การแนะนำ

เป็นที่ทราบกันดีว่า ส่วนประกอบ แอคทีฟจะก่อให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้นในระบบ มีการพัฒนาเทคนิคต่างๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าวทั้งในขั้นตอนการออกแบบและการใช้งาน แต่เป็นเรื่องง่ายที่จะมองข้ามว่า อุปกรณ์ พาสซีฟก็สามารถก่อให้เกิดผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นได้เช่นกัน แม้ว่าบางครั้งผลกระทบอาจไม่มากนัก แต่หากไม่ได้รับการแก้ไข ผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นเหล่านี้อาจส่งผลร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของระบบได้

PIM ย่อมาจาก “passive intermodulation” ซึ่งหมายถึงผลิตภัณฑ์จากการผสมสัญญาณที่เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณสองสัญญาณขึ้นไปส่งผ่านอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่มีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น ปฏิสัมพันธ์ของส่วนประกอบทางกลมักก่อให้เกิดองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จุดเชื่อมต่อของโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การเชื่อมต่อสายเคเบิลหลวม ขั้วต่อสกปรก ตัวแยกสัญญาณแบบสองทิศทางที่ทำงานได้ไม่ดี หรือเสาอากาศที่เสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน

การรบกวนแบบพาสซีฟ (Passive Intermodulation: PIM) เป็นปัญหาสำคัญในอุตสาหกรรมโทรศัพท์มือถือ และยากมากที่จะแก้ไขปัญหา ในระบบสื่อสารเซลลูลาร์ PIM สามารถสร้างสัญญาณรบกวนและลดความไวในการรับสัญญาณ หรืออาจถึงขั้นขัดขวางการสื่อสารโดยสิ้นเชิง สัญญาณรบกวนนี้อาจส่งผลกระทบต่อเซลล์ที่สร้างสัญญาณรบกวนนั้นเอง รวมถึงเครื่องรับสัญญาณอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงด้วย ตัวอย่างเช่น ในย่านความถี่ LTE Band 2 ความถี่ดาวน์โหลด (Downlink) กำหนดไว้ที่ 1930 MHz ถึง 1990 MHz ในขณะที่ความถี่อัปโหลด (Uplink) อยู่ในช่วง 1850 MHz ถึง 1910 MHz หากมีคลื่นความถี่จากเครื่องส่งสัญญาณสองเครื่องที่ 1940 MHz และ 1980 MHz ส่งสัญญาณจากระบบสถานีฐานที่มี PIM การรบกวนแบบอินเตอร์โมดูเลชันจะทำให้เกิดส่วนประกอบที่ 1900 MHz ซึ่งจะตกอยู่ในย่านความถี่รับสัญญาณ และจะส่งผลกระทบต่อเครื่องรับสัญญาณ นอกจากนี้ สัญญาณรบกวนแบบอินเตอร์โมดูเลชันที่ 2020 MHz อาจส่งผลกระทบต่อระบบอื่นๆ ด้วย

เนื่องจากคลื่นความถี่มีความหนาแน่นมากขึ้นและการใช้เสาอากาศร่วมกันเป็นเรื่องปกติมากขึ้น จึงทำให้มีโอกาสเกิดสัญญาณรบกวนแบบ PIM (Performance Impressions) จากการรบกวนของคลื่นความถี่ต่างๆ เพิ่มขึ้นตามไปด้วย วิธีการวางแผนความถี่แบบดั้งเดิมเพื่อหลีกเลี่ยง PIM จึงแทบเป็นไปไม่ได้ นอกจากความท้าทายที่กล่าวมาแล้ว การนำระบบการมอดูเลชั่นดิจิทัลแบบใหม่ๆ เช่น CDMA/OFDM มาใช้ หมายความว่ากำลังสูงสุดของระบบสื่อสารก็เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งยิ่งทำให้ปัญหา PIM รุนแรงขึ้นไปอีก

