Erősítők, monitorok és hasonló berendezések kiválasztásakor a tapasztalatlan személyt gyakran olyan mutatók vezérlik, mint a teljesítmény és a frekvenciamenet. A hozzáértőbb embereket érdekli a harmonikus prezentációk együtthatójának értéke. És csak a legtudatosabbak említik az intermodulációs torzítást. Bár káros hatásuk a legnagyobb a felsoroltak közül. Ráadásul nagyon nehéz mérni és meghatározni.
Bevezetés
Először is kezdjük egy meghatározással. Ha egy nem túl lineáris válaszú erősítő bemenetére két frekvenciából képzett jelet vezetünk, az harmonikusok (felhangok) keletkezéséhez vezet. Ráadásul ebben nemcsak ez a két mutató vesz részt, hanem matematikai összegük és különbségük is. Ezt az utóbbit intermodulációs torzításnak nevezik.
Kicsipélda
Tegyük fel, hogy van jelünk. Két frekvenciából áll - 1000 és 1100 Hz. Ez azt jelenti, hogy 2100 Hz (1000 + 1100) és 100 Hz (1100-1000) frekvenciájú jelek is generálódnak az erősítő kimenetén. És ezek csak az elsőrendű harmonikusok származékai!
Még egy példa. Két olyan frekvenciát veszünk fel, 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, duodecim és egyik sem. 1500 Hz-nél a dolgok egy kicsit másképp működnek. Ehhez képest a 2000 Hz-es, 3000 Hz-es és 4500 Hz-es frekvenciák harmonikusa a negyedik, oktáv és duodecim.
Megjegyzendő, hogy mindkét figyelembe vett frekvencia előállított felhangjai megfelelnek az alaphangoknak. Ez azonban nem meglepő, tekintve, hogy minden hangszer természetes harmonikusokat produkál használat közben.
Milyen jellemzői vannak az intermodulációs torzításnak?
Speciálisuk abban rejlik, hogy olyan jelek jönnek létre, amelyek frekvenciája a felhangok összege és különbsége. Meg kell jegyezni, hogy az előállított kombinációk nem mindig korrelálnak a fő mutatók értékeivel. Ráadásul az eredmények összetett spektrális eloszlása esetén ez nemcsak nem vezet a harmonikus szerkezet gazdagodásához (ahogy az alacsony rendű felhangoknál lehetséges), hanemhasonlít a szokásos zajhoz.
Ez különösen igaz összetett zenei jel létrehozásakor vagy reprodukálásakor. Az intermodulációs torzítás mérése magában foglalja a rendszer nemlinearitási fokának meghatározására irányuló kísérletet. Például a hangszórókban hasonló hatások keletkeznek a mozgatható diffúzorrendszer rugalmassági értékei miatt. Ez vonatkozik a mágneses terek viselkedésére is különböző gerjesztési körülmények között. Mellesleg, a hangszóró jó példa egy olyan rendszerre, amely különböző hangerőszinteken kiegyensúlyozatlan viselkedést mutat.
Valójában ez nemlineáris jelenségek megjelenéséhez vezet az akusztikus kimeneten. Ha a hangszóró szimmetrikus viselkedésű rendszer lenne, akkor nem lennének előfeltételei az intermodulációs torzításnak. Ebből egyébként kiderül, hogy ha a rendszer kimenetén felharmonikus van, akkor egy bizonyos nemlinearitásnak mindig kell lennie.
Milyen köztes következtetés vonható le ebből?
A fentieket összegezve meg kell jegyezni, hogy a harmonikus torzítás nem mutatja a nem zenei rendszerekhez vezető folyamatok előfordulását. Ezen túlmenően a különböző eszközök közvetlen összehasonlítása ezzel a paraméterrel jelentős tévhitekhez vezethet a generált jelek minőségével kapcsolatban.
Az egyik nagyon beszédes példa az intermodulációs torzítás az erősítőkben. Ott sokan azt hiszik, hogy a csöveseknek jobb a hangjuk, mint a tranzisztorosoknak. Bár az utóbbi egy nagyságrenddel kevesebb torzítást generál.
