Rinkdamasis stiprintuvus, monitorius ir panašią įrangą, nepatyręs žmogus dažnai vadovaujasi tokiais rodikliais kaip galia ir dažnio charakteristika. Išmintingesni žmonės domisi harmoninių pateikimų koeficiento verte. Ir tik labiausiai išmanantys mini intermoduliacijos iškraipymą. Nors jų žalingas poveikis yra didžiausias iš visų išvardytų. Be to, juos labai sunku išmatuoti ir apibrėžti.
Įvadas
Iš pradžių pradėkime nuo apibrėžimo. Kai signalas, suformuotas iš dviejų dažnių, yra nukreipiamas į stiprintuvo, kurio atsakas nėra labai tiesinis, įvestį, tai sukelia harmonikų (obertonų) generavimą. Be to, čia dalyvauja ne tik šie du rodikliai, bet ir jų matematinė suma bei skirtumas. Pastarasis vadinamas intermoduliaciniu iškraipymu.
Mažaspavyzdys
Tarkime, turime signalą. Jį sudaro du dažniai – 1000 ir 1100 Hz. Tai reiškia, kad stiprintuvo išėjime taip pat bus generuojami signalai, kurių dažnis yra 2100 Hz (1000 + 1100) ir 100 Hz (1100-1000). Ir tai tik pirmos eilės harmonikų dariniai!
Dar vienas pavyzdys. Imami du dažniai, kurie skiriasi penktadaliu. Kažkaip 1000 Hz ir 1500 Hz. Šiuo atveju antros eilės harmonikos bus 2000 Hz ir 3000 Hz, o trečiosios – 3000 Hz ir 4500 Hz. Lyginant su 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz ir 4500 Hz reikšmės yra oktavos, dvylikapirštės ir jokios. Su 1500 Hz viskas yra šiek tiek kitaip. Jos atžvilgiu 2000 Hz, 3000 Hz ir 4500 Hz dažnių harmonika yra ketvirtoji, oktava ir dvylikapirštė.
Pažymėtina, kad abiejų svarstomų dažnių sukurti obertonai atitinka pagrindinius tonus. Tačiau tai nenuostabu, nes visi muzikos instrumentai juos naudojant sukuria natūralias harmonikas.
Kokios yra intermoduliacijos iškraipymo ypatybės?
Jų specifika slypi tame, kad generuojami signalai, kurių dažniai yra obertonų suma ir skirtumas. Reikėtų pažymėti, kad pagaminti deriniai ne visada koreliuoja su pagrindinių rodiklių reikšmėmis. Be to, esant sudėtingam spektriniam rezultatų pasiskirstymui, tai ne tik nepraturtina harmoninės struktūros (kaip įmanoma naudojant žemos eilės obertonus), bet irprimena įprastą triukšmo pridėjimą.
Tai ypač aktualu kuriant arba atkuriant sudėtingą muzikinį signalą. Intermoduliacinio iškraipymo matavimas reiškia bandymą nustatyti sistemos netiesiškumo laipsnį. Pavyzdžiui, garsiakalbiuose panašus poveikis atsiranda dėl skirtingų kilnojamojo difuzoriaus sistemos elastingumo verčių. Tai taip pat taikoma magnetinių laukų elgsenai skirtingomis sužadinimo sąlygomis. Beje, garsiakalbis yra geras pavyzdys sistemos, kuri demonstruoja nesubalansuotą veikimą esant skirtingam garsumo lygiui.
Tiesą sakant, tai lemia netiesinių reiškinių atsiradimą akustinėje jo išvestyje. Jei garsiakalbis būtų simetriška sistema, nebūtų jokių prielaidų intermoduliaciniam iškraipymui. Iš to, beje, paaiškėja, kad jei sistemos išvestyje yra harmonika, tai visada turi būti tam tikras netiesiškumas.
Kokią tarpinę išvadą galima padaryti iš to?
Apibendrinant tai, kas išdėstyta pirmiau, reikia pažymėti, kad harmoninis iškraipymas neparodo procesų, vedančių į nemuzikines sistemas, atsiradimo. Be to, tiesioginis įvairių įrenginių palyginimas pagal šį parametrą gali sukelti didelių klaidingų nuomonių apie generuojamų signalų kokybę.
Vienas labai ryškus pavyzdys yra stiprintuvų tarpusavio moduliacijos iškraipymas. Ten daugelis mano, kad vamzdiniai turi geresnį garsą nei tranzistoriniai. Nors pastarieji sukuria dydžiu mažiau iškraipymų.
