Bei der Auswahl von Verstärkern, Monitoren und ähnlichen Geräten lässt sich ein Unerfahrener oft von Indikatoren wie Leistung und Frequenzgang leiten. Erfahrenere Leute interessieren sich für den Wert des Koeffizienten harmonischer Präsentationen. Und nur die Kenner erwähnen die Intermodulationsverzerrung. Obwohl ihre nachteilige Wirkung die größte unter allen aufgeführten ist. Außerdem sind sie sehr schwer zu messen und zu definieren.
Einführung
Fangen wir zunächst mit einer Definition an. Wenn ein aus zwei Frequenzen gebildetes Signal an den Eingang eines Verstärkers angelegt wird, der kein sehr lineares Verh alten aufweist, führt dies zur Erzeugung von Harmonischen (Obertönen). Darüber hinaus nehmen nicht nur diese beiden Indikatoren daran teil, sondern auch ihre mathematische Summe und Differenz. Letzteres wird Intermodulationsverzerrung genannt.
KleinBeispiel
Nehmen wir an, wir haben ein Signal. Es besteht aus zwei Frequenzen - 1000 und 1100 Hz. Das bedeutet, dass am Verstärkerausgang auch Signale mit einer Frequenz von 2100 Hz (1000 + 1100) und 100 Hz (1100-1000) erzeugt werden. Und das sind nur Ableitungen der Harmonischen erster Ordnung!
Noch ein Beispiel. Es werden zwei Frequenzen genommen, die sich um eine Quinte unterscheiden. Irgendwie 1000 Hz und 1500 Hz. In diesem Fall betragen die Harmonischen zweiter Ordnung 2000 Hz und 3000 Hz und die dritte Ordnung 3000 Hz und 4500 Hz. Bezogen auf 1000 Hz sind die Werte bei 2000 Hz, 3000 Hz und 4500 Hz Oktave, Duodezim und keine. Bei 1500 Hz sieht das etwas anders aus. In Bezug darauf ist die Harmonische der Frequenzen bei 2000 Hz, 3000 Hz und 4500 Hz die vierte, Oktave und Duodezim.
Zu beachten ist, dass die erzeugten Obertöne der beiden betrachteten Frequenzen den Grundtönen entsprechen. Dies ist jedoch nicht überraschend, da alle Musikinstrumente bei Verwendung natürliche Obertöne erzeugen.
Was sind die Merkmale der Intermodulationsverzerrung?
Ihre Besonderheit liegt darin, dass Signale erzeugt werden, deren Frequenzen die Summe und Differenz von Obertönen sind. Es ist zu beachten, dass die erzeugten Kombinationen nicht immer mit den Werten der Hauptindikatoren korrelieren. Außerdem führt dies bei einer komplexen spektralen Verteilung der Ergebnisse nicht nur nicht zu einer Anreicherung der harmonischen Struktur (wie dies bei niederen Obertönen möglich ist), sondern beginnt sogarähneln dem üblichen Zusatz von Rauschen.
Dies trifft besonders zu, wenn ein komplexes Musiksignal erzeugt oder reproduziert wird. Die Messung der Intermodulationsverzerrung impliziert einen Versuch, den Grad der Nichtlinearität des Systems zu bestimmen. Beispielsweise bei Lautsprechern ergeben sich ähnliche Effekte durch unterschiedliche Elastizitätswerte des beweglichen Diffusorsystems. Dies gilt auch für das Verh alten von Magnetfeldern unter verschiedenen Anregungsbedingungen. Der Lautsprecher ist übrigens ein gutes Beispiel für ein System, das bei unterschiedlichen Lautstärken ein unausgeglichenes Verh alten zeigt.
Tatsächlich führt dies zum Auftreten nichtlinearer Phänomene am akustischen Ausgang davon. Wenn der Lautsprecher ein System mit symmetrischem Verh alten wäre, dann gäbe es keine möglichen Voraussetzungen für das Auftreten von Intermodulationsverzerrungen. Daraus ergibt sich übrigens, dass bei einer Harmonischen am Ausgang des Systems immer eine gewisse Nichtlinearität vorhanden sein muss.
Welche Zwischenbilanz lässt sich daraus ziehen?
Zusammenfassend sollte angemerkt werden, dass harmonische Verzerrungen nicht das Auftreten von Prozessen zeigen, die zu nicht-musikalischen Systemen führen. Darüber hinaus kann ein direkter Vergleich verschiedener Geräte anhand dieses Parameters zu erheblichen Missverständnissen über die Qualität der erzeugten Signale führen.
Ein sehr aufschlussreiches Beispiel ist die Intermodulationsverzerrung in Verstärkern. Dort glauben viele, dass Röhren einen besseren Klang haben als Transistoren. Obwohl letztere eine Größenordnung weniger Verzerrungen erzeugen.
