Når du velger forsterkere, monitorer og lignende utstyr, blir en uerfaren person ofte veiledet av indikatorer som effekt og frekvensrespons. Mer kunnskapsrike mennesker er interessert i verdien av koeffisienten for harmoniske presentasjoner. Og bare de mest kunnskapsrike nevner intermodulasjonsforvrengning. Selv om deres skadelige effekt er størst blant alle de som er oppført. I tillegg er de svært vanskelige å måle og definere.
Introduksjon
La oss starte med en definisjon. Når et signal dannet av to frekvenser tilføres inngangen til en forsterker som ikke har en veldig lineær respons, fører dette til generering av harmoniske (overtoner). Dessuten tar ikke bare disse to indikatorene del i dette, men også deres matematiske sum og forskjell. Denne siste kalles intermodulasjonsforvrengning.
Liteneksempel
La oss si at vi har et signal. Den består av to frekvenser - 1000 og 1100 Hz. Dette betyr at signaler med en frekvens på 2100 Hz (1000 + 1100) og 100 Hz (1100-1000) også vil genereres ved forsterkerutgangen. Og disse er bare avledede av førsteordens harmoniske!
Enda et eksempel. Det tas to frekvenser som avviker med en femtedel. På en eller annen måte 1000 Hz og 1500 Hz. I dette tilfellet vil andre ordens harmoniske være 2000 Hz og 3000 Hz, og den tredje - 3000 Hz og 4500 Hz. I forhold til 1000 Hz er verdiene ved 2000 Hz, 3000 Hz og 4500 Hz oktav, duodecim og ingen. Med 1500 Hz er ting litt annerledes. I forhold til det er harmonien av frekvenser ved 2000 Hz, 3000 Hz og 4500 Hz den fjerde, oktav og duodecim.
Det skal bemerkes at de produserte overtonene for begge betraktede frekvenser tilsvarer grunntonene. Dette er imidlertid ikke overraskende gitt at alle musikkinstrumenter produserer naturlige harmoniske når de brukes.
Hva er egenskapene til intermodulasjonsforvrengning?
Deres spesifisitet ligger i det faktum at signaler genereres, hvis frekvenser er summen og forskjellen av overtoner. Det skal bemerkes at kombinasjonene som produseres ikke alltid korrelerer med verdiene til hovedindikatorene. Dessuten, med en kompleks spektral fordeling av resultatene, fører dette ikke bare til en berikelse av den harmoniske strukturen (som er mulig med lavordens overtoner), men begynner også åligner det vanlige tillegget av støy.
Dette gjelder spesielt når du lager eller gjengir et komplekst musikalsk signal. Måling av intermodulasjonsforvrengning innebærer et forsøk på å bestemme graden av ikke-linearitet til systemet. For eksempel, i høyttalere, oppstår lignende effekter på grunn av forskjellige verdier av elastisitet til det bevegelige diffusorsystemet. Dette gjelder også oppførselen til magnetiske felt under forskjellige eksitasjonsforhold. Høyttaleren er forresten et godt eksempel på et system som viser ubalansert oppførsel ved forskjellige volumnivåer.
Dette fører faktisk til at det dukker opp ikke-lineære fenomener ved den akustiske utgangen fra den. Hvis høyttaleren var et system med symmetrisk oppførsel, ville det ikke være noen mulige forutsetninger for at intermodulasjonsforvrengning skulle oppstå. Av dette viser det seg forresten at hvis det er en harmonisk på utgangen av systemet, så må det alltid være en viss ikke-linearitet.
Hvilken mellomkonklusjon kan trekkes av dette?
For å oppsummere det ovenstående, bør det bemerkes at harmonisk forvrengning ikke demonstrerer forekomsten av prosesser som fører til ikke-musikalske systemer. Dessuten kan en direkte sammenligning av ulike enheter med denne parameteren føre til betydelige misoppfatninger om kvaliteten på de genererte signalene.
Et meget talende eksempel er intermodulasjonsforvrengning i forsterkere. Der mener mange at tube har bedre lyd enn transistorer. Selv om sistnevnte genererer en størrelsesorden mindre forvrengning.
