|
Оценка уровня нелинейных искажений, создаваемых устройством, может быть осуществлена двумя основными способами:
1) вычисление по специальным формулам, пользуясь экспериментально
полученным графиком передаточной характеристики устройства. Способ основан на том, что у любого нелинейного устройства график
передаточной характеристики отличен от прямой линии. Однако, с практической точки зрения — это не лучший способ, поскольку
он обладает значительной погрешностью, что может оказаться критичным при испытаниях высококачественной аппаратуры;
2) гораздо более точный способ заключается в нахождении уровней дополнительных спектральных составляющих,
возникающих на выходе нелинейного устройства и отсутствующих на его входе. Как уже упоминалось выше, при прохождении сигнала
через нелинейное устройство, на выходе возникают дополнительные спектральные составляющие, что и обуславливает эффективность
рассматриваемого способа измерений.
Наиболее простая разновидность второго способа испытания — это подать на исследуемое устройство простую синусоидальное
колебание. На выходе линейного устройства, при этом также должно наблюдаться единственное синусоидальное колебание. Однако, если устройство нелинейное,
(то есть создает нелинейные искажения), на выходе будут возникать также колебания на частотах, кратных исходному синусоидальному
колебанию, — то есть высшие гармоники. Эта разновидность измерения очень широко распространена, поскольку довольно легко
разделить на выходе устройства исходное синусоидальное колебание и высшие гармоники, которые могут быть измерены индивидуально
или все вместе как суммарный коэффициент гармоник (СКГ).
Более сложная разновидность спектрального способа оценки нелинейных искажений заключается в том, что на устройство подаются
два синусоидальных колебания на близких частотах. На выходе линейного устройства, как и в предыдущем случае, на выходе должны
наблюдаться только исходные колебания, поступающие на вход. На входе же нелинейного устройства, кроме рассмотренных выше
высших гармоник (составляющих на частотах кратных исходным колебаниям), также будут возникать продукты интермодуляции на
комбинационных частотах. Независимо от степени нелинейности устройства, на его выходе всегда будут присутствовать комбинационные
составляющие второго порядка. Частоты этих колебаний равны суме и разности частот исходных колебаний. Также, при определенных
видах нелинейности, на выходе устройства могут возникать комбинационные составляющие третьего и более высоких порядков.
Комбинационные составляющие третьего порядка возникают на частотах, отстоящих от частот исходных колебаний на величину разности
частот этих исходных колебаний. Например, если частоты исходных гармонических колебаний составляют 3 кГц и 5 кГц, то комбинационные
составляющие второго порядка возникнут на частотах 2 кГц (разностная) и 8 кГц (суммарная), комбинационные составляющие
третьего порядка возникнут на частотах 1 кГц и 7 кГц, а высшие гармоники на частотах 6 кГц, 9 кГц, 10 кГц, 12 кГц, 15 кГц.
При таком измерении подлежат оценке уровни всех нерабочих составляющих (как комбинационных, так и высших гармоник).
Рассмотренный метод измерения часто называется двухтоновым методом и наиболее распространен в радиочастотной технике.
В технике звуковых частот часто ограничиваются лишь измерением уровней высших гармоник, поскольку их легче выделить при
измерениях. Что же касательно радиочастотной аппаратуры, то там измерения упрощаются, вследствие возможности построения высокодобротных
колебательных систем, использующихся для разделения составляющих а близкорасположенных частотах. В этом смысле значительно
облегчает измерения применение спектроанализаторов, что делает легко осуществимой оценку различных комбинационных составляющих
на любых частотах, однако хороший анализатор спектра — очень дорогостоящий прибор
Также всегда важно помнить, что измерение только уровней высших гармоник не является менее точным, чем измерение только
уровней комбинационных составляющих или наоборот. Обе разновидности измерений просто различно отображают один и тот же вид
нелинейности передаточной характеристики устройства. Что является равно важным — это как выполняются измерения
и как интерпретируются результаты.
|
