Intermodulyatsiya - Intermodulation

A chastota spektri 270 va 275 MGts chastotali ikkita signal signallari orasidagi intermodulyatsiyani ko'rsatadigan uchastka. Ko'rinadigan intermodulyatsiya mahsulotlari 280 MGts va 265 MGts chastotali kichik shovqin sifatida qaraladi.

Uchinchi darajali intermodulyatsion mahsulotlar (D3 va D4) kuchaytirgichning chiziqli bo'lmagan harakatlari natijasidir. Kuchaytirgichga kirish quvvati darajasi har bir ketma-ket kadrda 1 dB ga oshiriladi. Ikkala tashuvchining (M1 va M2) chiqish quvvati har bir freymda taxminan 1 dB ga oshadi, 3-darajali intermodulyatsion mahsulotlar (D3 va D4) esa har bir freymda 3 dB ga o'sadi. Yuqori darajadagi intermodulyatsion mahsulotlar (5-tartib, 7-tartib, 9-tartib) juda yuqori kirish quvvat darajalarida ko'rinadi, chunki kuchaytirgich to'yinganlikni boshqaradi. Doygunlik yaqinida har bir qo'shimcha quvvat kiritish quvvati kuchaytirilgan tashuvchilarga mutanosib ravishda kam quvvat va istalmagan intermodulyatsiya mahsulotlariga mutanosib ravishda ko'proq chiqish quvvatiga olib keladi. Doygunlikda va undan yuqori qo'shimcha quvvat quvvati a ga olib keladi pasayish Chiqish quvvati bilan, qo'shimcha quvvatning katta qismi issiqlik sifatida tarqaladi va ikkita tashuvchiga nisbatan chiziqli bo'lmagan intermodulyatsiya mahsulotlarining darajasi oshadi.

Intermodulyatsiya (IM) yoki intermodulyatsiya buzilishi (IMD) bo'ladi amplituda modulyatsiya ning signallari ikki yoki undan ko'p boshqasini o'z ichiga oladi chastotalar, sabab bo'lgan nochiziqliklar yoki tizimdagi vaqt farqi. Chastotali komponentlar orasidagi intermodulyatsiya chastotalarda qo'shimcha komponentlarni hosil qiladi, ular shunchaki emas harmonik chastotalar (tamsayı ko'paytmalar ) ikkalasi ham, shunga o'xshash harmonik buzilish, shuningdek, dastlabki chastotalarning yig'indisi va farq chastotalarida va shu chastotalar ko'paytmalarining yig'indisi va farqida.

Intermodulyatsiya ning chiziqli bo'lmagan xatti-harakatlari tufayli yuzaga keladi signallarni qayta ishlash (jismoniy jihozlar yoki hatto algoritmlar) ishlatilmoqda. The nazariy a) hosil qilish orqali ushbu chiziqli bo'lmaganlarning natijasini hisoblash mumkin Volterra seriyasi xarakteristikasi yoki taxminan a Teylor seriyasi.^[1]

Amaliy ravishda barcha audio uskunalar bir nechta chiziqli emas, shuning uchun u ba'zi bir miqdordagi IMD ni namoyish etadi, ammo ular odamlar sezib bo'lmaydigan darajada past bo'lishi mumkin. Insonning o'ziga xos xususiyatlari tufayli eshitish tizimi, bir xil miqdordagi harmonik buzilish bilan taqqoslaganda, xuddi shu foiz IMD ko'proq bezovta qiluvchi deb qabul qilinadi.^{[2][3][shubhali – muhokama qilish]}

Intermodulyatsiya odatda radioda istalmagan, chunki u istalmagan narsani keltirib chiqaradi soxta emissiya, ko'pincha shaklida yon tasmalar. Radioeshittirishlar uchun bu tutashgan o'tkazuvchanlikni oshiradi va qo'shni kanalga olib keladi aralashish, bu ovoz ravshanligini kamaytirishi yoki spektrdan foydalanishni ko'paytirishi mumkin.

IMD faqat farq qiladi harmonik buzilish unda ogohlantiruvchi signal har xil. Xuddi shu chiziqli tizim ikkalasini ham ishlab chiqaradi umumiy harmonik buzilish (bitta sinus to'lqinli kirish bilan) va IMD (yanada murakkab tonlarda). Masalan, musiqada IMD qasddan qo'llaniladi overdriven yordamida elektr gitara kuchaytirgichlar yoki pedallar effektlari da yangi ohanglarni ishlab chiqarish subasbobda chalayotgan ohanglarning garmonikasi. Qarang Akkord # tahlil.

