Võimendite, monitoride jms seadmete valikul juhindub kogenematu inimene sageli sellistest näitajatest nagu võimsus ja sageduskarakteristik. Targemaid inimesi huvitab harmooniliste esitluste koefitsiendi väärtus. Ja ainult kõige teadlikumad mainivad intermodulatsiooni moonutusi. Kuigi nende kahjulik mõju on kõigi loetletud seas suurim. Lisaks on neid väga raske mõõta ja määratleda.
Sissejuhatus
Esialgu alustame määratlusega. Kui kahest sagedusest moodustatud signaal suunatakse võimendi sisendisse, millel pole väga lineaarset vastust, tekib see harmooniliste (ületoonide) tekkeni. Pealegi ei osale selles mitte ainult need kaks näitajat, vaid ka nende matemaatiline summa ja erinevus. Seda viimast nimetatakse intermodulatsioonimoonutuseks.
Väikenäide
Oletame, et meil on signaal. See koosneb kahest sagedusest - 1000 ja 1100 Hz. See tähendab, et võimendi väljundis genereeritakse ka signaale sagedusega 2100 Hz (1000 + 1100) ja 100 Hz (1100-1000). Ja need on ainult esimest järku harmooniliste tuletised!
Veel üks näide. Võetakse kaks sagedust, mis erinevad viiendiku võrra. Kuidagi 1000 Hz ja 1500 Hz. Sel juhul on teist järku harmoonilised 2000 Hz ja 3000 Hz ning kolmanda 3000 Hz ja 4500 Hz. Võrreldes sagedusega 1000 Hz on sagedustel 2000 Hz, 3000 Hz ja 4500 Hz väärtused oktav, duodetsim ja mitte ükski. 1500 Hz puhul on asjad veidi teisiti. Sellega seoses on sageduste harmooniline sagedustel 2000 Hz, 3000 Hz ja 4500 Hz neljas, oktav ja duodetsim.
Tuleb märkida, et mõlema vaadeldava sageduse ülemtoonid vastavad põhitoonidele. See pole aga üllatav, arvestades, et kõik muusikariistad tekitavad nende kasutamisel loomulikke harmoonilisi.
Millised on intermodulatsiooni moonutused?
Nende eripära seisneb selles, et genereeritakse signaale, mille sagedused on ülemtoonide summa ja erinevus. Tuleb märkida, et toodetud kombinatsioonid ei ole alati korrelatsioonis peamiste näitajate väärtustega. Veelgi enam, tulemuste keerulise spektraalse jaotuse korral ei too see kaasa mitte ainult harmoonilise struktuuri rikastamist (nagu on võimalik madala astme ülemtoonide puhul), vaid hakkab kameenutavad tavalist müra lisamist.
See kehtib eriti keeruka muusikasignaali loomisel või taasesitamisel. Intermodulatsiooni moonutuste mõõtmine tähendab katset määrata süsteemi mittelineaarsuse aste. Näiteks kõlarites tekivad sarnased efektid liikuva hajutisüsteemi elastsuse erinevate väärtuste tõttu. See kehtib ka magnetvälja käitumise kohta erinevates ergastustingimustes. Muide, valjuhääldi on hea näide süsteemist, mis käitub erinevatel helitugevustasemetel tasakaalustamata.
Tegelikult toob see kaasa mittelineaarsete nähtuste ilmnemise selle akustilises väljundis. Kui valjuhääldi oleks sümmeetrilise käitumisega süsteem, poleks intermodulatsiooni moonutuste tekkeks võimalikke eeldusi. Sellest, muide, selgub, et kui süsteemi väljundis on harmooniline, siis peab alati olema teatud mittelineaarsus.
Millise vahejärelduse saab sellest teha?
Eespool öeldut kokku võttes tuleb märkida, et harmoonilised moonutused ei näita protsesside esinemist, mis viivad mittemuusikaliste süsteemideni. Lisaks võib erinevate seadmete otsene võrdlemine selle parameetri alusel tekitada olulisi väärarusaamu genereeritud signaalide kvaliteedi kohta.
Üks väga ilmekas näide on intermodulatsiooni moonutused võimendites. Seal usuvad paljud, et torudel on parem heli kui transistoridel. Kuigi viimased tekitavad suurusjärgu võrra vähem moonutusi.