PIM (Processed Information Method) ได้รับการเน้นย้ำว่าเป็นปัญหาสำคัญสำหรับผู้ให้บริการและผู้จำหน่ายอุปกรณ์ การตรวจจับและแก้ไขปัญหาดังกล่าว (หากเป็นไปได้) จะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบและลดต้นทุนการดำเนินงาน บทความนี้จะพยายามทบทวนแหล่งที่มาและสาเหตุของ PIM รวมถึงเทคโนโลยีที่เสนอเพื่อตรวจจับและแก้ไขปัญหาดังกล่าว

การจำแนกประเภท PIM

จากการสังเกตเบื้องต้น เราพบว่า PIM มีสามประเภทที่แตกต่างกัน โดยแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและต้องการวิธีการแก้ไขที่แตกต่างกัน เราจึงเลือกที่จะจำแนกประเภทเหล่านั้นเป็นPIM ด้านการออกแบบ , PIM ด้านการประกอบและPIM ด้านสลักเกลียวขึ้นสนิม

ออกแบบ PIM

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟบางชนิด เมื่อใช้ร่วมกับสายส่งสัญญาณ อาจก่อให้เกิดการรบกวนแบบพาสซีฟ (Passive Intermodulation: PIM) ได้ ดังนั้น ในการออกแบบระบบ ทีมพัฒนาจะเลือกใช้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่มีระดับ PIM ต่ำที่สุดหรืออยู่ในระดับที่ยอมรับได้ตามที่ผู้ผลิตส่วนประกอบกำหนดไว้ ตัวหมุนเวียนสัญญาณ (Circulator), ตัวแยกสัญญาณสองทาง (Duplexer) และสวิตช์ มีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์นี้เป็นพิเศษ ผู้ออกแบบอาจเลือกที่จะยอมรับระดับการรบกวนแบบพาสซีฟที่สูงขึ้นได้ โดยเลือกใช้ตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่า ขนาดเล็กกว่า หรือประสิทธิภาพต่ำกว่า

หากนักออกแบบเลือกใช้ส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า ระดับการรบกวนระหว่างคลื่นความถี่ที่สูงขึ้นอาจตกกลับไปอยู่ในย่านความถี่ของตัวรับสัญญาณและส่งผลให้ความไวในการรับสัญญาณลดลง สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ในกรณีเหล่านี้ การปล่อยคลื่นความถี่ที่ไม่พึงประสงค์หรือการสูญเสียประสิทธิภาพการใช้พลังงานอาจไม่น่ากังวลเท่ากับผลกระทบจากการลดความไวในการรับสัญญาณของ PIM ปัญหานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบวิทยุเซลล์ขนาดเล็ก ปัจจุบัน ADI อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาขั้นสูง ซึ่งสามารถตรวจจับ สร้างแบบจำลอง และลบ (ยกเลิก) PIM ที่เกิดจากองค์ประกอบแบบพาสซีฟคงที่ เช่น ดูเพล็กเซอร์ ออกจากสัญญาณที่ได้รับ (ดูรูปที่ 3)

อัลกอริทึมนี้ทำงานได้เพราะมันมีความรู้เกี่ยวกับคลื่นพาหะและสามารถใช้การหาความสัมพันธ์ที่ตัวรับเพื่อกำหนดสิ่งรบกวนจากการผสมคลื่นก่อนที่จะลบออกจากสัญญาณที่ได้รับ

ข้อจำกัดของอัลกอริทึมเริ่มปรากฏขึ้นเมื่อไม่สามารถใช้การหาความสัมพันธ์เพื่อกำหนดสิ่งรบกวนจากการผสมคลื่นความถี่ได้อีกต่อไป รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างของเรื่องนี้ ในกรณีนี้ เครื่องส่งสัญญาณสองเครื่องแยกกันใช้เสาอากาศเดียวกัน หากเราสมมติว่าการประมวลผลเบสแบนด์สำหรับแต่ละเส้นทางเป็นอิสระจากกัน อัลกอริทึมก็ไม่น่าจะมีความรู้เกี่ยวกับทั้งสองเส้นทาง และด้วยเหตุนี้จึงมีข้อจำกัดในการหาความสัมพันธ์/การหักล้างที่สามารถทำได้ที่ตัวรับสัญญาณ

