Анализ нелинейных искажений на основе радиоимпульсов
Нелинейные искажения акустической системы
Нелинейные искажения в акустике – это появление ложных частотных составляющих на выходе системы передачи сигнала. Они соответствуют искажениям первого и второго рода в курсе сигналов.
Ложные гармоники делятся на:
1. Высокочастотные (выше исходной частоты)
2. Низкочастотные (субчастоты)
Высокочастотные гармоники бывают кратными исходному сигналу, а бывают близкими ему по значению.
Оценка нелинейных искажений проводится с помощью соответствующих коэффициентов, соответствующих уровням.
Коэффициент гармонических искажений n-города (дБ или %) – это отношение звукового давления n-ой гармоники к звуковому давлению, образованному исходной гармоникой на входе и ложными гармониками в соответствии.
- частота i-той ложной гармоники;
- частота исходной гармоники;
- давление ложной гармоники с частотой ;
- давление гармоники с частотой ;
n – число возможных ложных гармоник;
i – номер ложной гармоники.
Характеристический коэффициент гармонических колебаний (дБ или %) – это отношение звукового давления i-той ложной гармоники к среднему значению давления в заданном диапазоне частот.
- среднее звуковое давление в заданном диапазоне.
В акустике величина в дБ считается как:
- по давлению
- по мощности
Полный коэффициент гармонических искажений (ТНД) – это корень квадратный из среднеквадратичной суммы первого коэффициента гармонических искажений.
Этот коэффициент учитывает амплитуды всех ложных гармоник для каждой частоты сигнала. В западных стандартах анализ производится не выше пятой гармоник. Советских и русских предлагается учитывать коэффициент гармоник для 8 – 16-ой, т.к. эти гармоники вызывают эффект дребезжания.
Полный характеристический коэффициент аналогичен полному коэффициенту. Только в знаменателе давление не исходной гармоники, а давление групп гармоник в определенном частотном диапазоне.
Достоинство данной системы : возможность оценки отдельных гармоник на появление от них ложных составляющих. В то время как реальный сигнал, воспроизводимый акустической системой, является многотональной.
Допуски по западным стандартам по теории hi-fi:
- полный коэффициент гармонических искажений < 2% (250-1000 Гц) и <1% (выше 2000 Гц) при уровне звукового давления 90 дБ на расстоянии 1 м.
Для оценки мощности электрических сигналов используют измерения на радиоимпульсах.
Для сильных звуковых сигналов применяется этот способ. Радиоприемник заполняется гармоникой определенной частоты .
Входной электрический сигнал в акустическую систему (график 1):
График 1.
Выходной электрический сигнал в акустической системе (график 2):
График 2.
Вырезанный стабильный кусок основного (выходного) сигнала (график 3):
График 3.
АЧХ выходного сигнала, найденного компьютерным преобразованием Фурье (график 4):
График 4.
Превращение АЧХ на выходе акустической системы содержит как основные так и ложные гармоники. Оценивают амплитуду ложных гармоник и вычисляют коэффициент гармонических искажений (ф-лыприведены ранее).
Заметим, что для одной и той же исходной гармоники частота трех кратная воспринимается заметнее двух кратной, четырех кратная выше трех кратной и т.д.
В природе на входе акустической системы большинство сигналов многотанальны, поэтому следующий этап в оценке нелинейных искажений является использование не одна тонального, а двух тонального сигнала.
Есть два способа оценки двух тонального сигнала:
1. Интермодуляционные сигналы.
2. Разностные сигналы.