Intermodulacijska izobličenja: pojam, značajke mjerenja i metode smanjenja

Neiskusna osoba pri odabiru pojačala, monitora i slične opreme često se vodi takvim pokazateljima kao što su snaga i frekvencijski odziv amplitude. Pametnije ljude zanima vrijednost koeficijenta harmoničnih prikaza. I samo najvještiji spominju intermodulacijska izobličenja. Iako je njihov štetni učinak najopsežniji od svih navedenih. Osim toga, vrlo ih je teško izmjeriti i odrediti.

Uvodne informacije

U početku započnimo s definicijom. Kada se signal formiran od dvije frekvencije primijeni na ulaz pojačala, koji ima ne baš linearnu karakteristiku, to dovodi do stvaranja harmonika (prizvuka). Štoviše, u tome sudjeluju ne samo ova dva pokazatelja, već i njihov matematički zbroj i razlika. Ovo posljednje se naziva intermodulacijsko izobličenje.

Mali primjer

Recimo da imamo signal. Sastoji se od dvije frekvencije – 1000 i 1100 Hz. To znači da će se na izlazu pojačala generirati i signali s frekvencijom od 2100 Hz (1000+1100) i 100 Hz (1100-1000). A to su samo derivati harmonika prvog reda!

Još jedan primjer. Uzimaju se dvije frekvencije koje se razlikuju za petinu. Nekako 1000 Hz i 1500 Hz. U ovom slučaju, harmonici drugog reda bit će 2000 Hz i 3000 Hz, a treći će biti 3000 Hz i 4500 Hz. U odnosu na 1000 Hz, vrijednosti u 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz su oktava, duodecim i nona. S 1500 Hz situacija je malo drugačija. U odnosu na njega, harmonik frekvencija od 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz je kvart, oktava i duodecim.

Treba napomenuti da proizvedeni prizvuci obje razmatrane frekvencije koreliraju s osnovnim tonovima. To ipak nije iznenađujuće s obzirom na to da svi Glazbeni instrumenti kada se koriste, stvaraju prirodne harmonike.

Koje značajke imaju intermodulacijska izobličenja?

Njihova specifičnost leži u činjenici da se generiraju signali čije su frekvencije zbroj i razlika prizvuka. Treba napomenuti da proizvedene kombinacije nisu uvijek u korelaciji s vrijednostima glavnih pokazatelja. Štoviše, u složenoj spektralnoj raspodjeli rezultata, to ne samo da ne dovodi do obogaćivanja harmonijske strukture (kao što je to moguće kod prizvuka nižeg reda), već počinje nalikovati uobičajenom dodavanju šuma.

To se posebno odnosi na stvaranje ili reprodukciju sveobuhvatnog glazbenog signala. Mjerenje intermodulacijskog izobličenja podrazumijeva pokušaj određivanja stupnja nelinearnosti sustava. Na primjer, u zvučnicima se slični učinci javljaju zbog različitih elastičnih vrijednosti pokretnog sustava difuzora. Također se odnosi na ponašanje magnetskih polja u različitim uvjetima pobude. Inače, zvučnik je dobar primjer sustava koji pokazuje nesimetrično ponašanje na različitim razinama glasnoće.

Zapravo, to dovodi do pojave nelinearnih pojava na zvučnom izlazu iz njega. Ako bi zvučnik bio sustav simetričnog ponašanja, tada bi mu nedostajali mogući preduvjeti da bi došlo do intermodulacijskog izobličenja. Iz ovoga, usput, proizlazi da ako postoji harmonik na izlazu sustava, tada uvijek mora postojati određena nelinearnost.

Koji se posredni zaključak iz toga može izvući?

Da rezimiramo gore navedeno, valja napomenuti da harmonijska izobličenja ne pokazuju pojavu procesa koji dovode do ne-muzikalnosti sustava. Štoviše, izravna usporedba različitih uređaja prema ovom parametru može dovesti do značajnih zabluda o kvaliteti generiranih signala.

Jedan vrlo indikativan primjer je intermodulacijsko izobličenje u pojačalima. Tamo mnogi vjeruju da cijevi imaju bolji zvuk od tranzistora. Iako potonji generiraju red veličine manje izobličenja.