ความซับซ้อนที่เพิ่มเข้ามาเป็นความท้าทายสำหรับ PIM

เนื่องจากข้อจำกัดด้านการเข้าถึงพื้นที่และค่าใช้จ่ายเป็นความท้าทายสำหรับผู้ให้บริการ เราจึงเริ่มเห็นจำนวนกรณีที่เครื่องส่งสัญญาณแยกกันใช้เสาอากาศแบบบรอดแบนด์เดียวกันเพิ่มมากขึ้น สถาปัตยกรรมอาจเป็นการผสมผสานระหว่างย่านความถี่และรูปแบบต่างๆ เช่น T_DD + F_DD ; T_DD : F + A + D, F_{DD :} B3 เป็นต้น รูปที่ 5 แสดงภาพรวมของการกำหนดค่าดังกล่าว ในกรณีนี้ ลูกค้ากำลังใช้งานการกำหนดค่าที่ซับซ้อนแต่ใช้งานได้จริง โดยสาขาหนึ่งเป็น T_{DD แบบ}สองย่านความถี่ และอีกสาขาหนึ่งเป็น F_{DD แบบ}ย่านความถี่เดียว โดยใช้ดูเพล็กเซอร์ สัญญาณจะถูกรวมเข้าด้วยกันและใช้เสาอากาศเดียวกัน การรบกวนระหว่างสัญญาณ Tx1 และ Tx2 เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติในเส้นทางจากตัวรวมสัญญาณ ในสายส่งไปยังเสาอากาศ และในตัวเสาอากาศเอง สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นจะตกกลับไปอยู่ในย่านความถี่ของ ตัวรับสัญญาณ F_DD , Rx2

รูปที่ 6 แสดงการวิเคราะห์เชิงปฏิบัติสำหรับระบบสองย่านความถี่ โปรดสังเกตว่าในกรณีเช่นนี้ เราจำเป็นต้องพิจารณาถึงสิ่งรบกวนจากการมอดูเลชั่นแบบพาสซีฟที่นอกเหนือไปจากลำดับที่สาม ในกรณีนี้ จุดสนใจอยู่ที่สิ่งรบกวนจากการมอดูเลชั่นระหว่างย่านความถี่ (ภายในย่านความถี่) ที่ตกอยู่ในย่านความถี่รับของอีกย่านความถี่หนึ่ง

การประกอบ PIM

การจำแนกประเภท PIM แบบที่สองคือสิ่งที่เราอาจเรียกว่าPIM ที่เกิดจากการประกอบแม้ว่าระบบอาจทำงานได้อย่างน่าพอใจเมื่อติดตั้งแล้ว แต่ประสิทธิภาพมักจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากสภาพอากาศหรือการติดตั้งเริ่มต้นที่ไม่ดี เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ องค์ประกอบแบบพาสซีฟ (เช่น ตัวเชื่อมต่อ สายเคเบิล ชุดสายเคเบิล ชุดท่อนำคลื่น และส่วนประกอบต่างๆ) ของเส้นทางสัญญาณมักจะเริ่มแสดงพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้น อันที่จริงแล้ว การเกิด PIM ที่สำคัญบางส่วนจะเกิดจากตัวเชื่อมต่อ การเชื่อมต่อ และแม้แต่สายป้อนสำหรับเสาอากาศเอง ผลที่ได้อาจคล้ายกับ PIM ที่เกิดจากการออกแบบดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ดังนั้นจึงสามารถใช้ทฤษฎีการวัด PIM เดียวกันได้ ซึ่งเป็นการมองหาการมีอยู่ของผลิตภัณฑ์การรบกวนแบบพาสซีฟโดยเฉพาะ

โดยทั่วไปแล้ว ผู้มีส่วนร่วมในการสร้าง PIM ในรูปแบบการประกอบชิ้นส่วน ได้แก่:

• อินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อของคอนเนคเตอร์ (โดยทั่วไปคือ Type N หรือ DIN7/DIN16)
• การยึดสายเคเบิล (ความเสถียรทางกลของจุดเชื่อมต่อสายเคเบิล/ตัวเชื่อมต่อ)
• วัสดุ (แนะนำให้ใช้ทองเหลืองและทองแดง เนื่องจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกแสดงคุณสมบัติที่ไม่เป็นเชิงเส้น)
• ความสะอาด (การปนเปื้อนจากสิ่งสกปรกหรือความชื้น)
• ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับสายเคเบิล (คุณภาพและความทนทานของสายเคเบิล)
• ความแข็งแรงเชิงกล (การงอตัวเนื่องจากลมและการสั่นสะเทือน)
• PIM ที่เกิดจากการเหนี่ยวนำด้วยความร้อนไฟฟ้า (เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเป็นผลมาจากกำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปจากสัญญาณ RF ที่มีลักษณะซองสัญญาณไม่คงที่และเปลี่ยนแปลงตามเวลา)

สภาพแวดล้อมที่มีความผันผวนของอุณหภูมิสูง อากาศที่มีเกลือ/มลพิษ หรือการสั่นสะเทือนมากเกินไป มักจะทำให้ PIM รุนแรงขึ้น แม้ว่าจะสามารถใช้เทคนิคการวัด PIM แบบเดียวกับที่ใช้ในการวัด PIM ในขั้นตอนการออกแบบได้ แต่การมีอยู่ของ PIM ในการประกอบชิ้นส่วนสามารถถือได้ว่าเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงความเสื่อมโทรมของระบบทั้งในด้านประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ หากไม่ได้รับการแก้ไข จุดอ่อนที่ก่อให้เกิด PIM อาจทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งเกิดความล้มเหลวของเส้นทางการส่งสัญญาณโดยสมบูรณ์ การใช้วิธียกเลิก PIM สำหรับ PIM ในการประกอบชิ้นส่วนอาจถูกมองว่าเป็นการปกปิดปัญหามากกว่าการแก้ไขปัญหา

ในสถานการณ์เช่นนี้ คาดว่าผู้ใช้จะไม่ต้องการยกเลิก PIM แต่ต้องการได้รับแจ้งถึงการมีอยู่ของมัน เพื่อแก้ไขสาเหตุที่แท้จริง การกำจัดทำได้โดยการระบุตำแหน่งที่ PIM ถูกนำมาใช้ในระบบก่อน จากนั้นจึงซ่อมแซมหรือเปลี่ยนส่วนประกอบนั้น

ในขณะที่เราอาจพิจารณาว่า PIM ในขั้นตอนการออกแบบนั้นสามารถวัดปริมาณได้และมีความเสถียร แต่ PIM ในขั้นตอนการประกอบนั้นไม่เสถียร ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ มันอาจเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขที่จำกัดมาก และความผันแปรของแอมพลิจูดอาจเกิน 100 dB การสแกนแบบออฟไลน์เพียงครั้งเดียวอาจไม่สามารถตรวจจับกรณีดังกล่าวได้ ในอุดมคติแล้ว การวินิจฉัยสายส่งควรดำเนินการควบคู่ไปกับเหตุการณ์ PIM

PIM เหนือเสาอากาศ (Rusty Bolt PIM)

PIM ไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะเส้นทางการส่งสัญญาณแบบใช้สายเท่านั้น แต่ยังสามารถเกิดขึ้นได้นอกเหนือจากเสาอากาศด้วย ปรากฏการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่า PIM แบบสนิม (rusty bolt PIM) ในกรณีเช่นนี้ การรบกวนแบบพาสซีฟจะเกิดขึ้นหลังจากสัญญาณออกจากเสาอากาศส่งสัญญาณแล้ว และการรบกวนที่เกิดขึ้นจะสะท้อนกลับไปยังตัวรับสัญญาณ คำว่าสนิมมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าในหลายกรณี แหล่งกำเนิดการรบกวนอาจเป็นวัตถุโลหะที่เป็นสนิม เช่น รั้วตาข่าย โรงนา หรือแม้แต่ท่อระบายน้ำ

