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 harmonijskih prezentacija. I samo najupućeniji spominju intermodulacionu distorziju. Iako je njihov štetan učinak najveći među svim navedenima. Osim toga, veoma ih je teško izmjeriti i definirati.
Uvod
Za početak, počnimo s definicijom. Kada se signal formiran od dvije frekvencije primijeni na ulaz pojačala koji nema baš linearan odziv, to dovodi do stvaranja harmonika (preglasa). Štaviše, u tome ne učestvuju samo ova dva indikatora, već i njihov matematički zbir i razlika. Ovo posljednje se zove intermodulacijska distorzija.
Smallprimjer
Recimo da imamo signal. Sastoji se od dvije frekvencije - 1000 i 1100 Hz. To znači da će se na izlazu pojačala generirati i signali sa frekvencijom od 2100 Hz (1000 + 1100) i 100 Hz (1100-1000). A ovo 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 će biti 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. Sa 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 nije iznenađujuće s obzirom da svi muzički instrumenti proizvode prirodne harmonike kada se koriste.
Koje su karakteristike intermodulacione distorzije?
Njihova specifičnost leži u činjenici da se generišu signali čije su frekvencije zbir i razlika tonova. Treba napomenuti da proizvedene kombinacije nisu uvijek u korelaciji s vrijednostima glavnih pokazatelja. Štaviše, sa složenom spektralnom distribucijom rezultata, to ne samo da ne dovodi do obogaćivanja harmonijske strukture (kao što je moguće kod prizvuka nižeg reda), već počinje da seliče na uobičajeni dodatak buke.
Ovo je posebno tačno kada kreirate ili reprodukujete složeni muzički signal. Merenje intermodulacione distorzije podrazumeva pokušaj određivanja stepena nelinearnosti sistema. Na primjer, u zvučnicima slični efekti nastaju zbog različitih vrijednosti elastičnosti sistema pokretnog difuzora. Ovo se takođe odnosi na ponašanje magnetnih polja u različitim uslovima pobude. Inače, zvučnik je dobar primjer sistema koji pokazuje neuravnoteženo ponašanje na različitim nivoima jačine zvuka.
Zapravo, ovo dovodi do pojave nelinearnih pojava na akustičnom izlazu iz njega. Da je zvučnik sistem sa simetričnim ponašanjem, tada ne bi postojali mogući preduslovi za intermodulacionu distorziju. Iz ovoga, inače, ispada da ako postoji harmonika na izlazu sistema, onda uvijek mora postojati određena nelinearnost.
Koji se srednji zaključak može izvući iz ovoga?
Sumirajući gore navedeno, treba napomenuti da harmonijska distorzija ne pokazuje pojavu procesa koji vode do nemuzičkih sistema. Štaviše, direktno poređenje različitih uređaja prema ovom parametru može dovesti do značajnih zabluda o kvaliteti generiranih signala.
Jedan vrlo upečatljiv primjer je intermodulacijska distorzija u pojačalima. Tamo mnogi vjeruju da cijevni imaju bolji zvuk od tranzistorskih. Iako potonji stvaraju red veličine manje izobličenja.
Omjerenje i izobličenje
Već je jasno da je intermodulacijska distorzija problem - stvaran i skriven. Ako je zadatak smanjiti ga, onda se za to morate naprezati i raditi, prethodno ga proučiti. Dobre rezultate postigao je ruski elektroakustičar Alexander Voishvillo. Njegovi radovi preporučuju se za proučavanje svima koji žele proširiti vlastito znanje u ovoj oblasti. Prije svega, treba napomenuti da se izobličenja pojavljuju u zavisnosti od generirane frekvencije.
U ovom slučaju, prekoračenje nivoa praga je fiksno. To se opaža u onim slučajevima kada su intermodulacijska izobličenja trećeg reda, kao i drugog, fiksirana. Na bilo kojoj frekvenciji, nivo harmonika se može naći oduzimanjem distorzije od nivoa odziva, koji se posmatra u aksijalnom pravcu.
Koje su metode za mjerenje intermodulacijske distorzije?
Teorije povezanosti i vjerovatnoće, kao i matematička statistika, koriste se kao osnova. Oni su dopunjeni spektralnom analizom, metodama za aproksimaciju nelinearnih karakteristika i kompjuterskom simulacijom višeputnih dijagrama. Ako govorimo o konkretnijim rješenjima, onda su to:
- Kompjuterski zasnovana metoda za analizu i izračunavanje spektra izlaznog signala sa aproksimacijom karakteristika prijenosa korištenjem Besselovih funkcija. Odlikuje se visokom preciznošću, koja se kreće od 0,1 do 0,2dB.
- Grupa 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 parazitnih i glavnih režnjeva polarnog i spektralnog zračenja. Ovo se široko koristi sa satelitskim komunikacijskim sistemima koji pružaju usluge na području.
