos de orden superior. Estos términos, si son significativos, dan lugar a distorsión por intermodulación .

${\displaystyle {\begin{aligned}E_{f_{1}+f_{2}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}\\E_{f_{1}-f_{2}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}\end{aligned}}}$

Términos de tercer orden

${\displaystyle {\begin{aligned}E_{f_{1}+f_{2}+f_{3}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}E_{f_{3}}\\E_{f_{1}-f_{2}+f_{3}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}E_{f_{3}}\\E_{f_{1}+f_{2}-f_{3}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}E_{f_{3}}\\E_{f_{1}-f_{2}-f_{3}}&=kE_{f_{1}}E_{f_{2}}E_{f_{3}}\end{aligned}}}$

Por lo tanto, los productos de mezcla de segundo orden, tercer orden y orden superior se pueden reducir en gran medida disminuyendo la intensidad de las señales originales (f ₁ , f ₂ , f ₃ , f ₄ , …, f _n )

Referencias

1. Lui, PL, Interferencia de intermodulación pasiva en sistemas de comunicación, IEEE Electronics & Communication Engineering Journal, vol. 2, n.º 3, págs. 109-118, junio de 1990. Disponible en línea.
2. Henrie, J., Christianson, A. y Chappell, W. No linealidades pasivas diseñadas para mitigación de distorsión de intermodulación pasiva de banda ancha, Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 19, págs. 614-616, 2009. Disponible en línea.
3. Christianson, A. y Chappell, WJ Medición de intermodulación pasiva ultrabaja con capacidad de separar no linealidades inducidas por corriente/voltaje, en IEEE Microwave Theory and Techniques Society International Microwave Symposium, Boston, MA, 2009, págs. 1301-1304. Disponible en línea.
4. "Prevención de la intermodulación" . Consultado el 13 de febrero de 2011 .
5. Lui, PL; Rawlins, AD, Medición de campo de productos de intermodulación pasiva. Quinta Conferencia Internacional sobre Radio Móvil y Comunicaciones Personales, 1989. pp.199-203, 11-14 de diciembre de 1989. Disponible en línea.
6. Johannessen, R.; Gale, SJ; Asbury, MJA, Fuentes de interferencia potenciales para el GPS y soluciones apropiadas para aplicaciones en la aviación civil. Revista IEEE Aerospace and Electronic Systems, vol. 5, n.º 1, págs. 3-9, enero de 1990. Disponible en línea.