การสะท้อนที่เกิดจากวัตถุโลหะเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้ ในกรณีเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม วัตถุโลหะไม่เพียงแต่สะท้อนสัญญาณที่ได้รับเท่านั้น แต่ยังสร้างและแผ่รังสีสิ่งรบกวนจากการผสมคลื่นความถี่ (intermodulation artifacts) อีกด้วย การผสมคลื่นความถี่เกิดขึ้นเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในเส้นทางสัญญาณแบบมีสาย นั่นคือที่จุดเชื่อมต่อของโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันหรือจุดเชื่อมต่อของวัสดุที่ไม่เหมือนกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างกระแสพื้นผิวที่ผสมกันและแผ่รังสีออกมา (ดูรูปที่ 7) สัญญาณที่แผ่รังสีออกมามักจะมีแอมพลิจูดต่ำมาก อย่างไรก็ตาม หากองค์ประกอบที่แผ่รังสี (รั้วที่เป็นสนิม โรงนา หรือท่อระบายน้ำ) อยู่ใกล้กับตัวรับสัญญาณของสถานีฐาน และหากผลิตภัณฑ์จากการผสมคลื่นความถี่ตกอยู่ในย่านความถี่ที่รับได้ ผลที่ได้คือตัวรับสัญญาณจะไวต่อสัญญาณลดลง

ในบางกรณี การตรวจจับแหล่งกำเนิด PIM สามารถทำได้โดยการปรับตำแหน่งเสาอากาศ: โดยการตรวจสอบระดับ PIM ในขณะที่เปลี่ยนตำแหน่งเสาอากาศ ในกรณีอื่นๆ การประมาณค่าความล่าช้าของเวลาก็สามารถใช้เพื่อระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิดได้เช่นกัน หากระดับ PIM คงที่ ก็สามารถใช้เทคนิคการหักล้างด้วยอัลกอริทึมมาตรฐานเพื่อชดเชย PIM ได้ อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี การสั่นสะเทือน ลม และการเคลื่อนไหวทางกลสามารถปรับเปลี่ยนการมีส่วนร่วมของ PIM และทำให้การหักล้างทำได้ยากยิ่งขึ้น

การตรวจจับ PIM: การระบุแหล่งที่มาของ PIM

การกวาดเส้น

สามารถใช้เทคนิคการ ตรวจสอบสัญญาณรบกวนในสายส่งได้หลายวิธีการตรวจสอบสัญญาณรบกวนในสายส่งจะวัดการสูญเสียและการสะท้อนของสัญญาณภายในระบบส่งสัญญาณในช่วงความถี่ที่สนใจ อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบสัญญาณรบกวนในสายส่งไม่สามารถระบุสาเหตุของปัญหา PIM ได้อย่างแม่นยำเสมอไป ควรพิจารณาว่าการตรวจสอบสัญญาณรบกวนในสายส่งเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่ช่วยระบุปัญหาในเส้นทางของสายส่งมากกว่า ปัญหาในการประกอบในระยะเริ่มต้นอาจแสดงออกมาในรูปของ PIM หากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่แก้ไข ปัญหาเหล่านั้นอาจลุกลามไปสู่ความล้มเหลวของสายส่งที่ร้ายแรงกว่า การตรวจสอบสัญญาณรบกวนในสายส่งโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองการทดสอบพื้นฐาน ได้แก่ การสูญเสียการสะท้อนกลับ (Return Loss) และการสูญเสียการแทรก (Insertion Loss) ทั้งสองอย่างขึ้นอยู่กับความถี่เป็นอย่างมากและสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากภายในช่วงความถี่ที่กำหนด การสูญเสียการสะท้อนกลับจะวัดประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานของระบบเสาอากาศ สิ่งสำคัญคือต้องมีพลังงานสะท้อนกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณน้อยที่สุด พลังงานที่สะท้อนกลับมาสามารถบิดเบือนสัญญาณที่ส่ง และหากมีพลังงานมากพอ อาจทำให้เครื่องส่งสัญญาณเสียหายได้ ค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับ 20 dB แสดงว่า 1% ของสัญญาณที่ส่งถูกสะท้อนกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณ และ 99% ไปถึงเสาอากาศ ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเป็นประสิทธิภาพที่ดี ค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับ 10 dB แสดงว่า 10% ของสัญญาณถูกสะท้อนกลับ และควรพิจารณาว่ามีคุณภาพต่ำ หากวัดค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับได้ 0 dB แสดงว่าพลังงาน 100% จะถูกสะท้อนกลับ ซึ่งอาจเป็นผลมาจากวงจรเปิดหรือลัดวงจร

