Când alege amplificatoare, monitoare și echipamente similare, o persoană fără experiență este adesea ghidată de indicatori precum puterea și răspunsul în frecvență. Oamenii mai pricepuți sunt interesați de valoarea coeficientului prezentărilor armonice. Și doar cei mai cunoscători menționează distorsiunea intermodulației. Deși efectul lor dăunător este cel mai mare dintre toate cele enumerate. În plus, sunt foarte greu de măsurat și definit.
Introducere
Inițial, să începem cu o definiție. Când un semnal format din două frecvențe este aplicat la intrarea unui amplificator care nu are un răspuns foarte liniar, aceasta duce la generarea de armonici (harmonice). În plus, nu numai acești doi indicatori iau parte la aceasta, ci și suma și diferența lor matematică. Acesta din urmă se numește distorsiune de intermodulație.
Micexemplu
Să presupunem că avem un semnal. Este format din două frecvențe - 1000 și 1100 Hz. Aceasta înseamnă că semnalele cu o frecvență de 2100 Hz (1000 + 1100) și 100 Hz (1100-1000) vor fi, de asemenea, generate la ieșirea amplificatorului. Și acestea sunt doar derivate ale armonicilor de ordinul întâi!
Încă un exemplu. Sunt luate două frecvențe care diferă cu o cincime. Cumva 1000 Hz și 1500 Hz. În acest caz, armonicile de ordinul doi vor fi 2000 Hz și 3000 Hz, iar a treia - 3000 Hz și 4500 Hz. Relativ la 1000 Hz, valorile la 2000 Hz, 3000 Hz și 4500 Hz sunt octavă, duodecim și nici una. Cu 1500 Hz, lucrurile stau puțin diferit. În raport cu acesta, armonica de frecvențe la 2000 Hz, 3000 Hz și 4500 Hz este a patra, octava și duodecim.
Trebuie remarcat că tonurile produse ale ambelor frecvențe considerate corespund tonurilor fundamentale. Cu toate acestea, acest lucru nu este surprinzător, având în vedere că toate instrumentele muzicale produc armonici naturale atunci când sunt utilizate.
Care sunt caracteristicile distorsiunii de intermodulație?
Specificitatea lor constă în faptul că sunt generate semnale ale căror frecvențe sunt suma și diferența de tonuri. Trebuie remarcat faptul că combinațiile produse nu se corelează întotdeauna cu valorile indicatorilor principali. Mai mult decât atât, cu o distribuție spectrală complexă a rezultatelor, aceasta nu numai că nu duce la o îmbogățire a structurii armonice (cum este posibil cu tonurile de ordin scăzut), dar începe și săseamănă cu adăugarea obișnuită de zgomot.
Acest lucru este valabil mai ales când se creează sau se reproduce un semnal muzical complex. Măsurarea distorsiunii de intermodulație implică o încercare de a determina gradul de neliniaritate a sistemului. De exemplu, în difuzoare, apar efecte similare datorită valorilor diferite de elasticitate ale sistemului difuzor mobil. Acest lucru se aplică și comportamentului câmpurilor magnetice în diferite condiții de excitație. De altfel, difuzorul este un bun exemplu de sistem care prezintă un comportament dezechilibrat la diferite niveluri de volum.
De fapt, acest lucru duce la apariția unor fenomene neliniare la ieșirea acustică a acestuia. Dacă difuzorul ar fi un sistem cu comportament simetric, atunci nu ar exista condiții prealabile posibile pentru ca distorsiunea intermodulației să apară. Din aceasta, apropo, reiese că, dacă există o armonică la ieșirea sistemului, atunci trebuie să existe întotdeauna o anumită neliniaritate.
Ce concluzie intermediară se poate trage din asta?
Rezumând cele de mai sus, trebuie remarcat că distorsiunea armonică nu demonstrează apariția proceselor care conduc la sisteme non-muzicale. În plus, o comparație directă a diferitelor dispozitive prin acest parametru poate duce la concepții greșite semnificative cu privire la calitatea semnalelor generate.
Un exemplu foarte grăitor este distorsiunea intermodulației în amplificatoare. Acolo, mulți cred că cele cu tuburi au un sunet mai bun decât cele cu tranzistori. Deși acestea din urmă generează un ordin de mărime mai puține distorsiuni.
