Ao escolher amplificadores, monitores e equipamentos similares, uma pessoa inexperiente é frequentemente guiada por indicadores como potência e resposta de frequência. Pessoas mais experientes estão interessadas no valor do coeficiente de apresentações harmônicas. E apenas os mais experientes mencionam a distorção de intermodulação. Embora seu efeito prejudicial seja o maior entre todos os listados. Além disso, são muito difíceis de medir e definir.
Introdução
Inicialmente, vamos começar com uma definição. Quando um sinal formado a partir de duas frequências é aplicado na entrada de um amplificador que não possui uma resposta muito linear, isso leva à geração de harmônicos (overtones). Além disso, não apenas esses dois indicadores participam disso, mas também sua soma e diferença matemática. Este último é chamado de distorção de intermodulação.
Pequenoexemplo
Digamos que temos um sinal. Consiste em duas frequências - 1000 e 1100 Hz. Isso significa que sinais com frequência de 2100 Hz (1000 + 1100) e 100 Hz (1100-1000) também serão gerados na saída do amplificador. E estas são apenas derivadas dos harmônicos de primeira ordem!
Mais um exemplo. Duas frequências são tomadas que diferem por um quinto. De alguma forma 1000 Hz e 1500 Hz. Neste caso, os harmônicos de segunda ordem serão 2000 Hz e 3000 Hz, e o terceiro - 3000 Hz e 4500 Hz. Em relação a 1000 Hz, os valores em 2000 Hz, 3000 Hz e 4500 Hz são oitava, duodecim e nenhum. Com 1500 Hz, as coisas são um pouco diferentes. Em relação a ele, o harmônico das frequências em 2000 Hz, 3000 Hz e 4500 Hz é a quarta, oitava e duodecim.
Deve-se notar que os harmônicos produzidos de ambas as frequências consideradas correspondem aos tons fundamentais. No entanto, isso não é surpreendente, pois todos os instrumentos musicais produzem harmônicos naturais quando usados.
Quais são as características da distorção de intermodulação?
Sua especificidade reside no fato de que os sinais são gerados, cujas frequências são a soma e a diferença dos harmônicos. Deve-se notar que as combinações produzidas nem sempre se correlacionam com os valores dos principais indicadores. Além disso, com uma distribuição espectral complexa dos resultados, isso não apenas não leva a um enriquecimento da estrutura harmônica (como é possível com sobretons de baixa ordem), mas também começa aassemelham-se à adição usual de ruído.
Isso é especialmente verdadeiro ao criar ou reproduzir um sinal musical complexo. A medição da distorção de intermodulação implica uma tentativa de determinar o grau de não linearidade do sistema. Por exemplo, em alto-falantes, surgem efeitos semelhantes devido a diferentes valores de elasticidade do sistema difusor móvel. Isso também se aplica ao comportamento de campos magnéticos sob diferentes condições de excitação. Aliás, o alto-falante é um bom exemplo de sistema que apresenta comportamento desequilibrado em diferentes níveis de volume.
Na verdade, isso leva ao aparecimento de fenômenos não lineares na saída acústica dele. Se o alto-falante fosse um sistema com comportamento simétrico, não haveria pré-requisitos possíveis para a ocorrência de distorção de intermodulação. A partir disso, a propósito, verifica-se que, se houver um harmônico na saída do sistema, sempre deve haver uma certa não linearidade.
Que conclusão intermediária pode ser tirada disso?
Resumindo o exposto, deve-se notar que a distorção harmônica não demonstra a ocorrência de processos que levam a sistemas não musicais. Além disso, uma comparação direta de vários dispositivos por este parâmetro pode levar a equívocos significativos sobre a qualidade dos sinais gerados.
Um exemplo muito revelador é a distorção de intermodulação em amplificadores. Lá, muitos acreditam que os valvulados têm um som melhor do que os transistorizados. Embora estes últimos gerem uma ordem de magnitude menos distorção.
Sobremedição e distorção
Já está claro que a distorção de intermodulação é um problema - real e oculto. Se a tarefa é reduzi-lo, para isso você deve se esforçar e trabalhar, tendo estudado anteriormente. Bons resultados foram alcançados pelo eletroacústico russo Alexander Voishvillo. Suas obras são recomendadas para estudo por qualquer pessoa que queira ampliar seus próprios conhecimentos nesta área. Em primeiro lugar, deve-se notar que as distorções aparecem dependendo da frequência gerada.
Neste caso, a ultrapassagem do nível de limite é fixa. Isso é observado naqueles casos em que as distorções de intermodulação de terceira ordem, bem como de segunda, são fixas. Em qualquer frequência, o nível de harmônicos pode ser encontrado subtraindo a distorção do nível da resposta, que é observada na direção axial.
Quais são os métodos para medir a distorção de intermodulação?
Teorias de conexão e probabilidade, bem como estatísticas matemáticas, são usadas como base. Eles são complementados por análise espectral, métodos para aproximar características não lineares e simulação por computador de diagramas de múltiplos caminhos. Se falamos de soluções mais específicas, então estas são:
- Método baseado em computador para analisar e calcular o espectro do sinal de saída com a aproximação das características de transferência usando funções de Bessel. Caracteriza-se pela alta precisão, que varia de 0,1 a 0,2dB.
- Grupo de métodos analítico-numéricos para modelagem de diagramas de multicaminhos. Devido à sua novidade, eles não se tornaram difundidos, mas sua viabilidade foi confirmada por estudos experimentais.
- Usando uma matriz de parâmetros e modelos de lóbulos parasitas e principais de padrões de radiação polar e espectral. Isso é amplamente utilizado com sistemas de comunicação por satélite que fornecem serviço de área.