ÜberMessung und Verzerrung
Schon jetzt ist klar, dass Intermodulationsverzerrungen ein Problem sind - real und versteckt. Wenn die Aufgabe darin besteht, es zu reduzieren, müssen Sie sich anstrengen und arbeiten, nachdem Sie es zuvor studiert haben. Gute Ergebnisse erzielte der russische Elektroakustiker Alexander Voishvillo. Seine Werke sind jedem zum Studium zu empfehlen, der sein Wissen auf diesem Gebiet erweitern möchte. Zunächst ist zu beachten, dass je nach erzeugter Frequenz Verzerrungen auftreten.
In diesem Fall ist das Überschreiten des Schwellwerts behoben. Dies wird in den Fällen beobachtet, wenn Intermodulationsverzerrungen der dritten Ordnung sowie der zweiten fest sind. Bei jeder gegebenen Frequenz kann der Pegel der Harmonischen ermittelt werden, indem die Verzerrung vom Pegel der Antwort subtrahiert wird, die in axialer Richtung beobachtet wird.
Welche Methoden gibt es zur Messung der Intermodulationsverzerrung?
Als Grundlage dienen
Zusammenhangs- und Wahrscheinlichkeitstheorien sowie mathematische Statistik. Sie werden ergänzt durch Spektralanalyse, Verfahren zur Annäherung nichtlinearer Eigenschaften und Computersimulation von Mehrwegdiagrammen. Wenn wir über spezifischere Lösungen sprechen, dann sind dies:
- Rechnerbasiertes Verfahren zur Analyse und Berechnung des Spektrums des Ausgangssignals mit der Approximation von Übertragungseigenschaften mittels Bessel-Funktionen. Es zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus, die von 0,1 bis 0,2 reichtdB.
- Gruppe numerisch-analytischer Methoden zur Modellierung von Mehrwegdiagrammen. Aufgrund ihrer Neuheit haben sie sich nicht weit verbreitet, aber ihre Lebensfähigkeit wurde durch experimentelle Studien bestätigt.
- Verwendung einer Reihe von Parametern und Modellen von parasitären und Hauptkeulen polarer und spektraler Strahlungsmuster. Dies wird häufig bei Satellitenkommunikationssystemen verwendet, die einen Bereichsdienst bereitstellen.
Dies sind nicht alle Methoden zur Messung der Intermodulationsverzerrung. Der Funkweg kann durch das Vorhandensein spezifischer Merkmale gekennzeichnet sein, die sowohl bei der Durchführung von Arbeiten als auch bei der Lösung des Problems der Reduzierung des Einflusses berücksichtigt werden müssen.
Praktische Schutzlösungen
Es gibt keine allgemeingültige Antwort auf diese Herausforderung. Siehe daher:
- Hardware-Software-Korrektur der Übertragungseigenschaften. Dadurch können Sie die Effizienz um 10-15 % steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch um 15-20 % senken. Zusätzlich wird die Systembandbreite um 5 % erhöht.
- Algorithmen und Programme für theoretische Berechnungen, die es ermöglichen, das Raman-Spektrum und die Nebenstrahlung zu kontrollieren. Sie ermöglichen eine Effizienzsteigerung der Übertragungswege um gleiche 10-15 % und eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 15-20 %.
- Unter Verwendung eines computerbasierten Verfahrens zur Analyse des Kombinationsspektrums unter Verwendung einer Annäherung durch Bessel-Funktionen. Mit dieser Lösung können Sie theoretische Indikatoren berechnen, kontrollieren und reduzierenparasitäre Emissionen in funktionierenden Systemen.
Und einige andere. Je nachdem, welche Ziele verfolgt werden, wird etwas Bestimmtes ausgewählt, aber auch aktuelle Probleme werden in den Fokus gerückt.
Ein bisschen praktische Arbeit
Wie höre ich Intermodulationsverzerrungen, um darauf zu reagieren? Warum überhaupt messen? Es sei darauf hingewiesen, dass dies keine so einfache Aufgabe ist, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Die Größe der Intermodulationsverzerrungswerte hängt vom Frequenzbereich des Signals, seinem absoluten Pegel, seiner Komplexität, dem Verhältnis zwischen Spitzen- und Mittelwert, von der Wellenform, dem Zusammenspiel der genannten Faktoren und einer Reihe anderer Gründe ab. Daher ist es schwierig, Werte zu messen. Schließlich gibt es Prozesse, bei denen einige Frequenzen die Erzeugung anderer beeinflussen. Und die Anzahl der Variationen kann rein theoretisch gegen unendlich gehen.
