Intermodulációs torzulások: a redukció fogalma, mérési jellemzői és módszerei

Egy tapasztalatlan személy az erősítők, monitorok és hasonló berendezések kiválasztásakor gyakran olyan indikátorok vezérlik, mint a teljesítmény és az amplitúdó-frekvencia válasz. Több hozzáértő ember érdekli a harmonikus reprezentációk együtthatójának értékét. És csak a legismertebbek említik az intermodulációs torzulásokat. Bár ezek káros hatásai a legelterjedtebbek ezek közül. Ezenkívül nagyon nehéz mérni és meghatározni.

Bevezető információk

Kezdetben kezdjük a definícióval. Ha két frekvenciából kialakított jelet táplálunk egy olyan erősítő bemenetére, amely nem rendelkezik nagyon lineáris jellemzővel, ez harmonikusok (felhangok)létrehozásához vezet. Sőt, nemcsak ez a két mutató vesz részt ebben, hanem matematikai összegük és különbségük is. Ez utóbbit intermodulációs torzításnak nevezik.

Egy kis példa

Tegyük fel, hogy van egy jelünk. Két frekvenciából áll – 1000 és 1100 Hz. Ez azt jelenti, hogy az erősítő kimenetén 2100 Hz (1000+1100) és 100 Hz (1100-1000) frekvenciájú jelek is generálódnak. Ezek pedig csak elsőrendű harmonikus származékok!

Egy másik példa. Két frekvenciát veszünk, amelyek ötödével különböznek egymástól. Valahogy 1000 Hz és 1500 Hz. Ebben az esetben a másodrendű harmonikusok 2000 Hz és 3000 Hz, a harmadik pedig 3000 Hz és 4500 Hz. 1000 Hz-hez viszonyítva a 2000 Hz, 3000 Hz és 4500 Hz értékek oktáv, duodecimális és nem. 1500 Hz esetén a helyzet kissé más. Ezzel kapcsolatban a 2000 Hz, 3000 Hz és 4500 Hz frekvenciák harmonikusa egy kvart, oktáv és duodecimális.

Meg kell jegyezni, hogy mindkét frekvencia előállított felhangjai korrelálnak a fő hangokkal. Ez azonban nem meglepő, tekintve, hogy minden hangszerek , ha használják, hozzon létre természetes harmonikusokat.

Melyek az intermodulációs torzítás jellemzői?

Sajátosságuk abban rejlik, hogy olyan jeleket generálnak, amelyek frekvenciái a felhangok összege és különbsége. Meg kell jegyezni, hogy az előállított kombinációk nem mindig korrelálnak a fő mutatók értékeivel. Sőt, az eredmények komplex spektrális eloszlásával ez nemcsak a harmonikus szerkezet dúsulásához vezet (amint az alacsonyabb rendű felhangokkal lehetséges), hanem a zaj szokásos hozzáadásához is hasonlít.

Ez különösen igaz komplex zenei jel létrehozásakor vagy lejátszásakor. Az intermodulációs torzulások mérése azt jelenti, hogy megpróbáljuk meghatározni a rendszer nemlinearitásának mértékét. Például a hangszórókban hasonló hatások fordulnak elő a mozgatható diffúzor rendszer rugalmasságának különböző értékei miatt. Ez vonatkozik a mágneses mezők viselkedésére is különböző gerjesztési körülmények között. Egyébként a hangszóró jó példa egy olyan rendszerre, amely aszimmetrikus viselkedést mutat különböző hangerőszinteken.

Valójában ez nemlineáris jelenségek megjelenéséhez vezet az akusztikai kimeneten. Ha a hangszóró szimmetrikus viselkedésű rendszer lenne, akkor az intermodulációs torzítás bekövetkezésének nem lenne lehetséges előfeltétele. Ebből egyébként kiderül, hogy ha a rendszer kimenetén harmonikus van, akkor mindig bizonyos nemlinearitásnak kell lennie.

Milyen közbenső következtetést lehet levonni ebből?

Összefoglalva a fentieket, meg kell jegyezni, hogy a harmonikus torzulások nem bizonyítják a rendszerek nem zeneiségéhez vezető folyamatok megjelenését. Ezenkívül a különböző eszközök közvetlen összehasonlítása ezzel a paraméterrel jelentős tévhitekhez vezethet a generált jelek minőségével kapcsolatban.