Teavemõõtmine ja moonutused
On juba selge, et intermodulatsiooni moonutused on probleem – tõeline ja varjatud. Kui ülesanne on seda vähendada, peate selleks pingutama ja töötama, olles seda eelnev alt uurinud. Häid tulemusi saavutas vene elektroakustik Aleksander Voishvillo. Tema teoseid soovitatakse uurida kõigil, kes soovivad oma teadmisi selles vallas täiendada. Kõigepe alt tuleb märkida, et moonutused ilmnevad sõltuv alt genereeritud sagedusest.
Sellisel juhul on lävetaseme ületamine fikseeritud. Seda täheldatakse juhtudel, kui on fikseeritud nii kolmandat kui ka teist järku intermodulatsiooni moonutused. Mis tahes sagedusel saab harmooniliste taseme leida, lahutades moonutuse reaktsiooni tasemest, mida täheldatakse aksiaalsuunas.
Millised meetodid on intermodulatsiooni moonutuste mõõtmiseks?
Aluseks on võetud seoste ja tõenäosusteooriad ning matemaatiline statistika. Neid täiendavad spektraalanalüüs, meetodid mittelineaarsete karakteristikute lähendamiseks ja mitmeteeliste diagrammide arvutisimuleerimine. Kui me räägime konkreetsematest lahendustest, siis need on:
- Arvutipõhine meetod väljundsignaali spektri analüüsimiseks ja arvutamiseks koos ülekandekarakteristikute lähendamisega, kasutades Besseli funktsioone. Seda iseloomustab kõrge täpsus, mis jääb vahemikku 0,1–0,2dB.
- Arvulis-analüütiliste meetodite rühm mitmeteeliste diagrammide modelleerimiseks. Uudsuse tõttu pole need lai alt levinud, kuid nende elujõulisust on kinnitanud eksperimentaalsed uuringud.
- Kasutades polaar- ja spektraalkiirguse mustrite parasiit- ja põhisagarate parameetreid ja mudeleid. Seda kasutatakse laialdaselt satelliitsidesüsteemides, mis pakuvad piirkondlikku teenust.
Need ei ole kõik intermodulatsioonimoonutuste mõõtmise meetodid. Raadioteed võib iseloomustada spetsiifiliste tunnuste olemasoluga, mida tuleb arvestada nii töö tegemisel kui ka mõju vähendamise probleemi lahendamisel.
Praktilised kaitselahendused
Sellele väljakutsele pole ühest universaalset vastust. Seetõttu vaadake:
- Edastusomaduste riistvara-tarkvara korrektor. See võimaldab teil suurendada efektiivsust 10-15%, vähendades samal ajal energiatarbimist 15-20%. Lisaks suurendatakse süsteemi ribalaiust 5%.
- Teoreetilise arvutuse algoritmid ja programmid, mis võimaldavad kontrollida Ramani spektrit ja valekiirgust. Need võimaldavad saavutada ülekandeteede efektiivsuse tõusu sama 10-15% võrra, vähendades energiatarbimist 15-20%.
- Arvutipõhise meetodi kasutamine kombineeritud spektri analüüsimiseks, kasutades lähendust Besseli funktsioonide järgi. See lahendus võimaldab arvutada teoreetilisi näitajaid, juhtida ja vähendadaparasiitheitmed toimivates süsteemides.
Ja mitmed teised. Midagi konkreetset valitakse sõltuv alt sellest, milliseid eesmärke taotletakse, samuti keskendutakse praegustele probleemidele.
Natuke praktilisest tööst
Kuidas kuulata intermodulatsiooni moonutusi, et sellele reageerida? Milleks neid üldse mõõta? Tuleb märkida, et see pole nii lihtne ülesanne, kui esmapilgul võib tunduda. Intermodulatsiooni moonutuste väärtuste suurus sõltub signaali sagedusalast, selle absoluutsest tasemest, keerukusest, tipu ja keskmise väärtuse vahelisest suhtest, lainekujust, nimetatud tegurite vastastikusest mõjust ja paljudest muudest põhjustest. Seetõttu on väärtusi raske mõõta. On ju protsesse, kus ühed sagedused mõjutavad teiste teket. Ja puhtteoreetiliselt võib variatsioonide arv läheneda lõpmatuseni.
