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.