Despremăsurare și distorsiune
Este deja clar că distorsiunea intermodulației este o problemă - reală și ascunsă. Dacă sarcina este să o reduceți, atunci pentru aceasta trebuie să vă încordați și să lucrați, după ce l-ați studiat anterior. Rezultate bune au fost obținute de electro-acusticianul rus Alexander Voishvillo. Lucrările sale sunt recomandate pentru studiu de către oricine dorește să-și extindă propriile cunoștințe în acest domeniu. În primul rând, trebuie remarcat faptul că apar distorsiuni în funcție de frecvența generată.
În acest caz, depășirea nivelului de prag este fixă. Acest lucru se observă în acele cazuri când distorsiunile de intermodulație de ordinul trei, precum și de al doilea, sunt fixate. La orice frecvență dată, nivelul armonicilor poate fi găsit scăzând distorsiunea din nivelul răspunsului, care se observă în direcția axială.
Care sunt metodele de măsurare a distorsiunii de intermodulație?
Teoriile conexiunii și probabilității, precum și statisticile matematice, sunt folosite ca bază. Acestea sunt completate de analiză spectrală, metode de aproximare a caracteristicilor neliniare și simulare pe computer a diagramelor cu mai multe căi. Dacă vorbim despre soluții mai specifice, atunci acestea sunt:
- Metodă computerizată pentru analizarea și calcularea spectrului semnalului de ieșire cu aproximarea caracteristicilor de transfer folosind funcțiile Bessel. Se caracterizează printr-o precizie ridicată, care variază de la 0,1 la 0,2dB.
- Grup de metode numerico-analitice pentru modelarea diagramelor multicai. Datorită noutății lor, nu s-au răspândit, dar viabilitatea lor a fost confirmată de studii experimentale.
- Folosind o serie de parametri și modele de lobi paraziți și principali ai modelelor de radiații polare și spectrale. Acesta este utilizat pe scară largă cu sistemele de comunicații prin satelit care oferă servicii de zonă.
Aceste nu sunt toate metodele de măsurare a distorsiunii de intermodulație. Calea radio poate fi caracterizată prin prezența unor trăsături specifice care trebuie luate în considerare atât la efectuarea lucrărilor, cât și la rezolvarea problemei reducerii influenței.
Soluții practice de protecție
Nu există un singur răspuns universal la această provocare. Prin urmare, consultați:
- Corrector hardware-software al caracteristicilor de transfer. Vă permite să creșteți eficiența cu 10-15%, reducând în același timp consumul de energie cu 15-20%. În plus, lățimea de bandă a sistemului este mărită cu 5%.
- Algoritmi și programe de calcul teoretic, care permit controlarea spectrului Raman și a radiațiilor parasite. Acestea permit realizarea unei creșteri a eficienței căilor de transmisie cu aceeași 10-15%, reducând consumul de energie cu 15-20%.
- Utilizarea unei metode bazate pe computer pentru analiza spectrului combinat folosind aproximarea prin funcții Bessel. Această soluție vă permite să calculați indicatorii teoretici, să controlați și să reducețiemisii parazitare în sistemele funcționale.
Și un număr de altele. Se selectează ceva specific în funcție de obiectivele urmărite, precum și de concentrarea asupra problemelor actuale.
Puțin despre munca practică
Cum să ascultați distorsiunea de intermodulație pentru a reacționa la ea? De ce să le măsori deloc? Trebuie remarcat că aceasta nu este o sarcină atât de ușoară pe cât ar părea la prima vedere. Mărimea valorilor distorsiunii de intermodulație depinde de intervalul de frecvență al semnalului, nivelul său absolut, complexitatea, raportul dintre valoarea de vârf și valoarea medie, de forma de undă, de interacțiunea dintre factorii menționați și de o serie de alte motive. Prin urmare, este dificil de măsurat valorile. Până la urmă, există procese în care unele frecvențe afectează generarea altora. Iar numărul de variații, pur teoretic, se poate apropia de infinit.