IMD qasddan modulyatsiyadan ham farq qiladi (masalan, a chastota mikser yilda superheterodinli qabul qiluvchilar ) bu erda modulyatsiya qilinadigan signallar ataylab chiziqli bo'lmagan elementga taqdim etiladi (ko'paytirildi ). Qarang chiziqli emas mikserlar mikser kabi diodlar va hatto bittatranzistor osilator-mikser davrlari. Shu bilan birga, qabul qilingan signalning mahalliy osilator signaliga ega bo'lgan intermodulyatsiya mahsulotlari mo'ljallangan bo'lsa-da, supergeterodinli mikserlar, shu bilan birga, chastotaga yaqin bo'lgan kuchli signallardan qabul qiluvchining o'tish bandiga tushadigan kerakli signalga kiruvchi intermodulyatsiya ta'sirini keltirib chiqarishi mumkin. .

Intermodulyatsiya sabablari

Lineer tizim intermodulyatsiyani ishlab chiqara olmaydi. Agar a chiziqli vaqt o'zgarmas tizim bitta chastotali signal, keyin chiqish bir xil chastotali signaldir; faqat amplituda va bosqich kirish signalidan farq qilishi mumkin.

Lineer bo'lmagan tizimlar ishlab chiqaradi harmonikalar sinusoidal kirishga javoban, ya'ni chiziqli bo'lmagan tizimning kiritilishi bitta chastotali signal bo'lsa, ${ displaystyle ~ f_ {a},}$ keyin chiqish - bu kirish chastotasi signalining bir necha butun sonlarini o'z ichiga olgan signal; (ya'ni ba'zilari ${ displaystyle ~ f_ {a}, 2f_ {a}, 3f_ {a}, 4f_ {a}, ldots}$).

Intermodulyatsiya chiziqli bo'lmagan tizimga kirish ikki yoki undan ortiq chastotadan iborat bo'lganda paydo bo'ladi. Da uchta chastotali komponentni o'z ichiga olgan kirish signalini ko'rib chiqing${ displaystyle ~ f_ {a}}$, ${ displaystyle ~ f_ {b}}$va ${ displaystyle ~ f_ {c}}$; sifatida ifodalanishi mumkin

${ displaystyle x (t) = M_ {a} sin (2 pi f_ {a} t + phi _ {a}) + M_ {b} sin (2 pi f_ {b} t + phi _ {b}) + M_ {c} sin (2 pi f_ {c} t + phi _ {c})}$

qaerda ${ displaystyle M}$ va ${ displaystyle phi}$ navbati bilan uchta komponentning amplitudalari va fazalari.

Biz chiqish signalini olamiz, ${ displaystyle y (t)}$, kirishimizni chiziqli bo'lmagan funktsiya orqali o'tkazish orqali ${ displaystyle G}$:

${ displaystyle y (t) = G chap (x (t) right) ,}$

${ displaystyle y (t)}$ kirish signalining uchta chastotasini o'z ichiga oladi, ${ displaystyle ~ f_ {a}}$, ${ displaystyle ~ f_ {b}}$va ${ displaystyle ~ f_ {c}}$ (ular sifatida tanilgan asosiy chastotalar), shuningdek bir qator chiziqli kombinatsiyalar shaklning har biri asosiy chastotalar

${ displaystyle k_ {a} f_ {a} + k_ {b} f_ {b} + k_ {c} f_ {c}}$

qayerda ${ displaystyle ~ k_ {a}}$, ${ displaystyle ~ k_ {b}}$va ${ displaystyle ~ k_ {c}}$ ijobiy yoki manfiy qiymatlarni qabul qila oladigan ixtiyoriy tamsayılar. Bular intermodulyatsiya mahsulotlari (yoki IMPlar).

Umuman olganda, ushbu chastota komponentlarining har biri turli xil amplituda va fazaga ega bo'ladi, bu ishlatilayotgan o'ziga xos chiziqli bo'lmagan funktsiyaga, shuningdek dastlabki kirish komponentlarining amplitudalari va fazalariga bog'liq.