การสะท้อนในโดเมนเวลา

เทคนิค TDR ขั้นสูงสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างแผนที่อ้างอิงของระบบที่เหมาะสมที่สุดก่อน และใช้เพื่อระบุตำแหน่งที่ความบกพร่องเริ่มเกิดขึ้นตามเส้นทางการส่งสัญญาณ เทคนิคดังกล่าวอาจช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถระบุแหล่งที่มาของ PIM และทำการซ่อมแซมได้อย่างตรงจุดและมีประสิทธิภาพ การทำแผนที่สายส่งยังสามารถแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานถึงสัญญาณเริ่มต้นของความล้มเหลวก่อนที่จะเริ่มส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ การวัดการสะท้อนในโดเมนเวลา (TDR) จะวัดการสะท้อนที่เกิดจากสัญญาณที่เดินทางผ่านสายส่ง เครื่องมือ TDR จะส่งพัลส์ผ่านตัวกลางและเปรียบเทียบการสะท้อนจากสภาพแวดล้อมการส่งสัญญาณที่ไม่ทราบค่ากับการสะท้อนที่เกิดจากอิมพีแดนซ์มาตรฐาน การตั้งค่าบล็อกการวัด TDR แบบง่ายแสดงในรูปที่ 8

ภาพที่ 9 แสดงตัวอย่างการทำแผนที่สายส่งสัญญาณ TDR

การสะท้อนในโดเมนความถี่

แม้ว่าทั้ง TDR และ FDR จะอาศัยหลักการส่งสัญญาณกระตุ้นลงไปในสายส่งและวิเคราะห์การสะท้อนกลับ แต่การใช้งานของทั้งสองเทคนิคแตกต่างกันมาก เทคนิค FDR ใช้สัญญาณ RF แบบกวาดความถี่แทนที่จะใช้พัลส์ DC เหมือนที่ใช้ใน TDR นอกจากนี้ FDR ยังมีความไวมากกว่า TDR มาก และสามารถระบุตำแหน่งความผิดพลาดหรือความเสื่อมประสิทธิภาพของระบบได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น หลักการสะท้อนกลับในโดเมนความถี่เกี่ยวข้องกับการบวกเวกเตอร์ของสัญญาณต้นทางกับสัญญาณสะท้อนจากความผิดพลาดและลักษณะการสะท้อนอื่นๆ ภายในสายส่ง ในขณะที่ TDR ใช้พัลส์ DC สั้นๆ ที่ครอบคลุมแบนด์วิดท์กว้างมากเป็นตัวกระตุ้น แต่สัญญาณ RF แบบกวาดความถี่ของ FDR สามารถทำงานได้ที่ความถี่เฉพาะที่สนใจ (โดยปกติจะอยู่ในช่วงที่คาดว่าระบบจะทำงาน)

