Prilikom odabira pojačala, monitora i slične opreme, neiskusna osoba se često vodi takvim pokazateljima kao što su snaga i frekvencijski odziv. Pametnije ljude zanima vrijednost koeficijenta harmonijskog prikaza. I samo najupućeniji spominju intermodulacijsku distorziju. Iako je njihov štetan učinak najveći među svim navedenima. Osim toga, vrlo ih je teško izmjeriti i definirati.
Uvod
Za početak, krenimo s definicijom. Kada se signal formiran od dvije frekvencije primijeni na ulaz pojačala koji nema vrlo linearan odziv, to dovodi do stvaranja harmonika (preglasa). Štoviše, u tome ne sudjeluju samo ova dva pokazatelja, već i njihov matematički zbroj i razlika. Ovo posljednje se zove intermodulacijska distorzija.
Maloprimjer
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 - 3000 Hz i 4500 Hz. U odnosu na 1000 Hz, vrijednosti na 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz su oktava, duodecim i nijedna. S 1500 Hz stvari su malo drugačije. U odnosu na njega, harmonik frekvencija na 2000 Hz, 3000 Hz i 4500 Hz je četvrta, oktava i duodecima.
Treba napomenuti da proizvedeni prizvuci obje razmatrane frekvencije odgovaraju osnovnim tonovima. Međutim, to ne čudi s obzirom da svi glazbeni instrumenti proizvode prirodne harmonike kada se koriste.
Koje su značajke intermodulacijskog izobličenja?
Njihova specifičnost leži u činjenici da se generiraju signali čije su frekvencije zbroj i razlika tonova. Treba napomenuti da proizvedene kombinacije nisu uvijek u korelaciji s vrijednostima glavnih pokazatelja. Štoviše, sa složenom spektralnom distribucijom rezultata, to ne samo da ne dovodi do obogaćivanja harmonijske strukture (kao što je moguće kod prizvuka nižeg reda), već također počinjenalikuju uobičajenom dodatku buke.
Ovo je osobito istinito kada stvarate ili reproducirate složeni glazbeni signal. Mjerenje intermodulacijskog izobličenja podrazumijeva pokušaj određivanja stupnja nelinearnosti sustava. Na primjer, u zvučnicima slični učinci nastaju zbog različitih vrijednosti elastičnosti sustava pomičnog difuzora. To se također odnosi na ponašanje magnetskih polja u različitim uvjetima uzbude. Inače, zvučnik je dobar primjer sustava koji pokazuje neuravnoteženo ponašanje na različitim razinama glasnoće.
Zapravo, to dovodi do pojave nelinearnih pojava na akustičkom izlazu iz njega. Kada bi zvučnik bio sustav sa simetričnim ponašanjem, tada ne bi postojali mogući preduvjeti za pojavu intermodulacijskog izobličenja. Iz ovoga, usput rečeno, ispada da ako postoji harmonik na izlazu sustava, tada uvijek mora postojati određena nelinearnost.
Koji se srednji zaključak može izvući iz ovoga?
Sažimajući gore navedeno, treba napomenuti da harmonijsko izobličenje ne pokazuje pojavu procesa koji dovode do neglazbenih sustava. Štoviše, izravna usporedba različitih uređaja prema ovom parametru može dovesti do značajnih zabluda o kvaliteti generiranih signala.
Jedan vrlo zanimljiv primjer je intermodulacijska distorzija u pojačalima. Tamo mnogi vjeruju da cijevni imaju bolji zvuk od tranzistorskih. Iako potonje stvaraju red veličine manje izobličenja.
Omjerenje i izobličenje
Već je jasno da je intermodulacijska distorzija problem - stvaran i skriven. Ako je zadatak smanjiti ga, tada se za to morate naprezati i raditi, prethodno ga proučite. Dobre rezultate postigao je ruski elektroakustičar Alexander Voishvillo. Njegova djela preporučuju se za proučavanje svima koji žele proširiti vlastito znanje iz ovog područja. Prije svega, treba napomenuti da se izobličenja pojavljuju ovisno o generiranoj frekvenciji.