Körülbelülmérés és torzítás
Az már világos, hogy az intermodulációs torzítás valódi és rejtett probléma. Ha a feladat a csökkentése, akkor ehhez meg kell erőltetnie és dolgoznia, miután korábban tanulmányozta. Jó eredményeket ért el Alexander Voishvillo orosz elektroakusztikus. Munkáit tanulmányozásra ajánljuk mindazoknak, akik e téren szeretnék saját ismereteiket bővíteni. Először is meg kell jegyezni, hogy a torzítások a generált frekvenciától függően jelennek meg.
Ebben az esetben a küszöbérték túllépése rögzített. Ez azokban az esetekben figyelhető meg, amikor a harmadik és a második rendű intermodulációs torzulások rögzítve vannak. Bármely frekvencián a felharmonikusok szintje úgy határozható meg, hogy levonjuk a torzítást a tengelyirányban észlelt válasz szintjéből.
Milyen módszerek vannak az intermodulációs torzítás mérésére?
Az összefüggés- és valószínűségelméletek, valamint a matematikai statisztikák alapulnak. Kiegészülnek spektrális elemzéssel, nemlineáris jellemzők közelítésének módszereivel és többutas diagramok számítógépes szimulációjával. Ha konkrétabb megoldásokról beszélünk, akkor ezek a következők:
- Számítógép alapú módszer a kimeneti jel spektrumának elemzésére és kiszámítására az átviteli jellemzők Bessel-függvények segítségével történő közelítésével. Nagy pontosság jellemzi, amely 0,1 és 0,2 között mozogdB.
- Numerikus-analitikai módszerek csoportja többutas diagramok modellezésére. Újdonságuk miatt nem terjedtek el széles körben, de életképességüket kísérleti vizsgálatok igazolták.
- A poláris és spektrális sugárzási minták parazita- és főlebenyeinek számos paramétere és modellje. Ezt széles körben használják olyan műholdas kommunikációs rendszerekben, amelyek területi szolgáltatást nyújtanak.
Ez nem minden módszer az intermodulációs torzítás mérésére. A rádióút olyan sajátosságok jelenlétével jellemezhető, amelyeket mind a munkavégzés során, mind a hatáscsökkentési probléma megoldása során figyelembe kell venni.
Gyakorlati védelmi megoldások
E kihívásra nincs egyetlen univerzális válasz. Ezért lásd:
- Az átviteli jellemzők hardveres-szoftveres javítója. Lehetővé teszi a hatásfok 10-15%-os növelését, miközben 15-20%-kal csökkenti az energiafogyasztást. Ezenkívül a rendszer sávszélessége 5%-kal nő.
- Elméleti számítási algoritmusok és programok, amelyek lehetővé teszik a Raman-spektrum és a hamis sugárzás szabályozását. Lehetővé teszik az átviteli utak hatékonyságának ugyanazon 10-15%-os növelését, 15-20%-os energiafogyasztás csökkentését.
- Számítógépes módszer használata a kombinációs spektrum elemzésére Bessel-függvények közelítésével. Ez a megoldás lehetővé teszi az elméleti mutatók kiszámítását, ellenőrzését és csökkentésétparazita kibocsátás működő rendszerekben.
És még sok más. Valami konkrétat választunk ki attól függően, hogy milyen célokat követünk, valamint az aktuális problémákra összpontosítunk.
Egy kicsit a gyakorlati munkáról
Hogyan figyeljük meg az intermodulációs torzítást, hogy reagáljunk rá? Egyáltalán minek mérni őket? Meg kell jegyezni, hogy ez nem olyan egyszerű feladat, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Az intermodulációs torzítási értékek nagysága a jel frekvenciatartományától, abszolút szintjétől, összetettségétől, a csúcs és az átlagos érték arányától, a hullámformától, az említett tényezők közötti kölcsönhatástól és számos egyéb okból függ. Ezért nehéz az értékeket mérni. Hiszen vannak olyan folyamatok, ahol egyes frekvenciák befolyásolják mások generálását. A variációk száma pedig pusztán elméletileg megközelítheti a végtelent.
