Passieve intermodulatie in kaart

Tot op de centimeter nauwkeurig de afstand tot de bron bepalen

Passieve intermodulatie, kortweg PIM, is een probleem aan het worden waar we de komende jaren alleen maar meer last van gaan krijgen. Tot een aantal jaren geleden was het gegeven wel bekend, maar leverde nagenoeg geen problemen op. Maar nu de GSM-installaties wat ouder beginnen te worden, ontstaan er meer en meer problemen die om aandacht vragen. Anritsu kan daarbij een helpende hand bieden. Zij leveren sinds kort de meetapparatuur om de bronnen van passieve intermodulatie snel en eenvoudig op te sporen.

Wanneer twee signalen in een niet lineair element samen komen, ontstaan er mengproducten. Binnen de HF-techniek wordt daar immers veelvuldig gebruik van gemaakt. Helaas treedt dit effect ook geregeld op als dit niet gewenst is. Ook hier zijn voldoende voorbeelden van bekend. Veel onbekender is het feit dat er ook menging kan optreden op plekken waar we dat helemaal niet zouden verwachten. Te noemen valt in kabels, connectoren en zelfs in stalen hekwerken in de buurt van de zender.
Nu is dit effect bij heel veel installaties niet nadelig of het treedt simpelweg niet op omdat er geen twee signalen zijn die mengen, maar bij de huidige GSM-installaties is dit wel het geval. Meerdere frequenties worden daar op het zelfde moment gebruikt met als gevolg dat er passieve intermodulatie op kan treden.

PIM bij GSM
Een GSM-installatie is niet het enige zendstation waar tegelijkertijd meerdere frequenties in gebruik zijn en waarbij op hetzelfde moment ook nog op weer een andere frequentie uitgeluisterd wordt. Het is op dit moment wel het meest voorkomende voorbeeld van een installatie die te maken kan krijgen met de problemen met betrekking tot passieve intermodulatie.
De meerdere frequenties waarop het GSM-basisstation uitzendt, worden samengevoegd en via één kabel naar de antenne gevoerd. In deze gehele keten kan passieve intermodulatie optreden waarbij er vele verschillende signalen opgewekt worden. Het zijn met name de harmonischen die samen met de hoofdsignalen mengsignalen opleveren die binnen het bereik van de ontvanger vallen (zie figuur 1 en tabel 1). Deze zal daardoor gestoord worden, met als gevolg dat de communicatie aanzienlijk slechter wordt. Het product van 2*F2- 1*F1 kan in de bereik van de ontvanger van het basisstation vallen waardoor ontvangst sterk kan verslechteren en er dus geen ontvangst meer is. Omdat het uitgangsniveau van de hoofdsignalen behoorlijk hoog is, zullen ook de door passieve intermodulatie opgewekte signalen vrij sterk zijn. Daarbij komt dat de PIM-signalen veelal in de installatie zelf ontstaan. Dit alles levert stoorsignalen op die al snel sterker zijn dan de signalen die het station ontvangt van de gebruikers van de installatie. Door passieve intermodulatie kan het voor komen dat een gebruiker die op zijn telefoon ziet dat de verbinding maximaal is, toch geen goede verbinding krijgt omdat het signaal van zijn telefoon minder sterk is dan de door passieve intermodulatie opgewekte stoorsignalen.

Waardoor ontstaat PIM
Passieve intermodulatie is een lastig te hanteren fenomeen omdat het in feite overal in op kan treden. Dat wil dus zeggen dat ook kabels, connectoren en de antenne passieve intermodulatie op kan leveren. Het zijn met name die stukken waar niet lineair gedrag in op kan treden. Te noemen valt slechte overgangen en geoxideerde oppervlakken (oxides kunnen voor natuurlijke diodes zorgen) maar ook ijzer en nikkel levert door de hysterese in het materiaal passieve intermodulatie op. Dit wil dus zeggen dat de bron van passieve intermodulatie overal kan zitten in de keten. Slechte connectoren, niet goed aangesloten kabels en zelfs roestvorming op de antenne kan passieve intermodulatie veroorzaken. Er is zelfs bij sommige connectoren een duidelijk verschil te meten tussen de hoeveelheid passieve intermodulatie als de connector met de hand is aangedraaid of is vastgezet met de juiste kracht. De handvaste connector levert meer passieve intermodulatie op dan de op de juiste manier vastgedraaide connector.

Klik hier voor meer achtergrondinformatie over PIM

Klik hier voor de lezing over PIM die gehouden is op het HF Technology seminar 2012

Klik hier voor een case-studie over PIM

Voor het complete artikel klikt u hier