Nella scelta di amplificatori, monitor e apparecchiature simili, una persona inesperta è spesso guidata da indicatori come la potenza e la risposta in frequenza. Le persone più esperte sono interessate al valore del coefficiente delle presentazioni armoniche. E solo i più informati menzionano la distorsione di intermodulazione. Sebbene il loro effetto dannoso sia il più grande tra tutti quelli elencati. Inoltre, sono molto difficili da misurare e definire.
Introduzione
Inizialmente, iniziamo con una definizione. Quando un segnale formato da due frequenze viene applicato all'ingresso di un amplificatore che non ha una risposta molto lineare, questo porta alla generazione di armoniche (armoniche). Inoltre, non solo questi due indicatori partecipano a questo, ma anche la loro somma e differenza matematica. Quest'ultima è chiamata distorsione di intermodulazione.
Piccoloesempio
Diciamo di avere un segnale. Consiste di due frequenze: 1000 e 1100 Hz. Ciò significa che sull'uscita dell'amplificatore verranno generati anche segnali con una frequenza di 2100 Hz (1000 + 1100) e 100 Hz (1100-1000). E queste sono solo derivate delle armoniche del primo ordine!
Un altro esempio. Vengono prese due frequenze che differiscono di un quinto. In qualche modo 1000 Hz e 1500 Hz. In questo caso, le armoniche del secondo ordine saranno 2000 Hz e 3000 Hz e la terza - 3000 Hz e 4500 Hz. Relativamente a 1000 Hz, i valori a 2000 Hz, 3000 Hz e 4500 Hz sono ottava, duodecim e nessuno. Con 1500 Hz, le cose sono leggermente diverse. In relazione ad essa, l'armonica delle frequenze a 2000 Hz, 3000 Hz e 4500 Hz è la quarta, ottava e duodecim.
Si noti che gli armonici prodotti di entrambe le frequenze considerate corrispondono ai toni fondamentali. Tuttavia, ciò non sorprende dato che tutti gli strumenti musicali producono armoniche naturali quando vengono utilizzati.
Quali sono le caratteristiche della distorsione di intermodulazione?
La loro specificità sta nel fatto che vengono generati dei segnali, le cui frequenze sono la somma e la differenza degli armonici. Si precisa che le combinazioni prodotte non sempre sono correlate ai valori dei principali indicatori. Inoltre, con una complessa distribuzione spettrale dei risultati, questo non solo non porta ad un arricchimento della struttura armonica (come è possibile con armoniche di basso ordine), ma inizia anche aassomigliano alla consueta aggiunta di rumore.
Questo è particolarmente vero quando si crea o si riproduce un segnale musicale complesso. La misura della distorsione di intermodulazione implica un tentativo di determinare il grado di non linearità del sistema. Ad esempio, negli altoparlanti si verificano effetti simili a causa dei diversi valori di elasticità del sistema di diffusori mobili. Ciò vale anche per il comportamento dei campi magnetici in diverse condizioni di eccitazione. Per inciso, l' altoparlante è un buon esempio di un sistema che mostra un comportamento sbilanciato a diversi livelli di volume.
In re altà, questo porta alla comparsa di fenomeni non lineari all'uscita acustica da esso. Se l' altoparlante fosse un sistema con comportamento simmetrico, non ci sarebbero possibili prerequisiti affinché si verifichi una distorsione di intermodulazione. Da questo, tra l' altro, risulta che se c'è un'armonica all'uscita del sistema, allora deve esserci sempre una certa non linearità.
Quale conclusione intermedia si può trarre da questo?
Riassumendo quanto sopra, va notato che la distorsione armonica non dimostra il verificarsi di processi che portano a sistemi non musicali. Inoltre, un confronto diretto di vari dispositivi in base a questo parametro può portare a idee sbagliate significative sulla qualità dei segnali generati.
Un esempio molto significativo è la distorsione di intermodulazione negli amplificatori. Lì, molti credono che quelli a valvole abbiano un suono migliore di quelli a transistor. Sebbene questi ultimi generino un ordine di grandezza in meno distorsione.