Apiematavimas ir iškraipymas
Jau aišku, kad intermoduliacijos iškraipymas yra problema – tikra ir paslėpta. Jei užduotis yra ją sumažinti, tuomet turite pasitempti ir dirbti, prieš tai ištyrę. Gerų rezultatų pasiekė rusų elektroakustikas Aleksandras Voišvilas. Jo darbus rekomenduojama studijuoti visiems, norintiems praplėsti savo žinias šioje srityje. Visų pirma, reikia pažymėti, kad iškraipymai atsiranda priklausomai nuo generuojamo dažnio.
Šiuo atveju slenksčio lygio viršijimas yra fiksuotas. Tai pastebima tais atvejais, kai fiksuojami trečios, kaip ir antrosios, eilės intermoduliaciniai iškraipymai. Esant bet kokiam dažniui, harmonikų lygį galima rasti atėmus iškraipymą iš atsako lygio, kuris stebimas ašine kryptimi.
Kokie yra tarpusavio moduliavimo iškraipymo matavimo metodai?
Remiamos ryšio ir tikimybių teorijos, taip pat matematinė statistika. Juos papildo spektrinė analizė, netiesinių charakteristikų aproksimavimo metodai ir daugiatakių diagramų kompiuterinis modeliavimas. Jei kalbame apie konkretesnius sprendimus, tai yra šie:
- Kompiuterinis metodas, skirtas analizuoti ir apskaičiuoti išvesties signalo spektrą su perdavimo charakteristikų aproksimavimu naudojant Besselio funkcijas. Jis pasižymi dideliu tikslumu, kuris svyruoja nuo 0,1 iki 0,2dB.
- Skaitinių-analitinių metodų, skirtų daugiatakėms diagramoms modeliuoti, grupė. Dėl savo naujumo jie nebuvo plačiai paplitę, tačiau jų gyvybingumas buvo patvirtintas eksperimentiniais tyrimais.
- Naudojant daugybę parazitinių ir pagrindinių poliarinės ir spektrinės spinduliuotės skilčių parametrų ir modelių. Tai plačiai naudojama palydovinio ryšio sistemoms, teikiančioms vietines paslaugas.
Tai ne visi tarpmoduliacinio iškraipymo matavimo metodai. Radijo kelią galima apibūdinti specifinėmis savybėmis, į kurias reikia atsižvelgti tiek atliekant darbus, tiek sprendžiant įtakos mažinimo problemą.
Praktiniai apsaugos sprendimai
Nėra vieno universalaus atsakymo į šį iššūkį. Todėl žr.:
- Perdavimo charakteristikų koregatorius aparatinei ir programinei įrangai. Tai leidžia padidinti efektyvumą 10-15%, o energijos sąnaudas sumažinti 15-20%. Be to, sistemos pralaidumas padidinamas 5%.
- Teorinio skaičiavimo algoritmai ir programos, leidžiančios valdyti Ramano spektrą ir klaidingą spinduliuotę. Jie leidžia pasiekti, kad perdavimo kelių efektyvumas padidėtų 10–15%, energijos suvartojimas sumažintas 15–20%.
- Kompiuterinio metodo naudojimas kombinuoto spektro analizei naudojant aproksimaciją pagal Besselio funkcijas. Šis sprendimas leidžia skaičiuoti teorinius rodiklius, valdyti ir sumažintiparazitų emisijos veikiančiose sistemose.
Ir daugybė kitų. Kažkas konkretaus parenkama atsižvelgiant į tai, kokių tikslų siekiama, taip pat į esamas problemas.
Šiek tiek apie praktinį darbą
Kaip klausytis intermoduliacijos iškraipymo, kad į jį būtų galima reaguoti? Kam juos iš viso matuoti? Reikia pažymėti, kad tai nėra tokia lengva užduotis, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Intermoduliacijos iškraipymo verčių dydis priklauso nuo signalo dažnių diapazono, jo absoliutaus lygio, sudėtingumo, didžiausios ir vidutinės vertės santykio, bangos formos, minėtų veiksnių sąveikos ir daugelio kitų priežasčių. Todėl sunku išmatuoti vertes. Juk yra procesų, kai vieni dažniai turi įtakos kitų generavimui. Ir variantų skaičius, grynai teoriškai, gali priartėti prie begalybės.