Ommåling og forvrengning
Det er allerede klart at intermodulasjonsforvrengning er et problem - ekte og skjult. Hvis oppgaven er å redusere det, må du for dette anstrenge deg og jobbe etter å ha studert det tidligere. Gode resultater ble oppnådd av den russiske elektroakustikeren Alexander Voishvillo. Arbeidene hans anbefales for studier av alle som ønsker å utvide sin egen kunnskap på dette området. Først av alt bør det bemerkes at forvrengninger vises avhengig av generert frekvens.
I dette tilfellet er overskridelse av terskelnivået løst. Dette observeres i de tilfellene når intermodulasjonsforvrengninger av den tredje orden, så vel som den andre, er fikset. Ved enhver gitt frekvens kan nivået av harmoniske bli funnet ved å trekke forvrengningen fra nivået på responsen, som observeres i aksial retning.
Hva er metodene for å måle intermodulasjonsforvrengning?
Teorier om sammenheng og sannsynlighet, samt matematisk statistikk, legges til grunn. De er supplert med spektralanalyse, metoder for å tilnærme ikke-lineære egenskaper og datasimulering av flerveisdiagrammer. Hvis vi snakker om mer spesifikke løsninger, så er disse:
- Datamaskinbasert metode for å analysere og beregne spekteret til utgangssignalet med tilnærming av overføringskarakteristikk ved bruk av Bessel-funksjoner. Den er preget av høy nøyaktighet, som varierer fra 0,1 til 0,2dB.
- Gruppe numerisk-analytiske metoder for modellering av flerveisdiagrammer. På grunn av deres nyhet har de ikke blitt utbredt, men deres levedyktighet er bekreftet av eksperimentelle studier.
- Bruk av en rekke parametere og modeller av parasitt- og hovedlober av polare og spektrale strålingsmønstre. Dette er mye brukt med satellittkommunikasjonssystemer som gir områdeservice.
Dette er ikke alle metoder for å måle intermodulasjonsforvrengning. Radiobanen kan karakteriseres ved tilstedeværelsen av spesifikke egenskaper som må tas i betraktning både når man utfører arbeid og når man løser problemet med å redusere påvirkningen.
Praktiske beskyttelsesløsninger
Det finnes ikke et enkelt universelt svar på denne utfordringen. Se derfor til:
- Hardware-programvare korrigerer for overføringsegenskaper. Den lar deg øke effektiviteten med 10-15%, samtidig som du reduserer energiforbruket med 15-20%. I tillegg økes systembåndbredden med 5%.
- Algorithmer og programmer for teoretisk beregning, som gjør det mulig å kontrollere Raman-spekteret og falsk stråling. De gjør det mulig å oppnå en økning i effektiviteten til overføringsveier med de samme 10-15 %, og reduserer energiforbruket med 15-20 %.
- Bruke en datamaskinbasert metode for å analysere kombinasjonsspekteret ved å bruke tilnærming med Bessel-funksjoner. Denne løsningen lar deg beregne teoretiske indikatorer, kontrollere og redusereparasittiske utslipp i fungerende systemer.
Og en rekke andre. Noe spesifikt velges avhengig av hvilke mål som etterstrebes, samt fokus på aktuelle problemer.
Litt om praktisk arbeid
Hvordan lytter jeg til intermodulasjonsforvrengning for å reagere på det? Hvorfor måle dem i det hele tatt? Det skal bemerkes at dette ikke er en så lett oppgave som det kan virke ved første øyekast. Størrelsen på intermodulasjonsforvrengningsverdier avhenger av frekvensområdet til signalet, dets absolutte nivå, kompleksitet, forholdet mellom topp- og gjennomsnittsverdien, på bølgeformen, interaksjonen mellom de nevnte faktorene og en rekke andre årsaker. Derfor er det vanskelig å måle verdier. Tross alt er det prosesser der noen frekvenser påvirker genereringen av andre. Og antallet variasjoner, rent teoretisk, kan nærme seg uendelig.