Odatda, o'zboshimchalik bilan raqamni o'z ichiga olgan kirish signali berilgan ${ displaystyle N}$ chastota komponentlari ${ displaystyle f_ {a}, f_ {b}, ldots, f_ {N}}$, chiqish signali bir qator chastotali komponentlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri tomonidan tavsiflanishi mumkin

${ displaystyle k_ {a} f_ {a} + k_ {b} f_ {b} + cdots + k_ {N} f_ {N}, ,}$

bu erda koeffitsientlar ${ displaystyle k_ {a}, k_ {b}, ldots, k_ {N}}$ ixtiyoriy tamsayı qiymatlari.

Intermodulyatsiya tartibi

Uchinchi darajali intermodulyatsiyalarning taqsimlanishi: ko'kda asosiy tashuvchilar pozitsiyasi, qizil rangda dominant IMPlar pozitsiyasi, yashil rangda ma'lum IMPlar pozitsiyasi.

The buyurtma ${ displaystyle O}$ berilgan intermodulyatsion mahsulotning koeffitsientlarining mutlaq qiymatlari yig'indisi,

${ displaystyle O = chap | k_ {a} o'ng | + chap | k_ {b} o'ng | + cdots + chap | k_ {N} o'ng |,}$

Masalan, yuqoridagi asl misolimizda uchinchi darajali intermodulyatsiya mahsulotlari (IMP) qaerda sodir bo'ladi ${ displaystyle | k_ {a} | + | k_ {b} | + | k_ {c} | = 3}$:

• ${ displaystyle f_ {a} + f_ {b} -f_ {c}}$
• ${ displaystyle f_ {a} + f_ {c} -f_ {b}}$
• ${ displaystyle f_ {b} + f_ {c} -f_ {a}}$
• ${ displaystyle 2f_ {a} -f_ {b}}$
• ${ displaystyle 2f_ {a} -f_ {c}}$
• ${ displaystyle 2f_ {b} -f_ {a}}$
• ${ displaystyle 2f_ {b} -f_ {c}}$
• ${ displaystyle 2f_ {c} -f_ {a}}$
• ${ displaystyle 2f_ {c} -f_ {b}}$

Ko'pgina radio va audio dasturlarda g'alati tartibdagi IMPlar ko'proq qiziqish uyg'otadi, chunki ular dastlabki chastotali komponentlar yaqiniga kiradi va shuning uchun kerakli xatti-harakatga xalaqit berishi mumkin. Masalan, uchinchi tartibdan intermodulyatsiya buzilishi (IMD3) elektronni ikkitadan tashkil topgan signalga qarab ko'rish mumkin sinus to'lqinlari, birida ${ displaystyle f_ {1}}$ va bittasi ${ displaystyle f_ {2}}$. Ushbu sinus to'lqinlarining yig'indisini kubga aylantirganda, har xil sinus to'lqinlari paydo bo'ladi chastotalar shu jumladan ${ displaystyle 2 times f_ {2} -f_ {1}}$ va ${ displaystyle 2 times f_ {1} -f_ {2}}$. Agar ${ displaystyle f_ {1}}$ va ${ displaystyle f_ {2}}$ katta, ammo o'sha paytda juda yaqin ${ displaystyle 2 times f_ {2} -f_ {1}}$ va ${ displaystyle 2 times f_ {1} -f_ {2}}$ juda yaqin bo'ladi ${ displaystyle f_ {1}}$ va ${ displaystyle f_ {2}}$.

Passiv intermodulyatsiya (PIM)

Tushuntirilganidek oldingi bo'lim, intermodulyatsiya faqat chiziqli bo'lmagan tizimlarda bo'lishi mumkin. Lineer bo'lmagan tizimlar odatda tarkib topgan faol komponentlar, ya'ni tarkibiy qismlar kirish signali bo'lmagan tashqi quvvat manbai bilan yonma-yon bo'lishi kerak (ya'ni faol komponentlar "yoqilgan" bo'lishi kerak).

Biroq, passiv intermodulyatsiya (PIM) ikki yoki undan ortiq yuqori quvvat tonlariga ta'sir qiladigan passiv qurilmalarda (kabellar, antennalar va boshqalarni o'z ichiga olishi mumkin) sodir bo'ladi.^[4] PIM mahsuloti ikki (yoki undan ortiq) yuqori quvvatli ohanglarni bir-biriga o'xshamaydigan metallarning tutashgan joylari yoki metall-oksidli birikmalar, masalan, bo'shashgan korroziyali ulagichlar kabi chiziqli bo'lmaganlikda aralashtirish natijasidir. Signal amplitudalari qanchalik baland bo'lsa, unda chiziqli bo'lmaganlarning ta'siri shunchalik ravshanroq bo'ladi va paydo bo'ladigan intermodulyatsiya shunchalik sezilarli bo'ladi - garchi dastlabki tekshirishda tizim chiziqli bo'lib, intermodulyatsiya hosil qila olmasa.