Ovo nisu sve metode za mjerenje intermodulacijske distorzije. Radio put se može okarakterisati prisustvom specifičnih karakteristika koje se moraju uzeti u obzir i pri izvođenju radova i pri rešavanju problema smanjenja uticaja.
Praktična rješenja zaštite
Ne postoji jedinstven univerzalni odgovor na ovaj izazov. Stoga, pogledajte:
- Hardversko-softverski korektor prenosnih karakteristika. Omogućava vam povećanje efikasnosti za 10-15%, uz smanjenje potrošnje energije za 15-20%. Osim toga, propusni opseg sistema je povećan za 5%.
- Algoritmi i programi teoretskog proračuna koji omogućavaju kontrolu Ramanovog spektra i lažnog zračenja. Oni omogućavaju povećanje efikasnosti prenosnih puteva za istih 10-15%, smanjujući potrošnju energije za 15-20%.
- Korišćenje kompjuterske metode za analizu kombinovanog spektra korišćenjem aproksimacije Beselovim funkcijama. Ovo rješenje omogućuje izračunavanje teoretskih pokazatelja, kontrolu i smanjenjeparazitske emisije u funkcionalnim sistemima.
I niz drugih. Odabire se nešto specifično u zavisnosti od toga koji ciljevi se žele, kao i fokusiranja na trenutne probleme.
Malo o praktičnom radu
Kako slušati intermodulacionu distorziju da bi reagovao na nju? Zašto ih uopšte meriti? Treba napomenuti da ovo nije tako lak zadatak kao što se na prvi pogled čini. Veličina intermodulacionih vrednosti izobličenja zavisi od frekvencijskog opsega signala, njegovog apsolutnog nivoa, složenosti, odnosa vršne i prosečne vrednosti, od talasnog oblika, interakcije između navedenih faktora i niza drugih razloga. Stoga je teško izmjeriti vrijednosti. Na kraju krajeva, postoje procesi u kojima neke frekvencije utiču na stvaranje drugih. A broj varijacija, čisto teoretski, može se približiti beskonačnosti.
Važnu ulogu u procjeni igra koeficijent intermodulacijske distorzije. To je indikator tekuće harmonijske distorzije pojačala. Faktor intermodulacione distorzije se koristi da pokaže koliko se glavni signal sastoji od dodatnih generacija. Smatra se da vrijednost ovog pokazatelja ne može biti veća od 1%. Što je manji, izvor karakteriše veću vjernost zvuka. High-end pojačala imaju omjere koji su stoti dio procenta ili čak i manji.
Ne samo pojedinačni izvori
Pojava distorzije nije ograničena na jednutačka njihovog formiranja. Određeni problemi nastaju prilikom pokušaja hvatanja signala. Ovako se pojavljuje intermodulacijska distorzija u prijemnicima. Ovo se posebno odnosi na razne radio opreme. Na kraju krajeva, za njega je vrlo važno smanjiti razinu korisnog signala, kao i pogoršanje njegovog omjera sa šumom. 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 manifestuje kao poseban rezultat interakcije spektralnih komponenti modulirane smetnje i korisnog signala na nelinearnostima prijemnika. Razlikovanje se pogoršava, a u slučaju značajnijih problema normalan prijem postaje nemoguć.
Zapamti važne trenutke
Intermodulacijska distorzija ima tendenciju da se pretvori u modulirani šum. Da bi se shvatila suština fenomena, dovoljno je zamisliti situacije kada neko želi da sluša dobar muzički sistem kod kuće, a ispred prozora se nalazi osoba koja u potpunosti rukuje motornom testerom za predviđenu svrhu. Nivo buke će zavisiti od spektralne gustine i glasnoće muzike.
Iako treba napomenuti da u ovom slučaju nema direktne veze. U prisustvu intermodulacijskog izobličenja, uvid i jasnoća zvuka će biti izgubljeni. Pri niskim nivoima signala, detalji se gube, ali i gubekarakteristična lakoća. Ovo je posebno problematično za limene orkestare i horove. Ako je osoba navikla da ih sluša uživo, onda kada pokušate čuti iste pjesme preko zvučnika, možete biti veoma razočarani.
To je zato što kada se sve miješa i reprodukuje preko dva zvučnika, izobličenje postaje vrlo očigledno. Dok ako postavite objekte na različite tačke 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 sistem istovremeno propušta više signala koji imaju različit ton. U ovom slučaju, frekvencije se biraju na osnovu činjenice da se osigura maksimalno razdvajanje intermodulacijskih komponenti. Ovo vam omogućava da preciznije shvatite problematičnu oblast.
Multi-frekventna metoda je omogućila da se otkrije da u mnogim slučajevima ukupna količina snimljene intermodulacione distorzije četiri puta premašuje ukupnu vrijednost faktora nelinearne distorzije. 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, čak i prostor! Ali velika količina znanja sa kojom se možete upoznati biće interesantna samo specijalizovanim stručnjacima koji se bave ozbiljnim istraživanjima i istraživanjima.