O mjerenju i izobličenju

Već je jasno da su intermodulacijska izobličenja problem-stvaran i istodobno skriven. Ako je zadatak smanjiti ga, onda se za to morate naprezati i raditi, prethodno proučavajući. Dobre rezultate postigao je ruski elektroakustik Aleksandar Voishvillo. Njegov se rad preporučuje za proučavanje svima koji žele proširiti vlastito znanje iz ovog područja. Prije svega treba napomenuti da se izobličenja očituju ovisno o generiranoj frekvenciji.

U tom se slučaju bilježi prekoračenje razine praga. To se opaža u slučajevima kada su intermodulacijska izobličenja trećeg reda fiksirana, kao i drugog reda. Na bilo kojoj pojedinačnoj frekvenciji, razina harmonike može se pronaći oduzimanjem izobličenja od razine odgovora koja se opaža u aksijalnoj orijentaciji.

Koje metode mjerenja intermodulacijskog izobličenja postoje?

Kao osnova koriste se teorije veza i vjerojatnosti, kao i matematička statistika. Dopunjuju ih spektralna analiza, metode aproksimacije nelinearnih karakteristika i računalno modeliranje dijagrama s više zraka. Ako govorimo o konkretnijim rješenjima, onda je to:

1. Računalno orijentirana metoda za analizu i izračunavanje izlaznog spektra s približavanjem prijenosnih karakteristika pomoću Besselovih funkcija. Odlikuje se velikom preciznošću koja se kreće u rasponu od 0,1 ... 0,2 db.
2. Skupina numeričko-analitičkih metoda za modeliranje dijagrama s više zraka. Nisu stekli široku distribuciju zbog novosti, ali njihova je sposobnost potvrđena eksperimentalnim studijama.
3. Korištenje niza parametara i modela parazitskih i glavnih režnjeva polarnih i spektralnih uzoraka zračenja. Široko se koristi tijekom rada sa satelitskim komunikacijskim sustavima za koje je predviđena zonska usluga.

To nisu sve tehnike mjerenja intermodulacijskog izobličenja. Radijski trakt može se karakterizirati prisutnošću specifičnih značajki koje se moraju uzeti u obzir i pri obavljanju posla i pri rješavanju problema smanjenja utjecaja.

Praktična rješenja zaštite

Ne postoji jedinstveni univerzalni odgovor na ovaj izazov. Stoga se okreću:

1. Softversko-hardverski korektor prijenosnih karakteristika. Omogućuje vam povećanje učinkovitosti za 10-15 %, a istovremeno smanjuje potrošnju energije za 15-20 %. Osim toga, mogućnosti propusnosti sustava povećavaju se za 5 %.
2. Algoritmi i programi teorijskog izračuna koji omogućuju kontrolu ramanovog spektra i parazitskog zračenja. Omogućuju vam postizanje povećanja učinkovitosti prijenosnih putova za istih 10-15 %, smanjujući potrošnju energije za 15-20 %.
3. Korištenje računalno orijentirane metode analize ramanskog spektra primjenom aproksimacije Besselovim funkcijama. Ovo rješenje omogućuje izračunavanje teorijskih pokazatelja, kontrolu i smanjenje parazitskog zračenja u funkcionalnim sustavima.

Kao i niz drugih. Nešto konkretno odabire se ovisno o tome koji se ciljevi slijede, kao i usredotočujući se na stvarne probleme.

Malo o praktičnom radu

Kako slušati intermodulacijska izobličenja kako bi na njih reagirali? Zašto ih uopće mjeriti? Treba napomenuti da to nije tako lako kao što se može činiti na prvi pogled. Vrijednost vrijednosti intermodulacijskog izobličenja ovisi o frekvencijskom rasponu signala, njegovoj apsolutnoj razini, složenosti, odnosu između vršne i prosječne vrijednosti, valnom obliku, interakciji između spomenutih čimbenika i više razloga. Stoga je teško izmjeriti vrijednosti. Uostalom, postoje procesi u kojima neke frekvencije utječu na stvaranje drugih. A broj varijacija, čisto teoretski, može se približiti beskonačnosti.