Az egyik nagyon szemléltető példa az erősítők intermodulációs torzítása. Ott sokan úgy vélik, hogy a csőcsövek jobb hangzásúak, mint a tranzisztorok. Bár ez utóbbi nagyságrenddel kevesebb torzítást eredményez.

A mérésről és a torzításról

Már világos, hogy az intermodulációs torzulások problémát jelentenek-valósak, ugyanakkor rejtve vannak. Ha van egy feladat, hogy csökkentse azt, akkor ehhez keményen kell dolgoznia, miután korábban tanulmányozta. Jó eredményeket ért el az orosz Elektroakusztikus Alexander Voishvillo. Munkáit mindenkinek ajánljuk, aki saját tudását kívánja bővíteni ezen a területen. Először is meg kell jegyezni, hogy a torzulások a generált frekvenciától függően nyilvánulnak meg.

Ugyanakkor a küszöbérték túllépését rögzítik. Ez akkor figyelhető meg, amikor a harmadik rend intermodulációs torzulásait rögzítik, valamint a második. Bármely adott frekvencián a harmonikus szint megtalálható úgy, hogy kivonjuk a torzítást a válaszszintből, amelyet tengelyirányban figyelünk meg.

Milyen módszerek vannak az intermodulációs torzulások mérésére?

A kommunikációs és valószínűségi elméletek, valamint a matematikai statisztikák alapul szolgálnak. Ezeket a spektrális analízis, a nemlineáris jellemzők közelítésének módszerei és a többutas diagramok számítógépes modellezése egészíti ki. Ha konkrétabb megoldásokról beszélünk, akkor ez:

1. A kimeneti jel spektrumának számítógép-orientált elemzési és számítási módszere az átviteli jellemzők Bessel-függvények segítségével történő közelítésével. Nagy pontosság jellemzi, amely 0,1 között mozog...0, 2 dB.
2. Numerikus és analitikai módszerek csoportja a többutas diagramok modellezéséhez. Újdonságuk miatt nem terjedtek el széles körben, de kapacitásukat kísérleti tanulmányok is megerősítették.
3. A poláris és spektrális sugárzási minták parazita és fő lebenyeinek paramétereinek és modelljeinek felhasználásával. Ezt széles körben használják munka közben műholdas kommunikációs rendszerekkel, amelyekhez zónás szolgáltatást nyújtanak.

Ezek nem minden módszer az intermodulációs torzítás mérésére. A rádióútvonalat olyan sajátosságok jelenléte jellemezheti, amelyeket figyelembe kell venni mind a munka során, mind a befolyás csökkentésének problémájának megoldásakor.

Gyakorlati védelmi megoldások

Erre a kihívásra nincs egyetlen egyetemes válasz. Ezért fordulnak:

1. Az átviteli jellemzők szoftver-és hardverjavítója. Ez lehetővé teszi a hatékonyság 10-15% - kal történő növelését, miközben 15-20% - kal csökkenti az energiafogyasztást %. Ezenkívül a rendszer átviteli kapacitása 5% - kal nő %.
2. Algoritmusok és programok elméleti számítás, amely lehetővé teszi, hogy ellenőrizzék a kombináció spektrum és parazita sugárzás. Lehetővé teszik az átviteli utak hatékonyságának azonos 10-15% - kal történő növekedését, csökkentve az energiafogyasztást 15-20% - kal %.
3. Számítógép-orientált módszer alkalmazása a kombinációs spektrum elemzésére Bessel-függvények közelítésével. Ez a megoldás lehetővé teszi az elméleti mutatók kiszámítását, a parazita sugárzás szabályozását és csökkentését a működő rendszerekben.

Csakúgy, mint számos más. Valami konkrétat választanak ki attól függően, hogy milyen célokat követnek, valamint a jelenlegi problémákra összpontosítanak.

Egy kicsit a gyakorlati munkáról

Hogyan lehet meghallgatni az intermodulációs torzulásokat annak érdekében, hogy reagáljanak rájuk? Miért mérje meg őket egyáltalán? Meg kell jegyezni, hogy ez nem olyan egyszerű kérdés, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Az intermodulációs torzítási értékek nagysága függ a jel frekvenciatartományától, abszolút szintjétől, összetettségétől, a csúcs-és átlagértékek arányától, a hullámformától, az említett tényezők közötti kölcsönhatástól és számos más okból. Ezért nehéz mérni az értékeket. Végül is vannak olyan folyamatok, ahol egyes frekvenciák befolyásolják mások generációját. A variációk száma pedig tisztán elméletileg megközelítheti a végtelent.

