Når man vælger forstærkere, monitorer og lignende udstyr, bliver en uerfaren person ofte vejledt af sådanne indikatorer som effekt og frekvensrespons. Mere kyndige mennesker er interesserede i værdien af koefficienten for harmoniske præsentationer. Og kun de mest vidende nævner intermodulationsforvrængning. Selvom deres skadelige virkning er den største blandt alle de nævnte. Derudover er de meget svære at måle og definere.
Introduktion
Lad os starte med en definition. Når et signal dannet af to frekvenser påføres indgangen på en forstærker, der ikke har en meget lineær respons, fører dette til generering af harmoniske (overtoner). Desuden deltager ikke kun disse to indikatorer i dette, men også deres matematiske sum og forskel. Denne sidste kaldes intermodulationsforvrængning.
Lilleeksempel
Lad os sige, at vi har et signal. Den består af to frekvenser - 1000 og 1100 Hz. Det betyder, at signaler med en frekvens på 2100 Hz (1000 + 1100) og 100 Hz (1100-1000) også vil blive genereret på forstærkerudgangen. Og disse er kun afledte af første ordens harmoniske!
Et eksempel mere. Der tages to frekvenser, der adskiller sig med en femtedel. På en eller anden måde 1000 Hz og 1500 Hz. I dette tilfælde vil anden ordens harmoniske være 2000 Hz og 3000 Hz, og den tredje - 3000 Hz og 4500 Hz. I forhold til 1000 Hz er værdierne ved 2000 Hz, 3000 Hz og 4500 Hz oktav, duodecim og ingen. Med 1500 Hz er tingene lidt anderledes. I forhold til det er harmonien af frekvenser ved 2000 Hz, 3000 Hz og 4500 Hz den fjerde, oktav og duodecim.
Det skal bemærkes, at de producerede overtoner af begge betragtede frekvenser svarer til grundtonerne. Dette er dog ikke overraskende, da alle musikinstrumenter producerer naturlige harmoniske, når de bruges.
Hvad er egenskaberne ved intermodulationsforvrængning?
Deres specificitet ligger i, at der genereres signaler, hvis frekvenser er summen og forskellen af overtoner. Det skal bemærkes, at de producerede kombinationer ikke altid korrelerer med værdierne af hovedindikatorerne. Med en kompleks spektral fordeling af resultaterne fører dette ikke blot til en berigelse af den harmoniske struktur (som det er muligt med lavordens overtoner), men begynder også atligner den sædvanlige tilføjelse af støj.
Dette gælder især, når du opretter eller gengiver et komplekst musikalsk signal. Måling af intermodulationsforvrængning indebærer et forsøg på at bestemme graden af ikke-linearitet af systemet. For eksempel i højttalere opstår lignende effekter på grund af forskellige værdier af elasticitet af det bevægelige diffusorsystem. Dette gælder også magnetfelternes opførsel under forskellige excitationsforhold. Højttaleren er i øvrigt et godt eksempel på et system, der udviser ubalanceret adfærd ved forskellige lydstyrkeniveauer.
Faktisk fører dette til fremkomsten af ikke-lineære fænomener ved det akustiske output fra det. Hvis højttaleren var et system med symmetrisk adfærd, ville der ikke være nogen mulige forudsætninger for, at intermodulationsforvrængning kunne opstå. Heraf viser det sig i øvrigt, at hvis der er en harmonisk på udgangen af systemet, så skal der altid være en vis ikke-linearitet.
Hvilken mellemkonklusion kan man drage af dette?
For at opsummere ovenstående skal det bemærkes, at harmonisk forvrængning ikke demonstrerer forekomsten af processer, der fører til ikke-musikalske systemer. Desuden kan en direkte sammenligning af forskellige enheder med denne parameter føre til betydelige misforståelser om kvaliteten af de genererede signaler.
Et meget sigende eksempel er intermodulationsforvrængning i forstærkere. Der mener mange, at røret har en bedre lyd end transistor. Selvom sidstnævnte genererer en størrelsesorden mindre forvrængning.