ระยะทางถึง PIM

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ แม้ว่าการกวาดสัญญาณสายส่งอาจบ่งชี้ถึงความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นแหล่งที่มาของ PIM ในสายส่ง แต่ PIM และความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ในสายส่งอาจเกิดขึ้นแยกจากกันได้ ความไม่เป็นเชิงเส้นของ PIM อาจเกิดขึ้นในจุดที่ผลการกวาดสัญญาณสายส่งไม่ได้บ่งชี้ถึงปัญหาใดๆ ในสายส่ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการใช้งานที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อใดก็ตามที่ผู้ใช้ต้องการได้รับโซลูชันที่ไม่เพียงแต่บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของ PIM เท่านั้น แต่ยังช่วยให้พวกเขาระบุได้อย่างแม่นยำว่าปัญหาเกิดขึ้นที่จุดใดตามเส้นทางของสายส่ง

การทดสอบ PIM แบบครบวงจรทำงานในลักษณะที่คล้ายคลึงกับที่อธิบายไว้สำหรับการยกเลิก PIM ในการออกแบบ ยกเว้นในกรณีที่อัลกอริทึมตรวจสอบการประมาณค่าความล่าช้าของเวลาของผลิตภัณฑ์การผสมสัญญาณ ควรสังเกตว่าลำดับความสำคัญในกรณีเหล่านี้ไม่ใช่การยกเลิกสิ่งรบกวน PIM แต่เป็นการระบุตำแหน่งที่เกิดการผสมสัญญาณตามเส้นทางการส่งสัญญาณ แนวคิดนี้ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อระยะห่างจาก PIM (DTP) ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบสองโทน:

โทนที่ 1:

โทนที่ 2:

w ₁และ w ₂คือความถี่; 0 ₁และ 0 ₂  คือเฟสเริ่มต้น; t ₀คือเวลาเริ่มต้น

ค่า IMD (ด้านล่าง เช่น) จะเป็นดังนี้:

โซลูชันที่มีอยู่หลายอย่างกำหนดให้ผู้ใช้ต้องตัดเส้นทางการส่งสัญญาณและแทรกมาตรฐาน PIM (มาตรฐาน PIM คืออุปกรณ์ที่ทราบกันว่าสร้าง PIM ในปริมาณคงที่ ซึ่งใช้ในการสอบเทียบอุปกรณ์ทดสอบ) การใช้มาตรฐาน PIM ช่วยให้ผู้ใช้มี IMD อ้างอิงที่มีเฟสที่ทราบ ณ ตำแหน่ง/ระยะทางเฉพาะตามเส้นทางการส่งสัญญาณ รูปที่ 11(a) แสดงภาพรวม เฟส IMD 0 ₃₂ดังแสดงในรูปที่ 11 ใช้เป็นค่าอ้างอิงที่ตำแหน่งศูนย์

เมื่อทำการปรับเทียบเบื้องต้นเสร็จแล้ว ระบบจะถูกสร้างขึ้นใหม่และทำการวัด PIM ของระบบ ดังแสดงในรูปที่ 11(b) ความแตกต่างของเฟสระหว่าง θ ₃₂ และ θ' ₃₂  สามารถใช้ในการคำนวณระยะห่างไปยัง PIM ได้

โดยที่Dคือระยะห่างจาก PIM และSคือความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น (ขึ้นอยู่กับตัวกลางในการส่งผ่าน)

การประกอบและการเกิดสนิมจากสลักเกลียวอาจเป็นกระบวนการที่ช้าและค่อยเป็นค่อยไป สถานีฐานอาจทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพหลังจากการติดตั้งครั้งแรก แต่เมื่อเวลาผ่านไป ปรากฏการณ์ PIM ประเภทนี้อาจเริ่มเด่นชัดขึ้น เนื่องจากระดับของ PIM อาจขึ้นอยู่กับปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น การสั่นสะเทือนหรือลม ลักษณะและคุณสมบัติของ PIM จึงอาจเปลี่ยนแปลงและผันผวนได้ การปกปิดหรือยกเลิก PIM อาจไม่เพียงแต่ทำได้ยากเท่านั้น แต่ยังอาจถูกมองว่าเป็นการปกปิดปัญหาที่ร้ายแรงกว่า ซึ่งหากไม่ได้รับการแก้ไข อาจทำให้ระบบล้มเหลวทั้งหมด ในสถานการณ์เช่นนี้ ผู้ปฏิบัติงานจะต้องการหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการรื้อระบบทั้งหมด แต่ต้องการค้นหาต้นตอของ PIM อย่างมีประสิทธิภาพและเปลี่ยนใหม่แทน