A kiértékelésben fontos szerepet játszik az intermodulációs torzítási együttható. Ez az erősítő folyamatos harmonikus torzításának jelzője. Az intermodulációs torzítási tényezőt arra használjuk, hogy megmutassuk, mennyi a fő jel további generációiból. Úgy gondolják, hogy ennek a mutatónak az értéke nem haladhatja meg az 1%-ot. Minél kisebb, annál nagyobb hanghűséget jellemez a forrás. A csúcskategóriás erősítők százszázalékos vagy még ennél is kisebb arányokkal büszkélkedhetnek.
Nem csak egyedi források
A torzítás előfordulása nem korlátozódik egyrekialakulásuk pontja. Bizonyos problémák merülnek fel, amikor megpróbálják elkapni a jeleket. Így jelenik meg az intermodulációs torzítás a vevőkben. Ez különösen igaz a különféle rádióberendezésekre. Végül is nagyon fontos számára a hasznos jel szintjének csökkentése, valamint a zaj arányának romlása. Meg kell jegyezni, hogy az erős interferencia még a szomszédos jelek munkáját is megzavarhatja. Ebben az esetben az áthallás jelenlétéről beszélnek.
Ez a jelenség akkor fordul elő, ha a jel és a rádióinterferencia nem egyezik a fő és hasonló csatornák frekvenciájával. Mi ennek a jelenségnek a természete? Az áthallás a modulált interferencia spektrális összetevőinek és a vevő nemlinearitásain lévő hasznos jelnek a kölcsönhatásának sajátos eredményeként nyilvánul meg. A megkülönböztetés romlik, és jelentősebb problémák esetén a normál vétel lehetetlenné válik.
Emlékezz a fontos pillanatokra
Az intermodulációs torzítás hajlamos modulált zajká alakulni. A jelenség lényegének megértéséhez elég elképzelni azokat a szituációkat, amikor valaki egy jó zenei rendszert szeretne otthon hallgatni, és az ablakon kívül van egy ember, aki teljesen a rendeltetésének megfelelően hadonászik a láncfűrésszel. A zajszint a zene spektrális sűrűségétől és hangosságától függ.
Bár meg kell jegyezni, hogy ebben az esetben nincs közvetlen kapcsolat. Intermodulációs torzítás esetén a hang belátása és tisztasága elveszik. Alacsony jelszinten a részletek elvesznek, és elvesznekjellegzetes könnyedség. Ez különösen a fúvószenekarok és kórusok esetében jelent problémát. Ha valaki megszokta, hogy élőben hallgatja őket, akkor ha ugyanazokat a dalokat próbálja meghallgatni a hangszórón keresztül, nagyot csalódhat.
Ez azért van, mert amikor mindent összekevernek és két hangszórón keresztül játszanak le, a torzítás nagyon nyilvánvalóvá válik. Míg ha az objektumokat a tér különböző pontjain helyezi el, akkor a problémák száma egy nagyságrenddel kisebb lesz.
Érdekes kutatás
Meg szeretném említeni a többfrekvenciás módszerrel elérhető kutatási eredményeket. Lényege, hogy egyszerre több jel is áthalad a rendszeren, amelyeknek más a hangja. Ebben az esetben a frekvenciákat az alapján választják ki, hogy biztosítsák az intermodulációs komponensek maximális szétválasztását. Ez lehetővé teszi a problémás terület pontosabb megértését.
A többfrekvenciás módszer lehetővé tette annak megállapítását, hogy sok esetben a rögzített intermodulációs torzítás összértéke négyszeresen meghaladja a nemlineáris torzítási tényező összértékét. Ebből egyszerű következtetést vonunk le. Ugyanis az, amit gyakran harmonikus torzításnak tekintenek, valójában nagyobb mértékben intermodulációs jellegű jelenségekből áll. Ebben az esetben nagyon könnyen megmagyarázható, hogy az együttható értéke miért nem korrelál jól a valódi hanggal, amelyet a fül érzékel.
Következtetés
Lényegében ennyit kell tudni az intermodulációs torzításról az átlagember számára. Meg kell jegyezni, hogy ez a téma nagyon tág, és sok területet lefed, még a teret is! De az a rengeteg tudás, amellyel megismerkedhet, csak a komoly kutatással és kutatással foglalkozó speciális szakembereket fogja érdekelni.