En viktig rolle i vurderingen spilles av koeffisienten for intermodulasjonsforvrengning. Det er en indikator på den pågående harmoniske forvrengningen til forsterkeren. Intermodulasjonsforvrengningsfaktoren brukes til å vise hvor mye av hovedsignalet som består av ytterligere generasjoner. Det antas at verdien av denne indikatoren ikke kan overstige 1%. Jo mindre den er, desto større er lydkvaliteten preget av kilden. Avanserte forsterkere har forhold som er hundredeler av en prosent eller enda mindre.
Ikke bare enkeltkilder
Forekomsten av forvrengning er ikke begrenset til énpunktet for deres dannelse. Visse problemer oppstår når man prøver å fange signaler. Dette er hvordan intermodulasjonsforvrengning vises i mottakere. Dette gjelder spesielt for diverse radioutstyr. Tross alt er det veldig relevant for det å redusere nivået på det nyttige signalet, samt forringelsen av forholdet med støy. Det skal bemerkes at kraftig interferens til og med kan forstyrre arbeidet med nabosignaler. I dette tilfellet snakker de om tilstedeværelsen av krysstale.
Dette fenomenet oppstår når signalet og radiointerferensen ikke samsvarer med frekvensene til hovedkanalene og lignende kanaler. Hva er arten av dette fenomenet? Crosstalk manifesterer seg som et spesielt resultat av samspillet mellom de spektrale komponentene til den modulerte interferensen og det nyttige signalet på mottakerens ikke-lineariteter. Skillet blir dårligere, og ved betydelige problemer blir norm alt mottak umulig.
Husk viktige øyeblikk
Intermodulasjonsforvrengning har en tendens til å bli til modulert støy. For å forstå essensen av fenomenet, er det nok å forestille seg situasjoner når noen vil lytte til et godt musikksystem hjemme, og utenfor vinduet er det en person som fullt ut bruker en motorsag for det tiltenkte formålet. Støynivået vil avhenge av spektr altettheten og lydstyrken til musikken.
Selv om det skal bemerkes at det ikke er noen direkte sammenheng i denne saken. I nærvær av intermodulasjonsforvrengning vil innsikt og klarhet i lyden gå tapt. Ved lave signalnivåer går detaljer tapt, og også taptkarakteristisk letthet. Dette er spesielt problematisk for brassband og kor. Hvis en person er vant til å høre på dem live, kan du bli veldig skuffet når du prøver å høre de samme sangene gjennom høyttaleren.
Dette er fordi når alt mikses og spilles gjennom to høyttalere, blir forvrengningen veldig tydelig. Mens hvis du plasserer objekter på forskjellige punkter i rommet, vil antallet problemer være en størrelsesorden mindre.
Interessant forskning
Jeg vil nevne forskningsresultatene som kan oppnås ved multifrekvensmetoden. Det er en essens at flere signaler sendes gjennom systemet samtidig, som har en annen tone. I dette tilfellet velges frekvensene basert på det faktum at for å sikre maksimal separasjon av intermodulasjonskomponentene. Dette lar deg forstå problemområdet mer nøyaktig.
Multi-frekvensmetoden gjorde det mulig å finne ut at i mange tilfeller overskrider den totale mengden av registrert intermodulasjonsforvrengning den totale verdien av den ikke-lineære forvrengningsfaktoren med fire ganger. Av dette trekkes en enkel konklusjon. Det som ofte regnes som harmonisk forvrengning, består nemlig i større grad av fenomener av intermodulasjonskarakter. I dette tilfellet er det veldig enkelt å forklare hvorfor verdien av koeffisienten ikke korrelerer godt med den virkelige lyden, som oppfattes av øret.
Konklusjon
Det er i grunnen alt du trenger å vite om intermodulasjonsforvrengning for den gjennomsnittlige personen. Det skal bemerkes at dette emnet er veldig bredt og dekker mange områder, til og med plass! Men den store mengden kunnskap du kan sette deg inn i vil kun være av interesse for spesialiserte spesialister som er engasjert i seriøs forskning og forskning.
