Wybierając wzmacniacze, monitory i podobny sprzęt, osoba niedoświadczona często kieruje się takimi wskaźnikami, jak moc i pasmo przenoszenia. Bardziej doświadczeni ludzie są zainteresowani wartością współczynnika prezentacji harmonicznych. I tylko najbardziej znający się na rzeczy wspominają o zniekształceniach intermodulacyjnych. Chociaż ich szkodliwy wpływ jest największy spośród wszystkich wymienionych. Ponadto są bardzo trudne do zmierzenia i zdefiniowania.
Wprowadzenie
Na początku zacznijmy od definicji. Kiedy sygnał utworzony z dwóch częstotliwości jest podawany na wejście wzmacniacza, który nie ma bardzo liniowej odpowiedzi, prowadzi to do generowania harmonicznych (awertonów). Co więcej, biorą w tym udział nie tylko te dwa wskaźniki, ale także ich matematyczna suma i różnica. To ostatnie nazywa się zniekształceniem intermodulacyjnym.
Małyprzykład
Powiedzmy, że mamy sygnał. Składa się z dwóch częstotliwości - 1000 i 1100 Hz. Oznacza to, że na wyjściu wzmacniacza będą również generowane sygnały o częstotliwości 2100 Hz (1000 + 1100) oraz 100 Hz (1100-1000). A to są tylko pochodne harmonicznych pierwszego rzędu!
Jeszcze jeden przykład. Przyjmuje się dwie częstotliwości różniące się o jedną piątą. Jakoś 1000 Hz i 1500 Hz. W tym przypadku harmoniczne drugiego rzędu będą wynosić 2000 Hz i 3000 Hz, a trzecie - 3000 Hz i 4500 Hz. W stosunku do 1000 Hz, wartości przy 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz to oktawa, dudecym i brak. Przy 1500 Hz sytuacja wygląda trochę inaczej. W związku z tym harmoniczna o częstotliwościach 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz to kwarta, oktawa i duodecym.
Należy zauważyć, że generowane alikwoty obu rozważanych częstotliwości odpowiadają tonom podstawowym. Nie jest to jednak zaskakujące, biorąc pod uwagę, że wszystkie instrumenty muzyczne wytwarzają naturalne harmoniczne, gdy są używane.
Jakie są cechy zniekształceń intermodulacyjnych?
Ich specyfika polega na tym, że generowane są sygnały, których częstotliwości są sumą i różnicą alikwotów. Należy zauważyć, że produkowane kombinacje nie zawsze korelują z wartościami głównych wskaźników. Co więcej, przy złożonym rozkładzie widmowym wyników nie tylko nie prowadzi to do wzbogacenia struktury harmonicznej (jak to jest możliwe przy alikwotach niższego rzędu), ale także zaczynaprzypominają zwykły dodatek szumu.
Dotyczy to zwłaszcza tworzenia lub odtwarzania złożonego sygnału muzycznego. Pomiar zniekształceń intermodulacyjnych implikuje próbę określenia stopnia nieliniowości układu. Np. w głośnikach podobne efekty powstają ze względu na różne wartości sprężystości ruchomego układu dyfuzorów. Dotyczy to również zachowania pól magnetycznych w różnych warunkach wzbudzenia. Nawiasem mówiąc, głośnik jest dobrym przykładem systemu, który wykazuje niezrównoważone zachowanie przy różnych poziomach głośności.
Właściwie prowadzi to do pojawienia się zjawisk nieliniowych na wyjściu akustycznym. Gdyby głośnik był systemem zachowującym się symetrycznie, nie byłoby żadnych warunków wstępnych do wystąpienia zniekształceń intermodulacyjnych. Z tego, nawiasem mówiąc, okazuje się, że jeśli na wyjściu układu jest harmoniczna, to zawsze musi istnieć pewna nieliniowość.
Jaki pośredni wniosek można z tego wyciągnąć?
Podsumowując powyższe, należy zauważyć, że zniekształcenia harmoniczne nie świadczą o występowaniu procesów prowadzących do systemów niemuzycznych. Co więcej, bezpośrednie porównanie różnych urządzeń według tego parametru może prowadzić do poważnych nieporozumień co do jakości generowanych sygnałów.
Jeden bardzo wymowny przykład to zniekształcenia intermodulacyjne we wzmacniaczach. Tam wielu uważa, że lampowe brzmią lepiej niż tranzystorowe. Chociaż te ostatnie generują o rząd wielkości mniej zniekształceń.