Az értékelésben fontos szerepet játszik az intermodulációs torzítás együtthatója. Ez az erősítő folyamatos nemlineáris torzulásának mutatója. Az intermodulációs torzítási együtthatót használják annak megjelenítésére, hogy a fő jel melyik része további generáció. Úgy véljük, hogy ennek a mutatónak az értéke nem haladhatja meg az 1-et %. Minél kisebb, annál hűségesebb a hang a forrás. A csúcskategóriás erősítők olyan együtthatóval büszkélkedhetnek, amely egyenlő egy százalék századával vagy még kevesebbel.

Nem csak egyetlen forrás

A torzulások előfordulása nem korlátozódik a kialakulásuk egy pontjára. Bizonyos problémák merülnek fel a jelek fogásakor is. Így jelennek meg az intermodulációs torzulások a vevőkben. Ez különösen igaz a különféle rádióberendezésekre. Végül is nagyon fontos, hogy csökkentse a hasznos jel szintjét, valamint rontja annak arányát a zajjal. Meg kell jegyezni, hogy az erős interferencia akár a szomszédos jelekkel való munkát is zavarhatja. Ebben az esetben a kereszttorzulások jelenlétéről beszélnek.

Ez a jelenség akkor fordul elő, amikor a jel és a rádióinterferencia nem esik egybe a fő és hasonló csatornák frekvenciáival. Mi a természete ennek a jelenségnek? A kereszttorzítás a modulált interferencia spektrális komponenseinek kölcsönhatásának, valamint a vevő nemlinearitásaira vonatkozó hasznos jelnek a sajátos eredményeként nyilvánul meg. Ugyanakkor a megkülönböztető képesség romlik, jelentős problémák esetén a normál vétel lehetetlenné válik.

Ne feledje a fontos pontokat

Az intermodulációs torzítás általában Modulált zajgá alakul. Ahhoz, hogy megértsük a jelenség lényegét, elegendő elképzelni egy olyan helyzetet, amikor valaki otthon szeretne hallgatni egy jó zenei rendszert, és van egy személy az ablakon kívül, aki teljesen láncfűrészt használ a rendeltetésének megfelelően. A zajszint a zene spektrális sűrűségétől és hangerejétől függ.

Bár meg kell jegyezni, hogy ebben az esetben nincs közvetlen függőség. Az intermodulációs torzulások jelenlétében a hang betekintése és tisztasága elvész. Alacsony jelszintek , a részlet eltűnik, valamint a jellegzetes könnyedség elvész. Ez különösen problematikus a fúvószenekarok és kórusok számára. Ha egy személy hozzászokott ahhoz, hogy élőben hallgassa őket, akkor amikor ugyanazokat a kompozíciókat próbálja hallani egy hangszórón keresztül, nagyon csalódott lehet.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy amikor mindent összekevernek és két akusztikus rendszeren keresztül játszanak, a torzítás nagyon nyilvánvalóvá válik. Míg ha tárgyakat helyez el a tér különböző pontjain, a problémák száma nagyságrenddel kisebb lesz.

Érdekes kutatás

Szeretném megemlíteni a kutatás eredményeit, amelyeket a többfrekvenciás módszerrel lehet elérni. Van egy lényeg abban a tényben, hogy egyszerre több jel is áthalad a rendszeren, amelyek eltérő hangszínnel rendelkeznek. Ugyanakkor a frekvenciákat úgy választják meg, hogy biztosítsák az intermodulációs komponensek maximális elválasztását. Ez lehetővé teszi a problémás terület pontosabb megértését.

A többfrekvenciás módszer lehetővé tette számunkra, hogy megtudjuk, hogy sok esetben a rögzített intermodulációs torzulások száma négyszer meghaladja a nemlineáris torzítási együttható összértékét. Ebből egy egyszerű következtetés vonható le. Nevezetesen, amit gyakran harmonikus torzításnak tekintünk, valójában többnyire intermodulációs jellegű jelenségekből áll. Ebben az esetben nagyon könnyű megmagyarázni, hogy az együttható értéke miért nem korrelál jól a fül által érzékelt valódi hanggal.

Következtetés

Ez alapvetően minden, amit egy hétköznapi embernek tudnia kell az intermodulációs torzulásokról. Meg kell jegyezni, hogy ez a téma nagyon tág, számos területre kiterjed, még a térre is! De a nagy mennyiségű tudás, amellyel megismerkedhet, csak olyan szakemberek számára lesz érdekes, akik komoly kutatással foglalkoznak.