A propositomisurazione e distorsione
È già chiaro che la distorsione di intermodulazione è un problema, reale e nascosto. Se il compito è ridurlo, per questo devi sforzarti e lavorare, dopo averlo studiato in precedenza. Buoni risultati sono stati raggiunti dall'elettroacustico russo Alexander Voishvillo. Le sue opere sono consigliate allo studio da chiunque voglia ampliare le proprie conoscenze in questo settore. Innanzitutto, va notato che le distorsioni compaiono a seconda della frequenza generata.
In questo caso, il superamento del livello di soglia è fisso. Ciò si osserva nei casi in cui le distorsioni di intermodulazione del terzo ordine, così come del secondo, sono fisse. Ad ogni data frequenza, il livello delle armoniche può essere trovato sottraendo la distorsione dal livello della risposta, che si osserva in direzione assiale.
Quali sono i metodi per misurare la distorsione di intermodulazione?
Le teorie della connessione e della probabilità, così come le statistiche matematiche, sono usate come base. Sono integrati da analisi spettrali, metodi per approssimare le caratteristiche non lineari e simulazione al computer di diagrammi multipath. Se parliamo di soluzioni più specifiche, allora queste sono:
- Metodo basato su computer per analizzare e calcolare lo spettro del segnale di uscita con l'approssimazione delle caratteristiche di trasferimento utilizzando le funzioni di Bessel. È caratterizzato da un'elevata precisione, che varia da 0,1 a 0,2dB.
- Gruppo di metodi numerico-analitici per la modellazione di diagrammi multipath. A causa della loro novità, non si sono diffusi, ma la loro fattibilità è stata confermata da studi sperimentali.
- Utilizzo di una serie di parametri e modelli di lobi parassiti e principali di pattern di radiazione polare e spettrale. Questo è ampiamente utilizzato con i sistemi di comunicazione satellitare che forniscono servizi di area.
Questi non sono tutti metodi per misurare la distorsione di intermodulazione. Il percorso radio può essere caratterizzato dalla presenza di caratteristiche specifiche che devono essere prese in considerazione sia durante lo svolgimento del lavoro che nella risoluzione del problema della riduzione dell'influenza.
Soluzioni pratiche di protezione
Non esiste un'unica risposta universale a questa sfida. Pertanto, fare riferimento a:
- Correttore hardware-software delle caratteristiche di trasferimento. Consente di aumentare l'efficienza del 10-15%, riducendo il consumo di energia del 15-20%. Inoltre, la larghezza di banda del sistema è aumentata del 5%.
- Algoritmi e programmi di calcolo teorico, che consentono di controllare lo spettro Raman e le radiazioni spurie. Consentono di ottenere un aumento dell'efficienza dei percorsi di trasmissione dello stesso 10-15%, riducendo il consumo di energia del 15-20%.
- Uso di un metodo computerizzato per analizzare lo spettro combinato utilizzando l'approssimazione delle funzioni di Bessel. Questa soluzione consente di calcolare indicatori teorici, controllare e ridurreemissioni parassite negli impianti funzionanti.
E molti altri. Viene selezionato qualcosa di specifico in base agli obiettivi perseguiti, oltre a concentrarsi sui problemi attuali.
Un po' di lavoro pratico
Come ascoltare la distorsione di intermodulazione per reagire ad essa? Perché misurarli? Va notato che questo non è un compito così facile come potrebbe sembrare a prima vista. L'entità dei valori di distorsione dell'intermodulazione dipende dall'intervallo di frequenza del segnale, dal suo livello assoluto, dalla complessità, dal rapporto tra il valore di picco e quello medio, dalla forma d'onda, dall'interazione tra i fattori menzionati e da una serie di altri motivi. Pertanto, è difficile misurare i valori. Dopotutto, ci sono processi in cui alcune frequenze influenzano la generazione di altre. E il numero delle variazioni, puramente teoricamente, può avvicinarsi all'infinito.
