اتصال کوتاه

.

.

«اثر پیچ زنگ‌زده^[1]» به نوعی تداخل رادیویی گفته می‌شود که بر اثر اندرکنش اتصالات کثیف یا اجزای فلزی زنگ‌زده بر هم ایجاد می‌شود. این اثر را با عبارت دقیق‌ترِ «تداخل غیرفعال^[2]» هم می‌شناسند. در تداخل غیرفعال هارمونیک‌هایی بر اثر عملکرد غیرخطی اجزا و قطعات غیرفعال ایجاد شده و با سیگنال اصلی مخلوط می‌شوند و سبب شکستگی آن و یا انتشار نامطلوب سیگنال مختلط حاصله می‌شوند.

تداخل غیرفعال می‌تواند نتیجه‌ی مجموعه‌ای از علت های مختلف باشد، مانند «رسانش فرّومغناتیسی^[3]» فلزات، یا بارها و جاذب‌های مایکروویو غیرخطی. علاوه بر فلزات زنگ‌زده یا پوسیده و اجزای فلزی در خودِ آنتن‌ها و موجبَرها که دچار خوردگی شده باشند، حتی اجزای فلزی ساختمان محل استقرار تجهیزات رادیویی، مانند اجزا و قطعات دکل آنتن، لوله‌های فلزی ناودان و دودکش، می توانند مانند یک یا چندین دیود عمل کنند! نباید فراموش کنیم که در رادیوگوشی‌های دوره‌ی اولیه‌ی اختراع رادیو، از ویژگی نیمه‌رساناییِ سنگ سولفید سرب طبیعی (سنگ گالِن^[4]) برای آشکارسازی علایم رادیویی استفاده می‌شد و از همین خاصیت اکسید مس برای یکسوسازی جریان الکتریکی منبع تغذیه‌ها بهره می‌گرفتند. این مطلب با تماشای فیلم کوتاه زیر روشن خواهد شد.

.

.

در اینجا یک کاردک بنایی کارکرده‌ی معمولی را، در نقطه‌ای که فاقد زنگ‌زدگی است، به وسیله‌ی یک گیره سوسماری به خط زمین یک تقویت‌کننده‌ی صوتی وصل کرده و ورودی تقویت‌کننده را به کمک یک سیم یا سوزن روی بخش‌های زنگ زده‌ی کاردک حرکت می‌دهند. در نقاطی که لایه‌ی اکسید نوعی ترکیب نیمه‌رسانا ایجاد کرده است، دیودی تشکیل شده که می تواند امواج فرستنده‌های محلی را دمدوله کرده و علایم صوتی را آشکار کند.

اتصالات آنتن و اجزای فلزی ساختمان که در بالا از برخی از آنها نام برده شد، سبب افزایش تداخل شده و از جمله موجب تولید «هارمونیک»ها یا «اینترمدولاسیون» می شوند. در موارد زیادی دیده شده که به علت وجود این نوع اختلالات، انتشار و یا دریافت سیگنال‌های شبکه‌ی تلفن همراه در جهت‌های خاصی با مشکل روبرو بوده و حتی باعث بروز  قطع ارتباط می‌شده است. اجزای زنگ‌زده، که نباید در مسیر سیگنال و نیز در ساختار آنتن حضور داشته باشند، می‌توانند سیگنال‌های رادیویی را همراه با هارمونیک‌ها و دیگر سیگنال‌های نامطلوب، منتشر کنند. این انتشارهای تداخلی و پارازیتی، مانند تمام انواع نویزهای دیگر، می‌توانند در گیرنده‌ها اختلال به وجود بیاورند.

این اثر حتی می‌تواند موجب تشعشع سیگنال‌هایی خارج از باند مورد نظر بشود، حتی اگر این سیگنال‌ها از طریق فیلترهای محدودکننده‌ی باند عبور به آنتن فرستاده شوند. اولین بار وجود و علت این اثر توسط یک رادیوآماتور گزارش شد. او مشاهده کرده بود که هنگام کار روی باند آماتوری با فرکانس 18 مگاهرتز، تداخل بسیار شدیدی روی تلویزیون (TVI) در کانال 4 پیدا می شود. پس از پیگیری‌های دقیق، او متوجه شد که قرار گرفتن ابتدا و انتهای دو لایه توری فلزی بر روی هم در داخل یکی از دیوارهای خانه، به طور اتفاقی شرایطی را ایجاد کرده که منجر به تولید هارمونی سوم موج ارسالی فرستنده‌اش می‌شود که در فرکانس 54 تا 56 مگاهرتز تشعشع کرده و در کانال 4 تلویزیون اختلال به وجود می آورد.

این پدیده، به ویژه در مواقعی که رادیوآماتورها برای مسابقه دور هم جمع شده و همزمان در محیطی کوچک تعداد زیادی تماس برقرار می سازند، خودنمایی می کند و صدها موج هارمونیکی در پیرامون چنین جایی قابل اندازه‌گیری می باشد.