Ommåling og forvrængning
Det er allerede klart, at intermodulationsforvrængning er et problem - reelt og skjult. Hvis opgaven er at reducere det, så skal du anstrenge dig og arbejde efter at have studeret det tidligere. Gode resultater blev opnået af den russiske elektroakustiker Alexander Voishvillo. Hans værker anbefales til studier af alle, der ønsker at udvide deres egen viden på dette område. Først og fremmest skal det bemærkes, at der opstår forvrængninger afhængigt af den genererede frekvens.
I dette tilfælde er overskridelse af tærskelniveauet fastsat. Dette observeres i de tilfælde, hvor intermodulationsforvrængninger af den tredje orden såvel som den anden er faste. Ved enhver given frekvens kan niveauet af harmoniske findes ved at trække forvrængningen fra niveauet af responsen, som observeres i aksial retning.
Hvad er metoderne til at måle intermodulationsforvrængning?
Teorier om sammenhæng og sandsynlighed, samt matematisk statistik, er brugt som grundlag. De er suppleret med spektralanalyse, metoder til tilnærmelse af ikke-lineære karakteristika og computersimulering af flervejsdiagrammer. Hvis vi taler om mere specifikke løsninger, så er disse:
- Computerbaseret metode til analyse og beregning af udgangssignalets spektrum med tilnærmelse af overførselskarakteristika ved hjælp af Bessel-funktioner. Den er kendetegnet ved høj nøjagtighed, som spænder fra 0,1 til 0,2dB.
- Gruppe af numerisk-analytiske metoder til modellering af flervejsdiagrammer. På grund af deres nyhed er de ikke blevet udbredt, men deres levedygtighed er blevet bekræftet af eksperimentelle undersøgelser.
- Brug af en række parametre og modeller af parasit- og hovedlapper af polære og spektrale strålingsmønstre. Dette er meget brugt med satellitkommunikationssystemer, der leverer områdeservice.
Dette er ikke alle metoder til måling af intermodulationsforvrængning. Radiostien kan karakteriseres ved tilstedeværelsen af specifikke egenskaber, der skal tages i betragtning både ved udførelse af arbejde og ved løsning af problemet med at reducere påvirkningen.
Praktiske beskyttelsesløsninger
Der er ikke noget enkelt universelt svar på denne udfordring. Se derfor:
- Hardware-software korrigerer for overførselskarakteristika. Det giver dig mulighed for at øge effektiviteten med 10-15%, samtidig med at energiforbruget reduceres med 15-20%. Derudover øges systembåndbredden med 5%.
- Algorithmer og programmer til teoretisk beregning, der gør det muligt at kontrollere Raman-spektret og falsk stråling. De gør det muligt at opnå en stigning i effektiviteten af transmissionsveje med de samme 10-15 %, hvilket reducerer energiforbruget med 15-20 %.
- Brug af en computerbaseret metode til at analysere kombinationsspektret ved hjælp af tilnærmelse af Bessel-funktioner. Denne løsning giver dig mulighed for at beregne teoretiske indikatorer, kontrollere og reducereparasitære emissioner i fungerende systemer.
Og en række andre. Noget specifikt vælges afhængigt af hvilke mål, der forfølges, samt fokus på aktuelle problemer.
Lidt om praktisk arbejde
Hvordan lytter man til intermodulationsforvrængning for at reagere på det? Hvorfor måle dem overhovedet? Det skal bemærkes, at dette ikke er så let en opgave, som det kan se ud ved første øjekast. Størrelsen af intermodulationsforvrængningsværdier afhænger af signalets frekvensområde, dets absolutte niveau, kompleksitet, forholdet mellem top- og gennemsnitsværdien, på bølgeformen, interaktionen mellem de nævnte faktorer og en række andre årsager. Derfor er det svært at måle værdier. Der er jo processer, hvor nogle frekvenser påvirker genereringen af andre. Og antallet af variationer, rent teoretisk, kan nærme sig uendeligt.