Estes não são todos os métodos para medir a distorção de intermodulação. O caminho de rádio pode ser caracterizado pela presença de características específicas que devem ser levadas em consideração tanto na condução do trabalho quanto na solução do problema de redução da influência.
Soluções práticas de proteção
Não existe uma única resposta universal para este desafio. Portanto, consulte:
- Hardware-software corretor de características de transferência. Permite aumentar a eficiência em 10-15%, reduzindo o consumo de energia em 15-20%. Além disso, a largura de banda do sistema é aumentada em 5%.
- Algoritmos e programas de cálculo teórico, permitindo controlar o espectro Raman e radiações espúrias. Eles permitem obter um aumento na eficiência dos caminhos de transmissão nos mesmos 10-15%, reduzindo o consumo de energia em 15-20%.
- Usando um método baseado em computador para analisar o espectro de combinação usando aproximação por funções de Bessel. Esta solução permite calcular indicadores teóricos, controlar e reduziremissões parasitárias em sistemas em funcionamento.
E vários outros. Algo específico é selecionado dependendo de quais objetivos estão sendo perseguidos, além de focar nos problemas atuais.
Um pouco sobre trabalho prático
Como ouvir a distorção de intermodulação para reagir a ela? Por que medi-los afinal? Deve-se notar que esta não é uma tarefa tão fácil como pode parecer à primeira vista. A magnitude dos valores de distorção de intermodulação depende da faixa de frequência do sinal, seu nível absoluto, complexidade, a relação entre o valor de pico e médio, a forma de onda, a interação entre os fatores mencionados e vários outros motivos. Portanto, é difícil medir valores. Afinal, existem processos em que algumas frequências afetam a geração de outras. E o número de variações, puramente teoricamente, pode se aproximar do infinito.
Um papel importante na avaliação é desempenhado pelo coeficiente de distorção de intermodulação. É um indicador da distorção harmônica contínua do amplificador. O fator de distorção de intermodulação é usado para mostrar quanto do sinal principal é composto de gerações adicionais. Acredita-se que o valor deste indicador não pode ultrapassar 1%. Quanto menor for, maior a fidelidade do som é caracterizada pela fonte. Amplificadores de última geração possuem proporções que são centésimos de um por cento ou até menos.
Não apenas fontes únicas
A ocorrência de distorção não se limita a umponto de sua formação. Certos problemas surgem ao tentar captar sinais. É assim que a distorção de intermodulação aparece nos receptores. Isto é especialmente verdadeiro para vários equipamentos de rádio. Afinal, é muito relevante que ele reduza o nível do sinal útil, bem como a deterioração de sua relação com o ruído. Deve-se notar que uma interferência poderosa pode até interferir no trabalho em sinais vizinhos. Neste caso, eles falam da presença de crosstalk.
Este fenômeno ocorre quando o sinal e a interferência de rádio não coincidem com as frequências dos canais principais e similares. Qual é a natureza desse fenômeno? Crosstalk se manifesta como um resultado particular da interação dos componentes espectrais da interferência modulada e do sinal útil nas não linearidades do receptor. A distinção se deteriora e, em caso de problemas significativos, a recepção normal se torna impossível.
Lembre-se de momentos importantes
A distorção de intermodulação tende a se transformar em ruído modulado. Para entender a essência do fenômeno, basta imaginar situações em que alguém deseja ouvir um bom sistema de música em casa e, do lado de fora da janela, há uma pessoa que está empunhando totalmente uma motosserra para o propósito a que se destina. O nível de ruído dependerá da densidade espectral e do volume da música.
Embora deva ser observado que não há relação direta neste caso. Na presença de distorção de intermodulação, a percepção e a clareza do som serão perdidas. Em níveis de sinal baixos, o detalhe é perdido e também perdidoleveza característica. Isso é especialmente problemático para bandas de metais e coros. Se uma pessoa está acostumada a ouvi-los ao vivo, ao tentar ouvir as mesmas músicas pelo alto-falante, você pode ficar muito desapontado.
Isso ocorre porque quando tudo é mixado e tocado em dois alto-falantes, a distorção se torna muito óbvia. Considerando que, se você colocar objetos em diferentes pontos no espaço, o número de problemas será uma ordem de magnitude menor.
Pesquisa interessante
Gostaria de mencionar os resultados da pesquisa que podem ser obtidos pelo método multifrequencial. Existe uma essência que vários sinais são passados pelo sistema ao mesmo tempo, que possuem um tom diferente. Neste caso, as frequências são selecionadas com base no fato de garantir a máxima separação dos componentes de intermodulação. Isso permite que você entenda com mais precisão a área do problema.
O método multifrequência permitiu descobrir que em muitos casos a quantidade total de distorção de intermodulação gravada excede o valor total do fator de distorção não linear em quatro vezes. A partir disso, uma conclusão simples é tirada. Ou seja, o que muitas vezes é considerado distorção harmônica, na verdade, em maior medida, consiste em fenômenos de natureza de intermodulação. Neste caso, é muito fácil explicar porque o valor do coeficiente não se correlaciona bem com o som real, que é percebido pelo ouvido.
Conclusão
Isso é basicamente tudo que você precisa saber sobre distorção de intermodulação para uma pessoa comum. Deve-se notar que este tema é muito amplo e abrange muitas áreas, até mesmo o espaço! Mas a grande quantidade de conhecimento que você pode conhecer será de interesse apenas para especialistas especializados que estão envolvidos em pesquisas e pesquisas sérias.