Bitta keng polosali tashuvchi PIM ishlab chiqaruvchi sirt yoki nuqson orqali o'tib ketsa, PIM hosil qilishi ham mumkin. Ushbu buzilishlar telekommunikatsiya signalidagi yon loblar sifatida namoyon bo'ladi va qo'shni kanallarga xalaqit beradi va qabul qilishga to'sqinlik qiladi.

PIM zamonaviy aloqa tizimlarida jiddiy muammo bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi shovqinlarga yuqori quvvatli uzatishni ham, qabul qiluvchi signalni ham taqsimlovchi yo'llar ta'sir qiladi. PIM aralashuvi yo'lni topgandan so'ng, uni filtrlash yoki ajratib bo'lmaydi.^[5]

PIM manbalari

Ferromagnit materiallar oldini olish uchun eng keng tarqalgan materiallar bo'lib, ular tarkibiga ferritlar, nikel, (nikel qoplama, shu jumladan) va po'latlarni (shu jumladan ba'zi zanglamaydigan po'latlarni) o'z ichiga oladi. Ushbu materiallar namoyish etiladi histerez teskari magnit maydonlarga duch kelganida, natijada PIM hosil bo'ladi.

PIM, shuningdek, sovuq yoki yorilgan lehim qo'shimchalari yoki sifatsiz mexanik kontaktlar kabi ishlab chiqarish yoki mahorat nuqsonlari bo'lgan tarkibiy qismlarda hosil bo'lishi mumkin. Agar ushbu nuqsonlar yuqori chastotali oqimlarga duch kelsa, PIM hosil bo'lishi mumkin. Natijada, chastotali uskunalar ishlab chiqaruvchilari ushbu dizayn va ishlab chiqarishdagi nuqsonlardan kelib chiqqan PIMni yo'q qilish uchun zavod PIM sinovlarini tarkibiy qismlarga o'tkazadilar.

PIM, shuningdek, chastotali oqim kanallarni toraytirishi yoki cheklanishi kerak bo'lgan yuqori quvvatli chastotali komponentlarning dizayniga xos bo'lishi mumkin.

Ushbu sohada PIMga hujayra saytiga tranzit paytida zarar etkazilgan komponentlar, o'rnatish mahoratiga oid muammolar va tashqi PIM manbalari sabab bo'lishi mumkin. Ulardan ba'zilari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Kir, chang, namlik yoki oksidlanish tufayli ifloslangan yuzalar yoki aloqa joylari.
• Torkning etarli emasligi, past darajadagi hizalanish yoki yomon tayyorlangan aloqa joylari tufayli bo'shashgan mexanik birikmalar.
• Tashish, zarba yoki tebranish paytida bo'shashgan mexanik birikmalar.
• RF ulanishlari ichidagi metall zarralar yoki talaşlar.
• Quyidagilardan kelib chiqqan holda chastotali ulagichning sirtlari orasidagi metalldan metallga mos kelmaydigan aloqa:
  • Qopqoq dielektrik materiallar (yopishtiruvchi moddalar, ko'pik va boshqalar), koaksial kabellarning tashqi o'tkazgichi uchidagi yoriqlar yoki buzilishlar, ko'pincha o'rnatish vaqtida orqa nonni haddan tashqari tortishidan kelib chiqadi, tayyorlash jarayonida buzilgan qattiq ichki o'tkazgichlar, ichi bo'sh o'tkazgichlar haddan tashqari kattalashgan yoki tayyorlash jarayonida oval qilingan.
• PIM konnektorlarda yoki ikkitadan yasalgan o'tkazgichlarda ham paydo bo'lishi mumkin galvanik ravishda tengsiz metallar bir-biriga tegib turadi.
• Antennaning to'g'ridan-to'g'ri nurlari va yon qismidagi metall buyumlar, shu jumladan zanglagan murvatlar, tomning miltillashi, shamollatish quvurlari, simlar va boshqalar.