En vigtig rolle i vurderingen spilles af koefficienten for intermodulationsforvrængning. Det er en indikator for den igangværende harmoniske forvrængning af forstærkeren. Intermodulationsforvrængningsfaktoren bruges til at vise, hvor meget af hovedsignalet, der består af yderligere generationer. Det antages, at værdien af denne indikator ikke må overstige 1%. Jo mindre den er, jo større er lydens troskab karakteriseret af kilden. Avancerede forstærkere kan prale af forhold, der er hundrededele af en procent eller endda mindre.
Ikke kun enkeltkilder
Forekomsten af forvrængning er ikke begrænset til énpunkt for deres dannelse. Visse problemer opstår, når man forsøger at fange signaler. Sådan optræder intermodulationsforvrængning i modtagere. Dette gælder især for forskelligt radioudstyr. Det er trods alt meget relevant for det at reducere niveauet af det nyttige signal såvel som forringelsen af dets forhold med støj. Det skal bemærkes, at kraftig interferens endda kan forstyrre arbejdet på nabosignaler. I dette tilfælde taler de om tilstedeværelsen af krydstale.
Dette fænomen opstår, når signalet og radiointerferensen ikke stemmer overens med frekvenserne på hovedkanalerne og lignende kanaler. Hvad er karakteren af dette fænomen? Crosstalk manifesterer sig som et særligt resultat af interaktionen mellem de spektrale komponenter i den modulerede interferens og det nyttige signal på modtagerens ulinearitet. Sondringen forringes, og i tilfælde af betydelige problemer bliver normal modtagelse umulig.
Husk vigtige øjeblikke
Intermodulationsforvrængning har en tendens til at blive til moduleret støj. For at forstå essensen af fænomenet er det nok at forestille sig situationer, hvor nogen vil lytte til et godt musiksystem derhjemme, og uden for vinduet er der en person, der fuldt ud bruger en motorsav til det tilsigtede formål. Støjniveauet vil afhænge af den spektrale tæthed og lydstyrke af musikken.
Selvom det skal bemærkes, at der ikke er nogen direkte sammenhæng i dette tilfælde. Ved tilstedeværelse af intermodulationsforvrængning vil indsigt og klarhed i lyden gå tabt. Ved lave signalniveauer går detaljer tabt og går også tabtkarakteristisk lethed. Dette er især problematisk for brass bands og kor. Hvis en person er vant til at lytte til dem live, så kan du blive meget skuffet, når du prøver at høre de samme sange gennem højttaleren.
Det skyldes, at når alt er mixet og afspillet gennem to højttalere, bliver forvrængningen meget tydelig. Hvorimod hvis du placerer objekter på forskellige punkter i rummet, så vil antallet af problemer være en størrelsesorden mindre.
Interessant forskning
Jeg vil gerne nævne de forskningsresultater, der kan opnås ved multifrekvensmetoden. Der er en essens i, at flere signaler sendes gennem systemet på samme tid, som har en anden tone. I dette tilfælde vælges frekvenserne baseret på det faktum, at for at sikre den maksimale adskillelse af intermodulationskomponenterne. Dette giver dig mulighed for mere præcist at forstå problemområdet.
Multi-frekvensmetoden gjorde det muligt at finde ud af, at i mange tilfælde overstiger den samlede mængde af registreret intermodulationsforvrængning den samlede værdi af den ikke-lineære forvrængningsfaktor med fire gange. Heraf drages en simpel konklusion. Det, der ofte anses for at være harmonisk forvrængning, består nemlig i højere grad af fænomener af intermodulationskarakter. I dette tilfælde er det meget nemt at forklare, hvorfor værdien af koefficienten ikke korrelerer godt med den virkelige lyd, som opfattes af øret.
Konklusion
Det er dybest set alt, du behøver at vide om intermodulationsforvrængning for den gennemsnitlige person. Det skal bemærkes, at dette emne er meget bredt og dækker mange områder, endda rum! Men den store mængde viden, som du kan stifte bekendtskab med, vil kun være interessant for specialiserede specialister, der er engageret i seriøs forskning og forskning.