U ovom slučaju, prekoračenje razine praga je fiksno. To se opaža u onim slučajevima kada su intermodulacijska izobličenja trećeg reda, kao i drugog, fiksirana. Na bilo kojoj frekvenciji, razina harmonika se može pronaći oduzimanjem izobličenja od razine odziva, koja se promatra u aksijalnom smjeru.
Koje su metode za mjerenje intermodulacijskog izobličenja?
Teorije povezanosti i vjerojatnosti, kao i matematička statistika, koriste se kao osnova. Nadopunjuju ih spektralna analiza, metode aproksimacije nelinearnih karakteristika i računalna simulacija višestaznih dijagrama. Ako govorimo o konkretnijim rješenjima, onda su to:
- Računalna metoda za analizu i izračunavanje spektra izlaznog signala s aproksimacijom prijenosnih karakteristika korištenjem Besselovih funkcija. Karakterizira ga visoka preciznost, koja se kreće od 0,1 do 0,2dB.
- Skupina numeričko-analitičkih metoda za modeliranje višeputnih dijagrama. Zbog svoje novosti nisu se raširili, ali je njihova održivost potvrđena eksperimentalnim istraživanjima.
- Upotreba niza parametara i modela parazitskih i glavnih režnjeva polarnih i spektralnih uzoraka zračenja. Ovo se naširoko koristi sa satelitskim komunikacijskim sustavima koji pružaju usluge na području.
Ovo nisu sve metode za mjerenje intermodulacijskog izobličenja. Radioput se može okarakterizirati prisutnošću specifičnih značajki koje se moraju uzeti u obzir i pri izvođenju radova i pri rješavanju problema smanjenja utjecaja.
Praktična rješenja zaštite
Ne postoji jedinstveni univerzalni odgovor na ovaj izazov. Stoga pogledajte:
- Hardversko-softverski korektor prijenosnih karakteristika. Omogućuje vam povećanje učinkovitosti za 10-15%, a smanjenje potrošnje energije za 15-20%. Osim toga, propusnost sustava povećana je za 5%.
- Algoritmi i programi teoretskog proračuna koji omogućuju kontrolu Ramanovog spektra i lažnog zračenja. Omogućuju povećanje učinkovitosti prijenosnih puteva za istih 10-15%, smanjujući potrošnju energije za 15-20%.
- Upotreba računalne metode za analizu kombiniranog spektra korištenjem aproksimacije Besselovim funkcijama. Ovo rješenje omogućuje izračunavanje teoretskih pokazatelja, kontrolu i smanjenjeparazitske emisije u funkcionalnim sustavima.
I niz drugih. Odabire se nešto specifično ovisno o tome koji se ciljevi žele, kao i fokusiranje na trenutne probleme.
Malo o praktičnom radu
Kako slušati intermodulacijsku distorziju da bismo na nju reagirali? Zašto ih uopće mjeriti? Valja napomenuti da ovo nije tako lak zadatak kao što se na prvi pogled može činiti. Veličina vrijednosti intermodulacijske distorzije ovisi o frekvencijskom području signala, njegovoj apsolutnoj razini, složenosti, omjeru vršne i prosječne vrijednosti, o valnog oblika, interakciji između navedenih faktora i nizu drugih razloga. Stoga je teško izmjeriti vrijednosti. Uostalom, postoje procesi u kojima neke frekvencije utječu na generiranje drugih. A broj varijacija, čisto teoretski, može se približiti beskonačnosti.