PIM sinovlari

IEC 62037 PIM sinovlari uchun xalqaro standart bo'lib, PIM o'lchovlarini sozlash bo'yicha aniq ma'lumotlarni beradi. Standart PIM sinovlari uchun sinov signallari uchun ikkita +43 dBm (20W) tonnadan foydalanishni belgilaydi. Ushbu quvvat darajasi chastotali uskunalar ishlab chiqaruvchilari tomonidan o'n yildan ko'proq vaqt davomida RF komponentlari uchun PASS / FAIL texnik xususiyatlarini yaratish uchun ishlatilgan.

Elektron sxemalardagi intermodulyatsiya

Yalang'och buzilish (SID) kuchaytirgich chegarasida birinchi signal chayqalganda (kuchlanish o'zgarganda) intermodulyatsiya buzilishini (IMD) hosil qilishi mumkin. quvvat o'tkazuvchanligi mahsulot. Bu qisman qisman daromadning samarali pasayishiga olib keladi amplituda modulyatsiya qiluvchi ikkinchi signal. Agar SID faqat signalning bir qismi uchun sodir bo'lsa, u "vaqtinchalik" intermodulyatsiya buzilishi deb ataladi.^[6]

O'lchov

Ovozdagi intermodulatsiyaning buzilishi odatda o'rtacha kvadrat (RMS) qiymati har xil summa-farq signallarining asl signalning RMS kuchlanishiga nisbatan foizida, lekin u alohida komponentning kuchliligi bilan belgilanishi mumkin, desibel bilan odatdagidek RF ish. Audio IMD standart testlar o'z ichiga oladi SMPTE standarti RP120-1994^[6] bu erda ikkita signal (60 Hz va 7 kHz da, 4: 1 amplituda nisbati bilan) sinov uchun ishlatiladi; boshqa ko'plab standartlar (masalan, DIN, CCIF) boshqa chastotalar va amplituda nisbatlarini ishlatadi. Fikr sinov chastotalarining ideal nisbati bo'yicha farq qiladi (masalan, 3: 4,^[7] yoki deyarli - lekin aniq emas - masalan 3: 1).

Sinov ostidagi uskunani past buzilishli kirish sinuslari bilan oziqlantirgandan so'ng, chiqish buzilishini an yordamida o'lchash mumkin elektron filtr dastlabki chastotalarni olib tashlash uchun yoki spektral tahlil yordamida foydalanish mumkin Furye transformatsiyalari dasturiy ta'minotda yoki maxsus spektr analizatori yoki aloqa uskunasidagi intermodulyatsion effektlarni aniqlashda, tekshirilayotgan qabul qilgich yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Yilda radio dasturlar, intermodulyatsiya sifatida o'lchanishi mumkin qo'shni kanal quvvat nisbati. Passiv qurilmalardan hosil bo'lgan GHz diapazonidagi intermodulyatsion signallarni sinash qiyin (PIM: passiv intermodulyatsiya). Ushbu skaler PIM-asboblarni ishlab chiqaruvchilari Summitek va Rosenberger. Eng yangi ishlanmalar PIM-manbaga masofani o'lchash uchun PIM-asboblardir. Anritsu radar asosidagi echimni past aniqlikda, Heuermann esa yuqori aniqlikda chastotali konvertorli vektorli tarmoq analizatorining echimini taklif qiladi.

Shuningdek qarang

• Beat (akustika)
• Ovoz tizimining o'lchovlari
• Ikkinchi tartibli ushlash nuqtasi
• Uchinchi darajali ushlash nuqtasi, intermodulyatsiya bilan bog'liq bo'lgan kuchaytirgich yoki tizimning metrikasi
• Lyuksemburg - Gorkiy effekti

Adabiyotlar

Ushbu maqola o'z ichiga oladijamoat mulki materiallari dan Umumiy xizmatlarni boshqarish hujjat: "1037C Federal standarti". (qo'llab-quvvatlash uchun MIL-STD-188 )

Tashqi havolalar

• Lloyd Butler (1997). "Intermodulyatsiya samaradorligi va intermodulyatsiya komponentlarini o'lchash". VK5BR. "Havaskor radio", 1997 yil avgust. Olingan 30 yanvar 2012.
• Multi-Instrument yordamida turli xil intermodulyatsion buzilishlarni (IMD, TD + N, DIM) o'lchash