Hindamisel mängib olulist rolli intermodulatsiooni moonutuste koefitsient. See on võimendi jätkuva harmoonilise moonutuse indikaator. Intermodulatsiooni moonutustegurit kasutatakse selleks, et näidata, kui suure osa põhisignaalist moodustavad täiendavad põlvkonnad. Arvatakse, et selle näitaja väärtus ei tohi ületada 1%. Mida väiksem see on, seda suuremat helitruudust iseloomustab allikas. Kõrgekvaliteediliste võimendite suhtarvud on protsendi sajandikud või isegi vähem.
Mitte ainult üksikud allikad
Moonutuste esinemine ei piirdu üheganende kujunemise punkt. Teatud probleemid tekivad signaalide püüdmisel. Nii ilmnevad vastuvõtjates intermodulatsiooni moonutused. See kehtib eriti erinevate raadioseadmete kohta. Lõppude lõpuks on selle jaoks väga asjakohane vähendada kasuliku signaali taset, samuti selle suhte halvenemist müraga. Tuleb märkida, et võimsad häired võivad isegi häirida tööd naabersignaalidega. Sel juhul räägivad nad läbirääkimise olemasolust.
See nähtus ilmneb siis, kui signaal ja raadiohäired ei ühti põhi- ja sarnaste kanalite sagedustega. Mis on selle nähtuse olemus? Ristkõne avaldub moduleeritud häirete spektraalkomponentide ja vastuvõtja mittelineaarsuste kasuliku signaali vastasmõju erilise tulemusena. Eristamine halveneb ja oluliste probleemide korral muutub normaalne vastuvõtt võimatuks.
Pidage meeles olulisi hetki
Intermodulatsiooni moonutused kipuvad muutuma moduleeritud müraks. Nähtuse olemuse mõistmiseks piisab, kui kujutada ette olukordi, kus keegi soovib kodus head muusikasüsteemi kuulata ja akna taga on inimene, kes vehib täielikult mootorsaega ettenähtud otstarbel. Müra tase oleneb muusika spektra altihedusest ja helitugevusest.
Kuigi tuleb märkida, et antud juhul puudub otsene seos. Intermodulatsiooni moonutuste korral kaob arusaam ja heli selgus. Madala signaalitaseme korral kaob üksikasjad ja kaobiseloomulik kergus. See on eriti problemaatiline puhkpilliorkestrite ja kooride puhul. Kui inimene on harjunud neid otse-eetris kuulama, siis valjuhääldist samu lugusid proovides võib olla suur pettumus.
Selle põhjuseks on asjaolu, et kui kõik segatakse ja esitatakse läbi kahe kõlari, muutuvad moonutused väga selgeks. Kui aga asetate objektid ruumi erinevatesse punktidesse, on probleemide arv suurusjärgu võrra väiksem.
Huvitav uurimus
Tahaksin mainida uurimistulemusi, mida on võimalik saada mitmesageduslikul meetodil. Seal on põhiolemus, et süsteemist lastakse korraga läbi mitu signaali, millel on erinev toon. Sel juhul valitakse sagedused lähtuv alt sellest, et tagada intermodulatsiooni komponentide maksimaalne eraldatus. See võimaldab teil probleemset piirkonda täpsem alt mõista.
Mitme sagedusega meetod võimaldas välja selgitada, et paljudel juhtudel ületab salvestatud intermodulatsioonimoonutuste kogusumma mittelineaarse moonutusteguri koguväärtust neli korda. Sellest tehakse lihtne järeldus. Nimelt koosneb sageli harmooniliseks moonutuseks peetav tegelikult suuremal määral intermodulatsiooni iseloomuga nähtustest. Sel juhul on väga lihtne selgitada, miks koefitsiendi väärtus ei korreleeru hästi tegeliku heliga, mida kõrv tajub.
Järeldus
See on põhimõtteliselt kõik, mida pead teadma intermodulatsiooni moonutuste kohta tavainimese jaoks. Tuleb märkida, et see teema on väga lai ja hõlmab paljusid valdkondi, isegi ruumi! Kuid suur hulk teadmisi, millega saate tutvuda, pakuvad huvi ainult spetsialiseerunud spetsialistidele, kes tegelevad tõsise uurimistööga.