Važnu ulogu u ocjeni ima koeficijent intermodulacijskog izobličenja. To je pokazatelj stalnog harmonijskog izobličenja pojačala. Faktor intermodulacijskog izobličenja koristi se da pokaže koliko se glavni signal sastoji od dodatnih generacija. Vjeruje se da vrijednost ovog pokazatelja ne može biti veća od 1%. Što je manji, izvor karakterizira veću vjernost zvuka. High-end pojačala mogu se pohvaliti omjerima koji su stotinke postotka ili čak i manje.
Ne samo pojedinačni izvori
Pojava izobličenja nije ograničena na jednotočka njihovog formiranja. Određeni problemi nastaju prilikom pokušaja hvatanja signala. Ovako se pojavljuje intermodulacijska distorzija u prijemnicima. To se posebno odnosi na različitu radijsku opremu. Uostalom, za njega je vrlo važno smanjiti razinu korisnog signala, kao i pogoršanje njegovog omjera s bukom. Treba napomenuti da snažne smetnje mogu čak ometati rad na susjednim signalima. U ovom slučaju govore o prisutnosti preslušavanja.
Ova pojava se javlja kada signal i radio smetnje ne odgovaraju frekvencijama glavnog i sličnih kanala. Koja je priroda ovog fenomena? Preslušavanje se očituje kao poseban rezultat interakcije spektralnih komponenti modulirane smetnje i korisnog signala na nelinearnostima prijamnika. Razlikovanje se pogoršava, a u slučaju značajnih problema normalan prijem postaje nemoguć.
Zapamti važne trenutke
Intermodulacijska distorzija ima tendenciju da se pretvori u modulirani šum. Da biste razumjeli bit fenomena, dovoljno je zamisliti situacije kada netko želi slušati dobar glazbeni sustav kod kuće, a izvan prozora je osoba koja u potpunosti rukuje motornom pilom za predviđenu svrhu. Razina buke ovisit će o spektralnoj gustoći i glasnoći glazbe.
Iako treba napomenuti da u ovom slučaju nema izravne veze. U prisutnosti intermodulacijskog izobličenja, uvid i jasnoća zvuka bit će izgubljeni. Pri niskim razinama signala, detalji se gube, a također se gubekarakteristična lakoća. To je posebno problematično za limene glazbe i zborove. Ako je osoba navikla da ih sluša uživo, onda kada pokušate čuti iste pjesme preko zvučnika, možete biti jako razočarani.
To je zato što kada se sve miješa i reproducira kroz dva zvučnika, izobličenje postaje vrlo očito. Dok ako objekte postavite na različite točke u prostoru, tada će broj problema biti za red veličine manji.
Zanimljivo istraživanje
Želio bih spomenuti rezultate istraživanja koji se mogu dobiti multifrekventnom metodom. Suština je da se kroz sustav istovremeno propušta nekoliko signala koji imaju različit ton. U ovom slučaju, frekvencije se odabiru na temelju činjenice da se osigura maksimalno odvajanje intermodulacijskih komponenti. To vam omogućuje točnije razumijevanje problematičnog područja.
Multi-frekvencijska metoda omogućila je da se otkrije da u mnogim slučajevima ukupna količina snimljenog intermodulacijskog izobličenja četiri puta premašuje ukupnu vrijednost faktora nelinearnog izobličenja. Iz ovoga se izvodi jednostavan zaključak. Naime, ono što se često smatra harmonijskim izobličenjem, zapravo se u većoj mjeri sastoji od pojava intermodulacijske prirode. U ovom slučaju vrlo je lako objasniti zašto vrijednost koeficijenta nije u dobroj korelaciji sa stvarnim zvukom koji se sluhom percipira.
Zaključak
To je u osnovi sve što trebate znati o intermodulacijskoj distorziji za prosječnu osobu. Treba napomenuti da je ova tema vrlo široka i pokriva mnoga područja, pa i prostor! Ali velika količina znanja s kojom se možete upoznati bit će zanimljiva samo specijaliziranim stručnjacima koji se bave ozbiljnim istraživanjima i istraživanjima.