Un rol important în evaluare îl joacă coeficientul de distorsiune a intermodulației. Este un indicator al distorsiunii armonice în curs de desfășurare a amplificatorului. Factorul de distorsiune de intermodulație este utilizat pentru a arăta cât de mult din semnalul principal este alcătuit din generații suplimentare. Se crede că valoarea acestui indicator nu poate depăși 1%. Cu cât este mai mic, cu atât fidelitatea sunetului este mai mare caracterizată de sursă. Amplificatoarele de ultimă generație se laudă cu rapoarte care sunt sutimi de procent sau chiar mai puțin.
Nu numai surse individuale
Apariția distorsiunii nu se limitează la unapunctul de formare a acestora. Anumite probleme apar atunci când încercați să prindeți semnale. Așa apare distorsiunea de intermodulație în receptori. Acest lucru este valabil mai ales pentru diferite echipamente radio. La urma urmei, este foarte relevant pentru acesta să reducă nivelul semnalului util, precum și deteriorarea raportului său cu zgomotul. Trebuie remarcat faptul că interferența puternică poate chiar interfera cu lucrul la semnalele învecinate. În acest caz, ei vorbesc despre prezența diafoniei.
Acest fenomen apare atunci când semnalul și interferența radio nu se potrivesc cu frecvențele canalelor principale și similare. Care este natura acestui fenomen? Crosstalk se manifestă ca un rezultat particular al interacțiunii componentelor spectrale ale interferenței modulate și a semnalului util asupra neliniarităților receptorului. Distincția se deteriorează și, în cazul unor probleme semnificative, recepția normală devine imposibilă.
Amintiți-vă de momentele importante
Distorsiunea de intermodulație tinde să se transforme în zgomot modulat. Pentru a înțelege esența fenomenului, este suficient să ne imaginăm situații în care cineva dorește să asculte un sistem muzical bun acasă, iar în afara ferestrei există o persoană care mânuiește pe deplin un ferăstrău cu lanț pentru scopul său. Nivelul de zgomot va depinde de densitatea spectrală și de volumul muzicii.
Deși trebuie menționat că nu există o relație directă în acest caz. În prezența distorsiunii de intermodulație, înțelegerea și claritatea sunetului se vor pierde. La niveluri scăzute de semnal, detaliile se pierd și, de asemenea, se pierdlejeritate caracteristică. Acest lucru este mai ales problematic pentru fanfarele și corurile. Dacă o persoană este obișnuită să le asculte live, atunci când încerci să auzi aceleași melodii prin difuzor, poți fi foarte dezamăgit.
Aceasta se datorează faptului că atunci când totul este amestecat și redat prin două difuzoare, distorsiunea devine foarte evidentă. În timp ce, dacă plasați obiecte în diferite puncte din spațiu, atunci numărul de probleme va fi cu un ordin de mărime mai mic.
Cercetare interesantă
Aș dori să menționez rezultatele cercetării care pot fi obținute prin metoda multifrecvenței. Există o esență că prin sistem sunt trecute mai multe semnale în același timp, care au un ton diferit. În acest caz, frecvențele sunt selectate pe baza faptului că pentru a asigura separarea maximă a componentelor de intermodulație. Acest lucru vă permite să înțelegeți mai precis zona cu probleme.
Metoda cu mai multe frecvențe a făcut posibil să se constate că, în multe cazuri, valoarea totală a distorsiunii de intermodulație înregistrată depășește de patru ori valoarea totală a factorului de distorsiune neliniară. Din aceasta se trage o concluzie simplă. Și anume, ceea ce este adesea considerat a fi distorsiune armonică, de fapt, într-o măsură mai mare constă în fenomene de natură de intermodulație. În acest caz, este foarte ușor de explicat de ce valoarea coeficientului nu se corelează bine cu sunetul real, care este perceput cu ureche.
Concluzie
Acesta este practic tot ce trebuie să știți despre distorsiunea intermodulației pentru o persoană obișnuită. De menționat că acest subiect este foarte larg și acoperă multe domenii, chiar și spațiu! Dar cantitatea mare de cunoștințe cu care vă puteți familiariza va fi de interes doar pentru specialiștii specializați care sunt implicați în cercetări și cercetări serioase.