.

درمان‌های ممکن

اگر فردی با این مساله رو در رو شود، باید پیش از هر چیز، هم در فرستنده و هم در گیرنده، اتصالات غبارآلود و کثیف، یا اجزا و قطعات زنگ‌زده و پوسیده را کنترل و وارسی کند. همچنین باید علایم و لکه‌های ناشی از خوردگی در کابل‌هایی که تجهیزات را به آنتن وصل می‌کنند، و همچنین اتصالاتی که خوب اجرا نشده‌اند را از نظر دور ندارد. علاوه بر این‌ها، بایستی همه‌ی اشیای فلزی نزدیک آنتن را از نظر زنگ‌زدگی و خوردگی مورد معاینه قرار دهد. هر یک از چنین چیزهایی می‌توانند بالقوه سرچشمه‌ی مشکل انتشار پارازیتی باشند.

اصلاحات و تغییرات مختلفی وجود دارند که می‌توانند مشکل را حل و یا محدود کنند:

• اجزا و قطعات پوسیده و خورده شده را به کلی عوض کنید. اغلب، این بهترین درمان است.
• اگر پوسیدگی و یا خوردگی سطحی هستند، آنها را تمیز کنید. «اثر دیودی» ممکن است با پاک کردن زنگ زدگی سطح قطعات فلزی، زایل شود.
• یک «عایق» میان دو شیی‌ای که عامل اختلال هستند، قرار دهید. این کار می‌تواند جریان RF را کاهش دهد.
• شدت میدان RF را کم کنید. هر قدر میزان و دامنه‌ی RF بالاتر باشد، مشکل اینترمدولاسیون بدتر و شدیدتر می‌شود. به این دلیل، اندکی کاستن از این دامنه، افت بسیار زیادی در شدت اینترمدولاسیون خواهد گذاشت. تشریح جزییات این موضوع را در قسمت ریاضی این نگاشته می‌بینید.
• آنتن بهتری را که خیلی بیش‌تر «جهت‌مند^[5]» باشد انتخاب کنید. احتمال دارد که از سویی که آنتن به آن سمت نصب می‌شود، مقدار کمتری از سیگنال‌های ناخواسته‌ی حاصل از «پیچ‌های زنگ‌زده» دریافت گردد.

.

ریاضیات همبسته با اثر پیچ زنگ‌زده

مشخصه‌ی انتقال یک شیی به شکل یک «سری قدرت» نمایش داده می شود:

.

.

یا، فقط اولین چند عبارت را (که بیش‌تر موثر هستند) را برمی داریم:

.

.

در یک جسم ایده‌آل که مشخصه‌ی خطی عالی داشته باشد، ضرایب K₂, K₃, K₄, K₅ و غیره همگی صفر هستند. اتصال‌های خوب به چنین وضعیتی نزدیک هستند و مقدارهای خیلی کوچکی دارند. در یک «پیچ زنگ‌زده» که معادل مجموعه‌ای از دیودهای اتفاقی است که در کنار هم یک طبقه‌ی «مخلوط‌کننده‌ی فرکانس^[6]» درست کرده‌اند، ضرایب بالا دیگر صفر نیستند. این عبارت‌های درجه‌ی بالاتر موجب پدید آمدن هارمونی‌های موج اصلی می‌شوند.

آنالیزی که در ادامه خواهد آمد، این «سری قدرت» را در ارتباط با یک ورودی سینوسی نمایش می دهد.

.

تولید هارمونیک

اگر سیگنال ورودی، یک موج سینوسی باشد، یعنی E_in.Sin(wt) و فقط عبارت‌های اول را منظور کنیم، خروجی می تواند به شکل زیر نوشته شود:

.

.

به روشنی دیده می‌شود که چون افزایش مقادیر در این عبارت ها به صورت نمایی هستند، هر قدر دامنه‌ی سیگنال ورودی بزرگ‌تر باشد، هارمونیک‌ها با شدت بیش‌تری بالا می‌روند.

.

تولید حاصل سیگنال‌های مخلوط‌شده

عبارت‌های درجه‌ دوم

برای درک چگونگی تولید هارمونیک‌ها (مخلوط‌شدن فرکانس)، فرمول باید به شکل کامل‌تری مورد استفاده قرار گیرد و عبارت های درجات بالاتر نیز در آن در نظر گرفته شوند. این عبارت ها، اگر بزرگ باشند، باعث بالا‌رفتن شکستگی (اعوجاج) اینترمدولاسیون می‌شوند.

.

.

عبارت‌های درجه سوم

.

.

نتیجه این که، در صورت کاستن از شدت سیگنال اصلی، حاصل‌های درجه دو، درجه سه، و درجات بالاتر به شدت پایین خواهند آمد.

.

.

پانویس‌ها: