Når radioen opfører sig mærkeligt – bizarre signaler, fejl og interferens

Du sidder og lytter til radio. Pludselig kommer der en stemme på en frekvens, hvor den ikke burde være.

En højttaler begynder at gengive en radiosamtale, selv om den slet ikke er tilsluttet en radiomodtager.

En radiostation kan høres to steder på skalaen. En fjern station dukker pludselig op med et kraftigt signal – og en time senere er den væk igen.

Eller måske begynder naboens elektroniske udstyr at reagere, hver gang en radiosender aktiveres.

Det kan virke mystisk. Men radioens mærkeligste fænomener har næsten altid en teknisk forklaring.

Radiofejl kan snyde vores intuition Når et signal høres et sted, hvor det tilsyneladende ikke hører hjemme, er den umiddelbare konklusion ofte, at senderen må sende på den forkerte frekvens. Men fejlen kan lige så godt opstå i modtageren, antennesystemet eller et helt tredje elektronisk apparat.

Når en lampe begynder at tale

Historier om elektronik, der pludselig gengiver radiosignaler, kan lyde som vandrehistorier.

Men fænomenet er reelt.

Et elektronisk kredsløb behøver ikke være konstrueret som radiomodtager for under bestemte forhold at kunne reagere på et kraftigt radiosignal.

Hvis en dårlig forbindelse, en halvlederkomponent eller en anden ikke-lineær overgang fungerer som en simpel detektor, kan et moduleret radiosignal blive demoduleret.

Pludselig er der hørbar lyd.

Det kan ske i blandt andet:

aktive højttalere
telefonudstyr
forstærkere
computerhøjttalere
intercomanlæg
andet elektronisk udstyr med lydkredsløb

Apparatet er ikke blevet til en rigtig radio. Men en del af kredsløbet er utilsigtet kommet til at udføre én af radioens funktioner.

“Der kommer stemmer fra højttaleren” Et sæt computerhøjttalere kan i sjældne tilfælde opfange en kraftig radiosender i nærheden. Lange signalkabler kan fungere som antenner, mens elektronikken i forstærkeren utilsigtet demodulerer signalet. Resultatet kan være svag, men genkendelig tale fra højttalerne.

Rust kan blive en radiokomponent

En særlig mærkelig variant kan opstå omkring metalforbindelser.

Korrosion, oxiderede samlinger og dårlige elektriske kontakter kan skabe ikke-lineære overgange.

Under de rette omstændigheder kan sådan en forbindelse opføre sig en smule som en primitiv diode.

Hvis et kraftigt radiosignal rammer konstruktionen, kan der derfor opstå detektion eller blandingsprodukter.

En løs eller korroderet metalforbindelse kan altså blive en uønsket del af et radiosystem.

Detektorprincippet er gammelt De tidligste radiomodtagere kunne være ekstremt simple. En krystaldetektor kunne ensrette et radiosignal, så modulationen kunne udvindes. Når en dårlig metalforbindelse utilsigtet får lignende ikke-lineære egenskaber, kan resultatet derfor minde om en meget primitiv radiodetektor.

Et signal på en frekvens, hvor det ikke findes

Forestil dig, at du finder et kraftigt signal på din scanner.

Du kontrollerer frekvensen. Der burde ikke være den type radiotrafik.

Alligevel er signalet tydeligt.

Forklaringen kan være, at signalet slet ikke eksisterer i æteren på den frekvens.

Det kan være skabt inde i modtageren.

Modtageren kan skabe sine egne spøgelsessignaler

En moderne radiomodtager indeholder oscillatorer, blandere, forstærkere og andre kredsløb, som bearbejder de modtagne signaler.

Hvis meget kraftige signaler kommer ind i modtageren, kan kredsløbene blive overbelastet.

Resultatet kan være falske signaler, som ser ud til at ligge på andre frekvenser.

Det kan få brugeren til at lede efter en sender, der slet ikke findes.

Prøv med mindre signal Hvis et mistænkeligt signal er ekstremt kraftigt, kan du prøve at dæmpe modtagelsen eller anvende en mindre effektiv antenne. Hvis “senderen” pludselig forsvinder, mens de rigtige signaler stadig kan modtages, kan problemet være overstyring i modtageren.

Intermodulation – når to signaler skaber et tredje

Intermodulation er et af de klassiske fænomener, der kan få radiospektret til at virke hjemsøgt.

Hvis to eller flere kraftige radiosignaler møder en ikke-lineær komponent, kan der dannes nye frekvenser, som ikke fandtes i de oprindelige signaler.

Har vi eksempelvis to frekvenser, f1 og f2, kan der opstå forskellige kombinationer af dem.

Nogle intermodulationsprodukter kan ende midt i et frekvensområde, hvor de skaber reel interferens.

Problemet kan opstå:

i en modtager
i en sender
i aktive antennesystemer
ved dårlige metalforbindelser
på steder med mange kraftige sendere

Det sidste gør eksempelvis antennemaster med mange radiosystemer til interessante miljøer fra et radioteknisk synspunkt.

Når masten selv blander signalerne

Forestil dig en mast med flere kraftige sendere.

På masten findes bolte, beslag, kabler, antenner og metalforbindelser, som gennem mange år har været udsat for vind og vejr.

Hvis en forbindelse bliver korroderet og ikke-lineær, kan kraftige radiosignaler påvirke den samtidig.

Der kan opstå passive intermodulationsprodukter – ofte forkortet PIM.

Det betyder, at en komponent, der aldrig var tænkt som aktiv elektronik, pludselig bidrager til radiostøj og interferens.

En rusten bolt som “mixer” To kraftige sendere behøver ikke fejle, selv om der opstår et tredje uønsket signal. En dårlig metalforbindelse i antenneinstallationen kan fungere ikke-lineært og danne blandingsprodukter. Derfor kan fejlsøgning efter interferens ende med at handle om noget så jordnært som korrosion.

Harmoniske signaler – senderen har flere toner

En radiosender skal ideelt levere hovedparten af sin energi på den ønskede frekvens.

Men elektroniske kredsløb kan også generere harmoniske frekvenser.

Hvis grundfrekvensen er f, findes harmoniske ved blandt andet:

2 × f
3 × f
4 × f

Gode sendere anvender filtre til at reducere disse uønskede signaler kraftigt.

Hvis filtreringen er utilstrækkelig eller udstyret har en fejl, kan harmoniske signaler skabe interferens langt fra senderens egentlige frekvens.

Så er det senderen – eller modtageren?

Det spørgsmål er centralt ved næsten al fejlsøgning på radiosignaler.

Hvis du modtager et mærkeligt signal, findes der mindst to grundlæggende muligheder:

Signalet findes faktisk på frekvensen.

Eller:

Din modtager får det til at se sådan ud.

En god metode er derfor at kontrollere signalet med en anden modtager – gerne med en anden konstruktion og eventuelt en anden antenne.

Hvis begge modtagere finder præcis det samme signal, bliver det mere sandsynligt, at signalet faktisk findes i æteren.

Én måling er ikke altid nok Ved teknisk fejlsøgning er det værdifuldt at ændre én ting ad gangen. En anden radio, en anden antenne eller en dæmper kan hjælpe med at afgøre, om et mærkeligt signal kommer udefra eller skabes i modtageudstyret.

Når en fjern radiostation pludselig bliver lokal

Nogle gange er signalet helt ægte – det er blot kommet meget længere, end man forventede.

Radiobølger bevæger sig ikke altid på den måde, vi intuitivt forestiller os.

På VHF og UHF tænker vi ofte på forbindelser som relativt lokale og afhængige af nogenlunde fri sigt mellem antennerne.

Men atmosfæren kan ændre spillereglerne.

Troposfærisk ducting

Under bestemte atmosfæriske forhold kan lag med forskellige temperaturer og luftfugtighed påvirke radiosignalernes udbredelse.

Der kan opstå forhold, hvor VHF- og UHF-signaler føres over langt større afstande end normalt.

For en radiolytter kan resultatet være forbløffende.

Stationer, der normalt er helt uden for rækkevidde, kan pludselig komme ind med kraftige signaler.

Senere ændrer atmosfæren sig – og stationerne forsvinder igen.

Radioens rækkevidde er ikke en fast afstand En radios tekniske rækkevidde bestemmes ikke kun af sendeeffekt og antenner. Terræn, frekvens, atmosfæriske forhold og andre udbredelsesfænomener kan ændre forbindelsen markant.

Sporadisk E – når VHF tager på langfart

Et andet fascinerende fænomen er sporadisk E.

Her kan områder med kraftig ionisering i ionosfærens E-lag i perioder reflektere radiosignaler på frekvenser, der normalt ikke forbindes med langdistanceudbredelse via ionosfæren.

Resultatet kan være VHF-signaler fra meget fjerne områder.

Fænomenet kan opstå hurtigt og forsvinde igen.

For en uforberedt lytter kan det næsten se ud, som om en udenlandsk sender pludselig er blevet placeret i nabolaget.

Multipath – når signalet kommer flere veje

Et radiosignal behøver ikke tage den direkte vej fra sender til modtager.

Det kan reflekteres fra:

bygninger
bjerge
metalstrukturer
terræn
andre store overflader

Modtageren kan derfor modtage flere kopier af det samme signal med små tidsforskelle.

Det kaldes multipath.

Afhængigt af radiosystemet kan resultatet være fading, forvrængning, udfald eller fejl i digitale data.

Flyet kan blive et radiospejl

Selv bevægelige objekter kan reflektere radiosignaler.

Et fly består af en betydelig mængde metal og kan derfor påvirke radiobølger.

Refleksionen ændrer sig hurtigt, fordi flyet bevæger sig.

Det kan skabe korte variationer i signalstyrke eller andre karakteristiske fænomener.

Radioamatører har endda udnyttet flyrefleksioner bevidst til kommunikation på frekvenser, hvor direkte forbindelse ellers kan være vanskelig.

Et radiosignal med en omvej Sender og modtager kan være placeret, så den direkte forbindelse er svag. Hvis et fly passerer det rigtige sted, kan en del af signalet reflekteres fra flyet og nå modtageren. Forbindelsen kan derfor kortvarigt blive bedre – og forsvinde igen, når flyet fortsætter.

Meteorer kan også hjælpe radiosignalet

Små partikler fra rummet bevæger sig konstant ind i Jordens atmosfære.

Når en meteor bevæger sig gennem atmosfæren, kan den efterlade et kortvarigt ioniseret spor.

På bestemte frekvenser kan radiosignaler reflekteres fra dette spor.

Fænomenet kaldes meteor scatter.

Refleksionen kan være meget kortvarig, men den kan gøre det muligt at etablere forbindelser over afstande, der ellers er vanskelige på de pågældende frekvenser.

En radiospejling, der kun eksisterer et øjeblik Ved meteor scatter bliver et kortlivet ioniseret spor i atmosfæren en del af radioforbindelsen. Det er et godt eksempel på, hvor tæt radioteknik og naturens egne fænomener kan hænge sammen.

Når radiosignalet ændrer tone

Hvis sender og modtager bevæger sig i forhold til hinanden, kan den modtagne frekvens ændre sig en smule.

Det er dopplereffekten.

Princippet er det samme som den ændring i tonehøjde, man hører, når en ambulance passerer.

Ved satellitkommunikation kan effekten være tydelig.

Satellitten nærmer sig hurtigt, passerer og bevæger sig derefter væk. Den modtagne frekvens ændrer sig derfor under passagen.

På et SDR-vandfald kan det ses direkte som et signal, der bevæger sig gennem frekvensområdet.

Elektronikken omkring os fylder æteren

Ikke alle mærkelige signaler kommer fra radiosendere.

Moderne hjem og virksomheder indeholder store mængder elektronik, som kan skabe elektromagnetiske forstyrrelser.

Typiske kilder kan være:

LED-pærer
switch-mode strømforsyninger
solcelleinvertere
batteriladere
computere
skærme
netværksudstyr
motorstyringer

Nogle støjkilder kan skabe brede områder med støj. Andre kan frembringe regelmæssige linjer eller signaler, som på et spektrum næsten ligner ægte radiotransmissioner.

Den enkleste test kan være den bedste Mistænker du lokal elektrisk støj, kan systematisk afbrydelse af udstyr være meget effektivt. Hvis det mærkelige signal forsvinder samtidig med en bestemt strømforsyning eller LED-lampe, er mysteriet ofte løst.

En USB-oplader kan være radioens fjende

En billig eller dårligt konstrueret strømforsyning kan generere betydelig radiofrekvent støj.

Switch-mode strømforsyninger arbejder ved hurtigt at koble strømmen til og fra.

Det giver høj effektivitet og lille fysisk størrelse, men de hurtige elektriske skift kan skabe harmoniske og bredbåndet støj, hvis filtreringen ikke er tilstrækkelig.

For en almindelig bruger fungerer opladeren måske perfekt.

For en radiooperatør kan den være en katastrofe.

Fejlen kan komme og gå

Interferens er særligt vanskelig at finde, når den ikke er konstant.

En støjkilde kan eksempelvis kun være aktiv:

når en termostat tænder
når et batteri oplades
når en motor kører
når solen rammer et solcelleanlæg
på bestemte tidspunkter

Derfor kan en signal-logbog være nyttig.

Notér frekvens, tidspunkt, signalstyrke og varighed. Efter nogle dage kan der vise sig et mønster.

Mysteriet hver aften klokken 18 Hvis støjen konsekvent begynder omtrent samme tidspunkt hver dag, er tidspunktet et vigtigt spor. Måske tændes udendørsbelysningen automatisk, en varmepumpe skifter driftstilstand, eller andet elektrisk udstyr aktiveres.

Radiofejl kan rejse gennem kabler

Interferens behøver ikke komme direkte gennem antennen.

