
Сообщение от
Позин и др.*
Рассмотрим систему, в которой входной сигал х (t) преобразуется в выходной сигнал у (t) так, что каждое значение у (t) зависит только от значения х (t) в тот же момент времени:
y (t) = F [x (t)].
Если F (а) линейна, то система является линейной; в ее выходном сигнале у (t) не возникает новых частотных компонент по сравнению с х (t). Если F (а) — нелинейная функция, то такая система является безынерционной нелинейной системой.
Рассмотрим, как различные пелинейные системы пребразуют сигнал, представляющий собой сумму двух синусоидальных колебаний с частотами f1 и f2.
Если
F (а) + с1а + с2а2,
то в спектре выходного сигнала, кроме f1 и f2, появляются дополнительные компоненты с частотами 2f1, 2f2, f2 — f1 и f2 + f1.
В более сложной нелинейной системе
F (а) + с1а + с2а2 + с3а3
член третьего порядка порождает следующие нелинейные искажения:
а) третьи гармоники каждой компоненты с частотами Зf1 и Зf2;
б) комбинационные тоны третьего порядка с частотами 2f1 ± f2 и 2f2± f1.
В общем виде нелинейную функцию F (а) можно представить в виде разложения в ряд по степеням а:
F (а) + с1а + с2а2 + с3а3 + с4а4 + с5а5 + . . . (7.11)
Соответствующая система порождает гармоники высших порядков от каждой входной компоненты и комбинационные тоны высших порядков с частотами
fk = k1f1 ± k2f2, k1, k2= 1, 2, 3, . . .
Рассмотрим теперь случай, когда компоненты входного сигнала являются последовательными гармониками основной частоты f0:
f1 = nf0, f2 = (n + 1)f0. n — целое.
Разностные тоны третьего порядка при этом имеют частоты
2f1 — f2 = (п — 1)f0, 2f2 — f1 = (п + 2)f0.
Эти компоненты расширяют спектр входного сигнала, дополняя его ближайшими соседними гармониками частоты f0. Аналогично влияние членов с нечетными степенями ряда (7.11) приведет к возникновению разностных тонов нечетных порядков, что еще более расширит исходный спектр в сторону низких и высоких частот.
Обратимся теперь к экспериментальным исследованиям обнаружимости нелинейных искажений, имеющих место в слуховой системе.
Восприятие 2-й гармоники синусоидального сигнала и разностного тона f2 — f1 (при предъявлении испытуемому двутонового сигнала с частотами f1 и f2) наблюдается лишь в том случае, если входной сигнал превышает достаточно высокий уровень — 40-50 дБ над порогом слуха. В то же время явления высотного восприятия имеют место и при более слабых входных сигналах. Поэтому можно считать, что нелинейные квадратичные искажения, порождающие 2-ю гармонику и разностпый тон, не играют существенной роли в восприятии высоты.
Напротив, комбинационные тоны (в частности, третьего порядка с частотой 2f1 — f2) воспринимаются даже при относительно слабых входных сигналах.
Социальные закладки