Svarbų vaidmenį vertinant atlieka intermoduliacijos iškraipymo koeficientas. Tai nuolatinio harmoninio stiprintuvo iškraipymo indikatorius. Intermoduliacijos iškraipymo koeficientas naudojamas parodyti, kiek pagrindinio signalo sudaro papildomos kartos. Manoma, kad šio rodiklio reikšmė negali viršyti 1 proc. Kuo jis mažesnis, tuo didesnį garso tikslumą apibūdina š altinis. Aukščiausios klasės stiprintuvai gali pasigirti šimtųjų procentų ar net mažesniu koeficientu.
Ne tik pavieniai š altiniai
Iškraipymų atsiradimas neapsiriboja vienujų susidarymo taškas. Bandant sugauti signalus iškyla tam tikrų problemų. Taip imtuvuose atsiranda intermoduliacinis iškraipymas. Tai ypač pasakytina apie įvairią radijo įrangą. Galų gale, jam labai svarbu sumažinti naudingo signalo lygį, taip pat jo santykio su triukšmu pablogėjimą. Reikėtų pažymėti, kad galingi trukdžiai netgi gali trukdyti darbui su kaimyniniais signalais. Šiuo atveju jie kalba apie skersinio pokalbio buvimą.
Šis reiškinys atsiranda, kai signalas ir radijo trukdžiai nesutampa su pagrindinių ir panašių kanalų dažniais. Kokia šio reiškinio prigimtis? Skersinis pokalbis pasireiškia kaip ypatingas moduliuojamų trukdžių spektrinių komponentų ir naudingo signalo sąveikos rezultatas imtuvo netiesiškumo atžvilgiu. Skirtumas pablogėja, o iškilus rimtoms problemoms įprastas priėmimas tampa neįmanomas.
Prisiminkite svarbias akimirkas
Intermoduliacinis iškraipymas linkęs virsti moduliuotu triukšmu. Norint suprasti reiškinio esmę, užtenka įsivaizduoti situacijas, kai kas nors nori namuose klausytis geros muzikos sistemos, o už lango yra žmogus, kuris pilnai mojuoja pagal paskirtį grandininį pjūklą. Triukšmo lygis priklausys nuo muzikos spektrinio tankio ir garsumo.
Nors reikia pažymėti, kad šiuo atveju nėra tiesioginio ryšio. Esant intermoduliaciniams iškraipymams, garso įžvalga ir aiškumas prarandamas. Esant žemam signalo lygiui, detalės prarandamos ir prarandamosbūdingas lengvumas. Tai ypač problematiška pučiamųjų orkestrams ir chorams. Jei žmogus įpratęs jų klausytis gyvai, tai bandydami išgirsti tas pačias dainas per garsiakalbį galite labai nusivilti.
Taip yra todėl, kad kai viskas sumaišoma ir grojama per du garsiakalbius, iškraipymai tampa labai akivaizdūs. Tuo tarpu jei pastatysite objektus skirtinguose erdvės taškuose, problemų skaičius bus daug mažesnis.
Įdomus tyrimas
Norėčiau paminėti tyrimų rezultatus, kuriuos galima gauti daugiadažniu metodu. Esmė yra ta, kad vienu metu per sistemą perduodami keli signalai, kurie turi skirtingą toną. Šiuo atveju dažniai parenkami atsižvelgiant į tai, kad būtų užtikrintas maksimalus intermoduliacijos komponentų atskyrimas. Tai leidžia tiksliau suprasti probleminę sritį.
Kelių dažnių metodas leido išsiaiškinti, kad daugeliu atvejų bendras įrašytų intermoduliacinių iškraipymų kiekis keturis kartus viršija bendrą netiesinio iškraipymo koeficiento vertę. Iš to daroma paprasta išvada. Būtent tai, kas dažnai laikoma harmoniniu iškraipymu, iš tikrųjų daugiausia susideda iš intermoduliacinio pobūdžio reiškinių. Šiuo atveju labai lengva paaiškinti, kodėl koeficiento reikšmė nelabai koreliuoja su tikru garsu, kuris suvokiamas ausimi.
Išvada
Iš esmės tai viskas, ką reikia žinoti apie intermoduliacijos iškraipymą paprastam žmogui. Reikia pažymėti, kad ši tema yra labai plati ir apima daugybę sričių, netgi erdvę! Tačiau didelis žinių kiekis, su kuriuo galite susipažinti, bus įdomus tik specializuotiems specialistams, kurie užsiima rimtais tyrimais ir tyrimais.