Eine wichtige Rolle bei der Bewertung spielt der Koeffizient der Intermodulationsverzerrung. Es ist ein Indikator für die anh altende harmonische Verzerrung des Verstärkers. Der Intermodulationsverzerrungsfaktor wird verwendet, um anzuzeigen, wie viel des Hauptsignals aus zusätzlichen Generationen besteht. Es wird angenommen, dass der Wert dieses Indikators 1% nicht überschreiten darf. Je kleiner es ist, desto größer ist die Klangtreue, die von der Quelle geprägt wird. High-End-Verstärker verfügen über Verhältnisse, die Hundertstel Prozent oder sogar weniger betragen.
Nicht nur Einzelquellen
Das Auftreten von Verzerrungen ist nicht auf eine beschränktPunkt ihrer Entstehung. Bestimmte Probleme treten auf, wenn versucht wird, Signale zu empfangen. So treten Intermodulationsverzerrungen in Empfängern auf. Dies gilt insbesondere für verschiedene Funkgeräte. Schließlich ist es sehr relevant, den Pegel des Nutzsignals sowie die Verschlechterung seines Verhältnisses zum Rauschen zu reduzieren. Es ist zu beachten, dass starke Interferenzen sogar die Arbeit an benachbarten Signalen stören können. In diesem Fall spricht man von Übersprechen.
Dieses Phänomen tritt auf, wenn das Signal und die Funkstörungen nicht mit den Frequenzen des Hauptkanals und ähnlicher Kanäle übereinstimmen. Was ist die Natur dieses Phänomens? Übersprechen macht sich insbesondere durch die Wechselwirkung der spektralen Anteile der aufmodulierten Störung und des Nutzsignals auf den Nichtlinearitäten des Empfängers bemerkbar. Die Unterscheidung verschlechtert sich und bei erheblichen Problemen wird ein normaler Empfang unmöglich.
Erinnere dich an wichtige Momente
Intermodulationsverzerrung neigt dazu, sich in moduliertes Rauschen zu verwandeln. Um das Wesen des Phänomens zu verstehen, reicht es aus, sich Situationen vorzustellen, in denen jemand zu Hause eine gute Musikanlage hören möchte und vor dem Fenster eine Person steht, die eine Kettensäge für ihren beabsichtigten Zweck voll ausübt. Der Rauschpegel hängt von der spektralen Dichte und Lautstärke der Musik ab.
Wobei zu beachten ist, dass in diesem Fall kein direkter Zusammenhang besteht. In Gegenwart von Intermodulationsverzerrung gehen Einsicht und Klarheit des Klangs verloren. Bei niedrigen Signalpegeln gehen Details verloren und gehen auch verlorencharakteristische Leichtigkeit. Dies ist besonders problematisch für Blaskapellen und Chöre. Wenn eine Person daran gewöhnt ist, sie live zu hören, dann kann man sehr enttäuscht sein, wenn man versucht, dieselben Songs über den Lautsprecher zu hören.
Das liegt daran, dass die Verzerrung sehr offensichtlich wird, wenn alles gemischt und über zwei Lautsprecher wiedergegeben wird. Wenn Sie hingegen Objekte an verschiedenen Punkten im Raum platzieren, ist die Anzahl der Probleme um eine Größenordnung geringer.
Interessante Forschung
Ich möchte die Forschungsergebnisse erwähnen, die mit der Multifrequenzmethode erzielt werden können. Es besteht die Essenz, dass mehrere Signale gleichzeitig durch das System geleitet werden, die einen unterschiedlichen Ton haben. Dabei werden die Frequenzen darauf basierend ausgewählt, um eine maximale Trennung der Intermodulationsanteile zu gewährleisten. Dadurch können Sie den Problembereich genauer verstehen.
Durch das Multifrequenzverfahren konnte festgestellt werden, dass in vielen Fällen der Gesamtbetrag der aufgenommenen Intermodulationsverzerrungen den Gesamtwert des nichtlinearen Klirrfaktors um das Vierfache übersteigt. Daraus lässt sich eine einfache Schlussfolgerung ziehen. Was nämlich oft als harmonische Verzerrung betrachtet wird, besteht tatsächlich in größerem Ausmaß aus Phänomenen einer Intermodulationsnatur. In diesem Fall ist es sehr einfach zu erklären, warum der Wert des Koeffizienten nicht gut mit dem echten Klang korreliert, der mit dem Ohr wahrgenommen wird.
Schlussfolgerung
Das ist im Grunde alles, was Sie für den Durchschnittsbürger über Intermodulationsverzerrung wissen müssen. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Thema sehr breit gefächert ist und viele Bereiche abdeckt, sogar den Weltraum! Die große Menge an Wissen, mit der Sie sich vertraut machen können, ist jedoch nur für spezialisierte Spezialisten von Interesse, die sich mit ernsthafter Forschung und Forschung beschäftigen.
