Al elegir amplificadores, monitores y equipos similares, una persona sin experiencia suele guiarse por indicadores como la potencia y la respuesta de frecuencia. Las personas más inteligentes están interesadas en el valor del coeficiente de presentaciones armónicas. Y solo los más conocedores mencionan la distorsión de intermodulación. Aunque su efecto perjudicial es el más grande entre todos los enumerados. Además, son muy difíciles de medir y definir.
Introducción
Inicialmente, comencemos con una definición. Cuando una señal formada por dos frecuencias se aplica a la entrada de un amplificador que no tiene una respuesta muy lineal, esto conduce a la generación de armónicos (sobretonos). Además, no solo estos dos indicadores participan en esto, sino también su suma y diferencia matemática. Esta última se denomina distorsión de intermodulación.
Pequeñoejemplo
Digamos que tenemos una señal. Consta de dos frecuencias: 1000 y 1100 Hz. Esto significa que en la salida del amplificador también se generarán señales con una frecuencia de 2100 Hz (1000 + 1100) y 100 Hz (1100-1000). ¡Y estos son solo derivados de los armónicos de primer orden!
Un ejemplo más. Se toman dos frecuencias que difieren en una quinta. De alguna manera 1000 Hz y 1500 Hz. En este caso, los armónicos de segundo orden serán 2000 Hz y 3000 Hz, y el tercero, 3000 Hz y 4500 Hz. Con relación a 1000 Hz, los valores a 2000 Hz, 3000 Hz y 4500 Hz son octava, duodecima y ninguna. Con 1500 Hz, las cosas son un poco diferentes. En relación a ella, el armónico de las frecuencias a 2000 Hz, 3000 Hz y 4500 Hz es la cuarta, octava y duodecima.
Cabe señalar que los armónicos producidos de ambas frecuencias consideradas corresponden a los tonos fundamentales. Sin embargo, esto no es sorprendente dado que todos los instrumentos musicales producen armónicos naturales cuando se usan.
¿Cuáles son las características de la distorsión de intermodulación?
Su especificidad radica en el hecho de que se generan señales cuyas frecuencias son la suma y diferencia de sobretonos. Cabe señalar que las combinaciones producidas no siempre se correlacionan con los valores de los principales indicadores. Además, con una distribución espectral compleja de los resultados, esto no solo no conduce a un enriquecimiento de la estructura armónica (como es posible con armónicos de bajo orden), sino que también comienza aparecerse a la adición habitual de ruido.
Esto es especialmente cierto cuando se crea o reproduce una señal musical compleja. La medición de la distorsión de intermodulación implica un intento de determinar el grado de no linealidad del sistema. Por ejemplo, en los altavoces surgen efectos similares debido a los diferentes valores de elasticidad del sistema difusor móvil. Esto también se aplica al comportamiento de los campos magnéticos bajo diferentes condiciones de excitación. Por cierto, el altavoz es un buen ejemplo de un sistema que muestra un comportamiento desequilibrado a diferentes niveles de volumen.
En realidad, esto conduce a la aparición de fenómenos no lineales en la salida acústica del mismo. Si el altavoz fuera un sistema con comportamiento simétrico, entonces no habría requisitos previos posibles para que se produzca la distorsión de intermodulación. De esto, por cierto, resulta que si hay un armónico en la salida del sistema, siempre debe haber cierta no linealidad.
¿Qué conclusión intermedia se puede sacar de esto?
Resumiendo lo anterior, cabe señalar que la distorsión armónica no demuestra la ocurrencia de procesos que conduzcan a sistemas no musicales. Además, una comparación directa de varios dispositivos por este parámetro puede conducir a conceptos erróneos significativos sobre la calidad de las señales generadas.
Un ejemplo muy revelador es la distorsión de intermodulación en los amplificadores. Allí, muchos creen que los de válvulas suenan mejor que los de transistores. Aunque estos últimos generan un orden de magnitud menos distorsión.
Acerca demedición y distorsión
Ya está claro que la distorsión de intermodulación es un problema, real y oculto. Si la tarea es reducirlo, entonces para esto debe esforzarse y trabajar, habiéndolo estudiado previamente. El electroacústico ruso Alexander Voishvillo logró buenos resultados. Sus obras son recomendadas para el estudio de cualquier persona que quiera ampliar sus propios conocimientos en esta área. En primer lugar, cabe señalar que aparecen distorsiones en función de la frecuencia generada.
En este caso, la superación del nivel de umbral es fija. Esto se observa en aquellos casos en que se fijan distorsiones de intermodulación de tercer orden, así como de segundo. En cualquier frecuencia dada, el nivel de armónicos se puede encontrar restando la distorsión del nivel de la respuesta, que se observa en la dirección axial.
¿Cuáles son los métodos para medir la distorsión de intermodulación?
Las teorías de conexión y probabilidad, así como las estadísticas matemáticas, se utilizan como base. Se complementan con análisis espectrales, métodos para aproximar características no lineales y simulación por computadora de diagramas de trayectos múltiples. Si hablamos de soluciones más específicas, estas son:
- Método basado en computadora para analizar y calcular el espectro de la señal de salida con la aproximación de las características de transferencia usando funciones de Bessel. Se caracteriza por una alta precisión, que oscila entre 0,1 y 0,2dB.
- Grupo de métodos numérico-analíticos para el modelado de diagramas de trayectos múltiples. Debido a su novedad, no se han generalizado, pero su viabilidad ha sido confirmada por estudios experimentales.
- Utilizando una matriz de parámetros y modelos de lóbulos parásitos y principales de patrones de radiación polar y espectral. Esto se usa ampliamente con los sistemas de comunicación por satélite que brindan servicio de área.