เทคโนโลยีการวัดระยะห่างจากจุดตรวจสอบประสิทธิภาพ (Distance to PIM หรือ DTP) ยังช่วยให้ผู้ให้บริการสถานีฐานสามารถติดตามการเสื่อมสภาพของระบบได้ตลอดเวลา และระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้าได้ ความรู้ดังกล่าวช่วยให้สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนที่อ่อนแอได้ในระหว่างการบำรุงรักษาตามกำหนดเวลา จึงหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานของระบบที่เสียค่าใช้จ่ายสูงและความพยายามในการซ่อมแซมโดยเฉพาะ

บทสรุป

การรบกวนสัญญาณแบบพาสซีฟไม่ใช่เรื่องใหม่ มันเป็นปรากฏการณ์ที่มีมานานหลายปีและเป็นที่เข้าใจกันมานานแล้ว แต่ในช่วงไม่นานมานี้ การเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนสองประการในอุตสาหกรรมได้ทำให้มันกลับมาเป็นที่สนใจอีกครั้ง:

ประการแรก อัลกอริทึมขั้นสูงในปัจจุบันได้นำเสนอวิธีการที่ชาญฉลาดในการตรวจจับการมีอยู่/ตำแหน่งของ PIM และชดเชย PIM ในกรณีที่เหมาะสม ในขณะที่ก่อนหน้านี้ นักออกแบบวิทยุต้องเลือกส่วนประกอบที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของ PIM โดยเฉพาะ แต่ด้วยความช่วยเหลือของอัลกอริทึมการยกเลิก PIM พวกเขาได้รับอิสระมากขึ้น พวกเขาสามารถผลักดันให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น หรือหากต้องการ ก็สามารถรักษาประสิทธิภาพในระดับเดียวกันแต่ด้วยต้นทุนที่ต่ำลงและส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่เล็กลง อัลกอริทึมการยกเลิกจะให้ความช่วยเหลือแบบดิจิทัลแก่ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์

ประการที่สอง ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของความหนาแน่นและความหลากหลายของเสาสถานีฐาน เรากำลังเผชิญกับความท้าทายใหม่ๆ มากมายที่เกิดจากการตั้งค่าระบบเฉพาะ เช่น การใช้เสาอากาศร่วมกัน การยกเลิกสัญญาณรบกวนด้วยอัลกอริทึมขึ้นอยู่กับความรู้เกี่ยวกับสัญญาณส่งหลัก ในกรณีที่พื้นที่บนเสามีจำกัด เครื่องส่งสัญญาณต่างๆ อาจใช้เสาอากาศเดียวกัน ทำให้มีโอกาสเกิดผลกระทบ PIM ที่ไม่พึงประสงค์สูง ในกรณีเช่นนี้ อัลกอริทึมอาจมีความรู้เกี่ยวกับบางส่วนของเส้นทางการส่งสัญญาณและอาจทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีที่ไม่ได้ทราบทุกส่วนของเส้นทางการส่งสัญญาณ ประสิทธิภาพหรือการใช้งานของอัลกอริทึมการยกเลิก PIM ขั้นสูงรุ่นแรกอาจมีข้อจำกัด

เนื่องจากความท้าทายในการติดตั้งสถานีฐานยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จึงคาดว่าอัลกอริทึมการตรวจจับและยกเลิก PIM จะนำมาซึ่งผลประโยชน์และข้อได้เปรียบอย่างมากแก่นักออกแบบวิทยุในระยะสั้น แต่จำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อให้ทันกับความท้าทายในอนาคต