Un ruolo importante nella valutazione è svolto dal coefficiente di distorsione di intermodulazione. È un indicatore della distorsione armonica in corso dell'amplificatore. Il fattore di distorsione di intermodulazione viene utilizzato per mostrare quanto del segnale principale è costituito da generazioni aggiuntive. Si ritiene che il valore di questo indicatore non possa superare l'1%. Più è piccolo, maggiore è la fedeltà del suono caratterizzata dalla sorgente. Gli amplificatori di fascia alta vantano rapporti che sono centesimi di percento o anche meno.
Non solo singole sorgenti
Il verificarsi della distorsione non è limitato a unopunto della loro formazione. Alcuni problemi sorgono quando si cerca di catturare i segnali. Ecco come appare la distorsione di intermodulazione nei ricevitori. Ciò è particolarmente vero per varie apparecchiature radio. Dopotutto, è molto importante che riduca il livello del segnale utile, nonché il deterioramento del suo rapporto con il rumore. Va notato che potenti interferenze possono persino interferire con il lavoro sui segnali vicini. In questo caso si parla della presenza di diafonia.
Questo fenomeno si verifica quando il segnale e le interferenze radio non corrispondono alle frequenze dei canali principali e simili. Qual è la natura di questo fenomeno? Il crosstalk si manifesta come un particolare risultato dell'interazione delle componenti spettrali dell'interferenza modulata e del segnale utile sulle non linearità del ricevitore. La distinzione si deteriora e, in caso di problemi significativi, la normale ricezione diventa impossibile.
Ricorda momenti importanti
La distorsione di intermodulazione tende a trasformarsi in rumore modulato. Per capire l'essenza del fenomeno, è sufficiente immaginare situazioni in cui qualcuno vuole ascoltare un buon impianto musicale a casa e fuori dalla finestra c'è una persona che brandisce completamente una motosega per lo scopo previsto. Il livello di rumore dipenderà dalla densità spettrale e dal volume della musica.
Anche se va notato che non esiste una relazione diretta in questo caso. In presenza di distorsione di intermodulazione, l'intuizione e la chiarezza del suono andranno perse. A bassi livelli di segnale, i dettagli vengono persi e anche persileggerezza caratteristica. Ciò è particolarmente problematico per le bande di ottoni e i cori. Se una persona è abituata ad ascoltarli dal vivo, quando provi ad ascoltare le stesse canzoni attraverso l' altoparlante, puoi rimanere molto deluso.
Questo perché quando tutto viene mixato e riprodotto attraverso due altoparlanti, la distorsione diventa molto evidente. Considerando che se si posizionano oggetti in punti diversi nello spazio, il numero di problemi sarà un ordine di grandezza inferiore.
Ricerca interessante
Vorrei citare i risultati della ricerca che si possono ottenere con il metodo multifrequenza. C'è un'essenza che diversi segnali vengono trasmessi contemporaneamente attraverso il sistema, che hanno un tono diverso. In questo caso, le frequenze sono selezionate in base al fatto di garantire la massima separazione delle componenti di intermodulazione. Ciò consente di comprendere più accuratamente l'area problematica.
Il metodo multifrequenza ha permesso di scoprire che in molti casi la quantità totale di distorsione di intermodulazione registrata supera di quattro volte il valore totale del fattore di distorsione non lineare. Da ciò si trae una semplice conclusione. Vale a dire, quella che spesso viene considerata una distorsione armonica, infatti, è costituita in misura maggiore da fenomeni di natura intermodulatoria. In questo caso, è molto facile spiegare perché il valore del coefficiente non si correla bene con il suono reale, che viene percepito dall'orecchio.
Conclusione
Questo è fondamentalmente tutto ciò che devi sapere sulla distorsione di intermodulazione per la persona media. Va notato che questo argomento è molto ampio e copre molte aree, persino lo spazio! Ma la grande quantità di conoscenze che puoi conoscere sarà di interesse solo per specialisti specializzati che sono impegnati in ricerche e ricerche serie.