Estos no son todos los métodos para medir la distorsión de intermodulación. La ruta de radio se puede caracterizar por la presencia de características específicas que deben tenerse en cuenta tanto al realizar el trabajo como al resolver el problema de reducir la influencia.
Soluciones prácticas de protección
No existe una única respuesta universal a este desafío. Por lo tanto, consulte:
- Corrector hardware-software de características de transferencia. Le permite aumentar la eficiencia en un 10-15%, mientras reduce el consumo de energía en un 15-20%. Además, el ancho de banda del sistema aumenta en un 5%.
- Algoritmos y programas de cálculo teórico, que permiten controlar el espectro Raman y la radiación espuria. Permiten lograr un aumento en la eficiencia de las rutas de transmisión en el mismo 10-15%, reduciendo el consumo de energía en un 15-20%.
- Uso de un método basado en computadora para analizar el espectro de combinación usando la aproximación por funciones de Bessel. Esta solución le permite calcular indicadores teóricos, controlar y reduciremisiones parásitas en sistemas en funcionamiento.
Y un número de otros. Se selecciona algo específico en función de los objetivos que se persiguen, además de centrarse en los problemas actuales.
Un poco de trabajo práctico
¿Cómo escuchar la distorsión de intermodulación para reaccionar ante ella? ¿Por qué medirlos en absoluto? Cabe señalar que esta no es una tarea tan fácil como podría parecer a primera vista. La magnitud de los valores de distorsión de intermodulación depende del rango de frecuencia de la señal, su nivel absoluto, la complejidad, la relación entre el valor pico y el promedio, la forma de onda, la interacción entre los factores mencionados y una serie de otras razones. Por lo tanto, es difícil medir valores. Al fin y al cabo, hay procesos en los que unas frecuencias afectan a la generación de otras. Y el número de variaciones, puramente teóricamente, puede acercarse al infinito.
El coeficiente de distorsión de intermodulación juega un papel importante en la evaluación. Es un indicador de la distorsión armónica en curso del amplificador. El factor de distorsión de intermodulación se usa para mostrar qué parte de la señal principal se compone de generaciones adicionales. Se cree que el valor de este indicador no puede exceder el 1%. Cuanto más pequeño es, mayor es la fidelidad del sonido que caracteriza a la fuente. Los amplificadores de gama alta cuentan con proporciones que son centésimas de porcentaje o incluso menos.
No solo fuentes individuales
La aparición de distorsión no se limita a unapunto de su formación. Ciertos problemas surgen al tratar de captar señales. Así es como aparece la distorsión de intermodulación en los receptores. Esto es especialmente cierto para varios equipos de radio. Al fin y al cabo, es muy relevante que se reduzca el nivel de la señal útil, así como el deterioro de su relación con el ruido. Cabe señalar que una interferencia poderosa puede incluso interferir con el trabajo en señales vecinas. En este caso, hablan de la presencia de diafonía.
Este fenómeno ocurre cuando la señal y la interferencia de radio no coinciden con las frecuencias de los canales principales y similares. ¿Cuál es la naturaleza de este fenómeno? La diafonía se manifiesta como un resultado particular de la interacción de los componentes espectrales de la interferencia modulada y la señal útil sobre las no linealidades del receptor. La distinción se deteriora y, en caso de problemas significativos, la recepción normal se vuelve imposible.
Recuerda momentos importantes
La distorsión de intermodulación tiende a convertirse en ruido modulado. Para comprender la esencia del fenómeno, es suficiente imaginar situaciones en las que alguien quiere escuchar un buen sistema de música en casa, y afuera de la ventana hay una persona que empuña completamente una motosierra para el propósito previsto. El nivel de ruido dependerá de la densidad espectral y el volumen de la música.
Aunque cabe señalar que no existe una relación directa en este caso. En presencia de distorsión de intermodulación, se perderán la percepción y la claridad del sonido. A niveles de señal bajos, se pierden detalles y también se pierdenligereza característica. Esto es especialmente problemático para las bandas de música y los coros. Si una persona está acostumbrada a escucharlos en vivo, al tratar de escuchar las mismas canciones a través del altavoz, puede sentirse muy decepcionado.
Esto se debe a que cuando todo se mezcla y se reproduce a través de dos altavoces, la distorsión se vuelve muy obvia. Mientras que si colocas objetos en diferentes puntos del espacio, la cantidad de problemas será un orden de magnitud menor.
Investigación interesante
Me gustaría mencionar los resultados de investigación que se pueden obtener por el método multifrecuencia. Hay una esencia de que varias señales pasan a través del sistema al mismo tiempo, que tienen un tono diferente. En este caso, las frecuencias se seleccionan en función de garantizar la máxima separación de los componentes de intermodulación. Esto le permite comprender con mayor precisión el área del problema.
El método multifrecuencia permitió descubrir que, en muchos casos, la cantidad total de distorsión de intermodulación registrada excede el valor total del factor de distorsión no lineal en cuatro veces. De esto se extrae una conclusión simple. Es decir, lo que a menudo se considera distorsión armónica, de hecho, en mayor medida consiste en fenómenos de naturaleza de intermodulación. En este caso, es muy fácil explicar por qué el valor del coeficiente no se correlaciona bien con el sonido real, que es percibido por el oído.
Conclusión
Eso es básicamente todo lo que necesita saber sobre la distorsión de intermodulación para la persona promedio. Cabe señalar que este tema es muy amplio y abarca muchas áreas, ¡incluso el espacio! Pero la gran cantidad de conocimiento con el que puede familiarizarse será de interés solo para especialistas especializados que se dedican a la investigación y la investigación serias.