Informacjepomiar i zniekształcenia
Już jest jasne, że zniekształcenia intermodulacyjne są problemem – rzeczywistym i ukrytym. Jeśli zadaniem jest jego zmniejszenie, to w tym celu musisz się wysilić i pracować, po uprzednim przestudiowaniu tego. Dobre wyniki osiągnął rosyjski elektroakustyk Alexander Voishvillo. Jego prace polecane są do studiowania każdemu, kto chce poszerzyć swoją wiedzę w tym zakresie. Przede wszystkim należy zauważyć, że zniekształcenia pojawiają się w zależności od generowanej częstotliwości.
W tym przypadku przekroczenie poziomu progowego jest ustalone. Jest to obserwowane w tych przypadkach, gdy zniekształcenia intermodulacyjne trzeciego rzędu, a także drugiego, są stałe. Przy dowolnej częstotliwości poziom harmonicznych można znaleźć odejmując zniekształcenie od poziomu odpowiedzi, która jest obserwowana w kierunku osiowym.
Jakie są metody pomiaru zniekształceń intermodulacyjnych?
Podstawą są teorie związku i prawdopodobieństwa oraz statystyki matematyczne. Uzupełniają je analiza spektralna, metody aproksymacji charakterystyk nieliniowych oraz komputerowa symulacja wykresów wielodrogowych. Jeśli mówimy o bardziej szczegółowych rozwiązaniach, to są to:
- Komputerowa metoda analizy i obliczania widma sygnału wyjściowego z aproksymacją charakterystyk przenoszenia za pomocą funkcji Bessela. Charakteryzuje się dużą dokładnością, która waha się od 0,1 do 0,2dB.
- Grupa metod numerycznych-analitycznych do modelowania diagramów wielościeżkowych. Ze względu na swoją nowość nie rozpowszechniły się, ale ich żywotność została potwierdzona badaniami eksperymentalnymi.
- Korzystanie z tablicy parametrów i modeli pasożytniczych i głównych płatów polarnych i widmowych wzorów promieniowania. Jest to szeroko stosowane w systemach komunikacji satelitarnej, które zapewniają usługi obszarowe.
To nie są wszystkie metody pomiaru zniekształceń intermodulacyjnych. Ścieżka radiowa może charakteryzować się obecnością specyficznych cech, które należy wziąć pod uwagę zarówno przy prowadzeniu prac, jak i przy rozwiązywaniu problemu ograniczenia wpływu.
Praktyczne rozwiązania ochronne
Nie ma jednej uniwersalnej odpowiedzi na to wyzwanie. Dlatego zapoznaj się z:
- Sprzętowo-programowy korektor charakterystyk przenoszenia. Pozwala zwiększyć wydajność o 10-15%, jednocześnie zmniejszając zużycie energii o 15-20%. Ponadto przepustowość systemu została zwiększona o 5%.
- Algorytmy i programy obliczeń teoretycznych, pozwalające kontrolować widmo Ramana i promieniowanie fałszywe. Pozwalają uzyskać wzrost sprawności torów transmisyjnych o te same 10-15%, zmniejszając zużycie energii o 15-20%.
- Korzystanie z metody komputerowej do analizy widma kombinacyjnego przy użyciu aproksymacji funkcjami Bessela. Takie rozwiązanie pozwala na obliczenie wskaźników teoretycznych, kontrolę i redukcjęemisje pasożytnicze w funkcjonujących systemach.
I wiele innych. W zależności od tego, jakie cele są realizowane, a także od skupienia się na bieżących problemach, dobiera się coś konkretnego.
Trochę o praktycznej pracy
Jak słuchać zniekształceń intermodulacyjnych, aby na nie zareagować? Po co je w ogóle mierzyć? Należy zauważyć, że nie jest to tak łatwe zadanie, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Wielkość wartości zniekształceń intermodulacyjnych zależy od zakresu częstotliwości sygnału, jego poziomu bezwzględnego, złożoności, stosunku wartości szczytowej do średniej, przebiegu, interakcji między wymienionymi czynnikami oraz szeregu innych przyczyn. Dlatego trudno jest zmierzyć wartości. W końcu istnieją procesy, w których niektóre częstotliwości wpływają na generowanie innych. A liczba wariacji, czysto teoretycznie, może zbliżać się do nieskończoności.
