錆びたボルト効果

錆びたボルト効果は、汚れた接続部や腐食した部品と無線波の相互作用によって生じる無線干渉の一種です。^[1]これはより正確には受動相互変調^[1]と呼ばれ、強磁性伝導金属^[2]や非線形マイクロ波吸収体および負荷など、さまざまな原因から生じる可能性があります。 ^[3]アンテナ、導波管、さらには構造要素上の腐食した材料は、1つまたは複数のダイオードとして機能する可能性があります。(初期の無線受信機である水晶セットは、天然方鉛鉱の半導体特性を利用して無線信号を復調し、電力整流器には酸化銅が使用されていました。) 亜鉛メッキされた留め具やシート屋根は、過渡電圧抑制によく使用される半導体である酸化亜鉛のコーティングを形成します。これにより、高調波や相互変調の生成など、不要な干渉が発生します。^[4]アンテナ構造物などの信号経路にあるべきではない錆びた物体も、高調波やその他の不要な信号とともに無線信号を再放射する可能性があります。^[5]すべての帯域外ノイズと同様に、これらのスプリアス放射は受信機に干渉する可能性があります。

この効果により、受動アンテナに入る信号が慎重に帯域制限されている場合でも、目的の帯域外の信号が放射される可能性があります。^[6]

物体の伝達特性は、べき級数として表すことができます。

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

あるいは、最初のいくつかの用語（最も関連性の高いもの）だけを取り上げると、

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

理想的な完全な線形オブジェクトの場合、 K ₂、 K ₃、 K ₄、 K ₅などはすべてゼロです。良好な接続は、この理想的なケースを十分に小さい値で近似します。

「錆びたボルト」（または意図的に設計された周波数ミキサーステージ）の場合、 K ₂、 K ₃、 K ₄、 K ₅などはすべてゼロではありません。これらの高次項により、高調波が生成されます。

次の解析では、入力正弦波にべき級数表現を適用します。

入力信号が正弦波{E _in sin(ωt)}（一次項のみを取る）の場合、出力は次のように記述できます。

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

明らかに、高調波項はEの振幅_とともに指数関数的に増加するため、入力信号振幅が大きい場合には悪化します。

非調和項 (周波数混合)の生成を理解するには、高次の項を含む、より完全な定式化を使用する必要があります。これらの項が重要である場合、相互変調歪みが発生します。

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

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

_{したがって、元の信号（f 1}、f ₂、f ₃、f ₄、…、f _n） の強度を下げることで、2次、3次、および高次の混合生成物を大幅に削減できます。