Uønskede signaler kan også koble sig ind gennem:

strømforsyningen
USB-kabler
lydkabler
netværkskabler
jordforbindelser

Et kabel kan utilsigtet fungere som antenne.

Derfor kan ferritkerner, filtrering, afskærmning og korrekt kabelføring være vigtige værktøjer ved EMC-fejlsøgning.

Når senderen forstyrrer sit eget udstyr

En kraftig radiosender kan også skabe problemer i sit eget miljø.

RF-energi kan koble sig ind i computere, lydudstyr eller andre elektroniske systemer.

Symptomerne kan være meget forskellige:

lyd i højttalere
USB-enheder der mister forbindelsen
elektronik der genstarter
forvrænget lyd
fejl i sensorer eller styringer

Det betyder ikke nødvendigvis, at radiosenderen er defekt.

Problemet kan være utilstrækkelig immunitet mod radiofrekvent energi i det udstyr, der bliver påvirket.

Interferens har altid mindst to sider Ved en forstyrrelse er det fristende straks at give senderen skylden. Men problemet kan skyldes både uønsket udstråling fra senderen, dårlig installation eller utilstrækkelig modstandsdygtighed i det berørte udstyr. God fejlsøgning undersøger hele signalvejen.

SDR gør mysterierne synlige

Software Defined Radio har gjort det langt lettere at undersøge mærkelige radiosignaler.

På et vandfaldsdisplay kan man se signaler over tid.

Det gør det muligt at opdage:

periodiske signaler
bredbåndet støj
harmoniske mønstre
frekvensdrift
korte transmissioner
ændringer i signalstyrke

Noget, der blot lyder som “mærkelig støj”, kan pludselig vise et meget karakteristisk visuelt mønster.

Radioens mysterier kan undersøges systematisk

Når noget mærkeligt dukker op i radioen, er det fristende at begynde med den mest eksotiske forklaring.

Det er sjældent den bedste metode.

Begynd i stedet systematisk:

Notér den præcise frekvens.
Kontroller signalet med en anden modtager.
Prøv en anden antenne.
Dæmp signalet og se, hvad der sker.
Undersøg om signalet optræder på harmoniske frekvenser.
Sluk lokale elektriske apparater ét ad gangen.
Notér tidspunkt og varighed.
Se signalet på et SDR-vandfald.
Undersøg om vejr eller udbredelsesforhold kan spille en rolle.

Skift kun én ting ad gangen God fejlsøgning kræver, at man kan se virkningen af hver ændring. Hvis antenne, strømforsyning og radio ændres samtidig, ved man ikke, hvad der løste problemet. Ændr én faktor, observer resultatet og gå derefter videre.

Det uforklarlige bliver ofte ganske logisk

Radio har en særlig evne til at skabe fænomener, der umiddelbart virker næsten overnaturlige.

En højttaler taler uden at være tilsluttet en radio. Et signal findes på en frekvens, hvor ingen sender. En station fra et fjernt land dukker pludselig op. En rusten forbindelse skaber nye frekvenser. En meteor gør en radioforbindelse mulig i få sekunder.

Men bag fænomenerne ligger velkendt fysik og elektronik.

Ikke-lineære komponenter kan detektere og blande signaler. Atmosfæren kan ændre radiobølgernes vej. Metalgenstande kan reflektere dem. Elektroniske kredsløb kan skabe støj. Og en modtager kan blive så overbelastet, at den begynder at vise signaler, der slet ikke findes på den frekvens.

Radiodetektivens vigtigste spørgsmål Når noget mærkeligt høres i radioen, så spørg først: Findes signalet virkelig dér, hvor jeg hører det? Derefter: Kan det være skabt i min modtager? Og til sidst: Hvilke fysiske eller elektroniske forhold kan forklare observationen?

Det er netop dét, der gør radio interessant

Radioteknik handler ikke kun om at vælge en frekvens, trykke på PTT og tale.

Radiosignalet bevæger sig gennem en fysisk verden fyldt med bygninger, atmosfæriske lag, kabler, metaldele, elektroniske kredsløb og andre radiosignaler.

Alle disse ting kan påvirke det.

Derfor kan radiokommunikation nogle gange opføre sig på måder, der virker helt uforudsigelige.

Men “uforudsigelig” er ikke det samme som “uforklarlig”.

Radioens mærkeligste fejl er ofte de mest lærerige, fordi de afslører noget, vi normalt ikke tænker over: Radiosignalet følger fysikkens regler hele tiden – også når resultatet ser helt forkert ud.

Kategori: Radioteknik

Metabeskrivelse: Oplev radioens mærkeligste fejl og signalfænomener – fra talende højttalere og intermodulation til sporadisk E, meteor scatter og elektrisk støj.