Faktor intermodulacijskog izobličenja igra važnu ulogu u procjeni. To je pokazatelj nelinearnih izobličenja pojačala. Koeficijent intermodulacijskog izobličenja koristi se za prikaz koliki dio glavnog signala čine dodatne generacije. Vjeruje se da vrijednost ovog pokazatelja ne može prelaziti 1 %. Što je manji, izvor karakterizira vjernost zvuka. Vrhunska pojačala mogu se pohvaliti omjerom koji je jednak stotinkama postotka ili čak i manje.

Ne samo jedinstveni izvori

Pojava izobličenja nije ograničena na jednu točku njihovih formacija. Određeni problemi nastaju i kada pokušavate uhvatiti signale. Tako se pojavljuju intermodulacijska izobličenja u prijemnicima. To je posebno pouzdano za različitu radio opremu. Doista, za nju je vrlo relevantno smanjenje razine korisnog signala, kao i pogoršanje njegovog odnosa s bukom. Treba napomenuti da snažne smetnje mogu čak ometati rad na susjednim signalima. U ovom se slučaju govori o prisutnosti unakrsnih izobličenja.

Taj se fenomen javlja u slučajevima kada se signal i radio smetnje ne podudaraju s frekvencijama glavnog i sličnih kanala. Kakva je priroda ovog fenomena? Unakrsna izobličenja pojavljuju se kao poseban rezultat interakcije spektralnih komponenata modulirane smetnje i korisnog signala na nelinearnostima prijemnika. Istodobno se diskriminacija pogoršava, a uz značajne probleme normalan prijem postaje nemoguć.

Sjetite se važnih točaka

Intermodulacijska izobličenja sklona su pretvaranju u modulirani šum. Da biste razumjeli suštinu fenomena, dovoljno je zamisliti situacije kada netko kod kuće želi slušati dobar glazbeni sustav, a ispred prozora je osoba koja u potpunosti upravlja motornom pilom za svoju namjenu. Razina buke ovisit će o spektralnoj gustoći i glasnoći glazbe.

Iako treba napomenuti da u ovom slučaju ne postoji izravna ovisnost. U prisutnosti intermodulacijskih izobličenja izgubit će se uvid i čistoća zvuka. Na niskim razine signala pojedinosti nestaju, a gubi se i karakteristična lakoća. To je posebno problematično za limene glazbe i zborove. Ako je osoba navikla slušati ih uživo, tada kada pokušavate čuti iste pjesme kroz zvučnik, možete ostati jako razočarani.

To je zato što kada se sve pomiješa i reproducira kroz dva zvučnika, izobličenja postaju vrlo očita. Dok ako objekte postavite na različite točke u prostoru, tada će broj problema biti red veličine manji.

Zanimljive studije

Želio bih spomenuti rezultate istraživanja koji se mogu dobiti metodom više frekvencija. Poanta je u tome da se kroz sustav istovremeno prolazi nekoliko signala koji imaju različit ton. U ovom se slučaju odabiru frekvencije kako bi se osiguralo maksimalno odvajanje intermodulacijskih komponenata. To omogućuje preciznije razumijevanje problematičnog područja.

Metoda s više frekvencija omogućila je saznanje da je u mnogim slučajevima ukupan broj fiksnih intermodulacijskih izobličenja četiri puta veći od ukupne vrijednosti koeficijenta nelinearnog izobličenja. Iz toga se izvodi jednostavan zaključak. Naime, ono što se često smatra harmonijskim izobličenjima zapravo se više sastoji od pojava intermodulacijske prirode. U ovom je slučaju vrlo lako objasniti zašto vrijednost koeficijenta loše korelira sa stvarnim zvukom koji se percipira na uho.

Zaključak

To je općenito sve što trebate znati o intermodulacijskim izobličenjima obične osobe. Treba napomenuti da je ova tema vrlo široka i pokriva mnoga područja, čak i prostor! Ali velika količina znanja s kojom se možete upoznati bit će zanimljiva samo specijaliziranim stručnjacima koji se bave ozbiljnim istraživanjima i istraživanjima.