Ważną rolę w ocenie odgrywa współczynnik zniekształceń intermodulacyjnych. Jest wskaźnikiem zachodzących zniekształceń harmonicznych wzmacniacza. Współczynnik zniekształceń intermodulacyjnych służy do pokazania, jaka część głównego sygnału składa się z dodatkowych generacji. Uważa się, że wartość tego wskaźnika nie może przekroczyć 1%. Im jest mniejszy, tym większą wierność dźwięku charakteryzuje źródło. Wzmacniacze z najwyższej półki mogą pochwalić się współczynnikami, które wynoszą setne procenta lub nawet mniej.
Nie tylko pojedyncze źródła
Występowanie zniekształceń nie ogranicza się do jednegopunkt ich powstania. Podczas próby wyłapania sygnałów pojawiają się pewne problemy. Tak w odbiornikach pojawiają się zniekształcenia intermodulacyjne. Dotyczy to zwłaszcza różnych urządzeń radiowych. W końcu bardzo istotne jest dla niego obniżenie poziomu sygnału użytecznego, a także pogorszenie jego stosunku do szumu. Należy zauważyć, że silne zakłócenia mogą nawet zakłócać pracę na sąsiednich sygnałach. W tym przypadku mówią o obecności przesłuchu.
Zjawisko to występuje, gdy sygnał i zakłócenia radiowe nie pasują do częstotliwości kanału głównego i podobnych. Jaka jest natura tego zjawiska? Przesłuch objawia się jako szczególny wynik interakcji składowych widmowych modulowanych zakłóceń i użytecznego sygnału na nieliniowości odbiornika. Rozróżnienie pogarsza się, a w przypadku znaczących problemów normalny odbiór staje się niemożliwy.
Pamiętaj ważne chwile
Zniekształcenia intermodulacyjne mają tendencję do przekształcania się w modulowany szum. Aby zrozumieć istotę zjawiska, wystarczy wyobrazić sobie sytuacje, kiedy ktoś chce w domu posłuchać dobrego systemu muzycznego, a za oknem jest osoba, która w pełni włada piłą łańcuchową zgodnie z jej przeznaczeniem. Poziom hałasu będzie zależał od gęstości widmowej i głośności muzyki.
Chociaż należy zauważyć, że w tym przypadku nie ma bezpośredniego związku. W obecności zniekształceń intermodulacyjnych utracona zostanie wgląd i czystość dźwięku. Przy niskich poziomach sygnału szczegóły są tracone, a także traconecharakterystyczna lekkość. Jest to szczególnie problematyczne dla orkiestr dętych i chórów. Jeśli ktoś jest przyzwyczajony do słuchania ich na żywo, to próbując usłyszeć te same piosenki przez głośnik, możesz być bardzo rozczarowany.
Dzieje się tak, ponieważ kiedy wszystko jest miksowane i odtwarzane przez dwa głośniki, zniekształcenia stają się bardzo oczywiste. Natomiast jeśli umieścisz obiekty w różnych punktach przestrzeni, liczba problemów będzie o rząd wielkości mniejsza.
Ciekawe badania
Chciałbym wspomnieć o wynikach badań, które można uzyskać metodą wieloczęstotliwościową. Istotą jest to, że przez system przechodzi jednocześnie kilka sygnałów, które mają inny ton. W tym przypadku częstotliwości są dobierane w oparciu o fakt, aby zapewnić maksymalną separację składowych intermodulacji. Pozwala to dokładniej zrozumieć obszar problemu.
Metoda wieloczęstotliwościowa pozwoliła stwierdzić, że w wielu przypadkach suma zarejestrowanych zniekształceń intermodulacyjnych czterokrotnie przekracza całkowitą wartość współczynnika zniekształceń nieliniowych. Z tego wyciąga się prosty wniosek. Mianowicie to, co często uważane jest za zniekształcenia harmoniczne, w rzeczywistości w większym stopniu składa się ze zjawisk o charakterze intermodulacyjnym. W tym przypadku bardzo łatwo wytłumaczyć, dlaczego wartość współczynnika nie koreluje dobrze z dźwiękiem rzeczywistym, który jest odbierany przez ucho.
Wniosek
To w zasadzie wszystko, co musisz wiedzieć o zniekształceniach intermodulacyjnych dla przeciętnego człowieka. Należy zauważyć, że temat ten jest bardzo szeroki i obejmuje wiele obszarów, nawet przestrzeni! Ale duża ilość wiedzy, z którą możesz się zapoznać, zainteresuje tylko wyspecjalizowanych specjalistów, którzy zajmują się poważnymi badaniami i badaniami.
