L’intermodulazione, o distorsione di intermodulazione, si riferisce a quei fenomeni che si verificano quando un segnale attraversa dispositivi o mezzi non lineari, generando frequenze spurie non desiderate. Questo fenomeno provoca interferenze nei segnali presenti su frequenze differenti da quelle originariamente previste. Nella pratica, l’intermodulazione è un fenomeno molto comune, poiché molti sistemi fisici mostrano un comportamento non lineare nella relazione tra ingresso e uscita.
In questo articolo cercheremo di esplorare, in modo semplice e comprensibile, il fenomeno dell’intermodulazione, le sue cause e le sue implicazioni.
Armoniche
Le armoniche sono segnali che appaiono secondo multipli interi di una frequenza fondamentale.
Ad esempio, un segnale a 10 MHz che passa attraverso un dispositivo non lineare produce armoniche a 20 MHz, 30 MHz, 40 MHz, e così via.
È importante notare che l’ampiezza delle armoniche diminuisce con l’aumentare dell’ordine. Questo concetto è fondamentale per comprendere il comportamento dei prodotti di intermodulazione nei sistemi non lineari.
Prodotti di Intermodulazione: definizione e generazione
I prodotti di intermodulazione sono segnali generati dalla combinazione di almeno due segnali in un dispositivo non lineare. A differenza delle armoniche, che possono essere generate da un singolo segnale, i prodotti di intermodulazione richiedono la presenza di due o più segnali a diversa frequenza. In tali condizioni, vengono prodotti nuovi segnali, le cui frequenze sono ottenute da somma e differenza delle fondamentali.
Un esempio: consideriamo due segnali, uno a 25 MHz e uno a 45 MHz. Quando si mescolano in un dispositivo non lineare, si generano nuovi segnali a 70 MHz (somma) e 20 MHz (differenza).
Inoltre, i segnali fondamentali f₁ e f₂ possono mescolarsi a loro volta con le loro armoniche, come 2f₁ e 2f₂, creando ulteriori prodotti di intermodulazione come:
2f₁ + f₂ 2f₁ – f₂ 2f₂ + f₁ 2f₂ – f₁ …etc.
Ordine dei prodotti di intermodulazione
L’ordine dei prodotti di intermodulazione si riferisce alla somma dei coefficienti, considerati senza segno.
Ad esempio:
- 2f₁ => secondo ordine (seconda armonica di f₁)
- f₁ + f₂ => secondo ordine
- 3f₁ => terzo ordine (terza armonica di f₁)
- 2f₂ – f₁ => terzo ordine
- 2f₂ + f₁ => terzo ordine
Analisi dei Prodotti di Intermodulazione
I due segnali fondamentali possono creare un numero considerevole di armoniche e prodotti di intermodulazione. I prodotti di secondo ordine includono le seconde armoniche 2f₁ e 2f₂, nonché i segnali di somma e differenza di base, f₂+ f₁ e f₂–f₁. Per quanto riguarda i prodotti di terzo ordine, abbiamo le terze armoniche dei segnali fondamentali, 3f₁ e 3f₂, e ulteriori prodotti come 2f₁+f₂, 2f₂+f₁, 2f₁–f₂ e 2f₂–f₁.
Oltre ai prodotti di terzo ordine, si generano anche prodotti di ordine superiore, come quelli di quinto e settimo ordine. Tuttavia, l’ampiezza di questi prodotti è considerevolmente inferiore rispetto a quella dei prodotti di terzo ordine. È anche importante notare che tutti i prodotti di ordine dispari sono distanziati tra loro della stessa distanza, cioè f₂-f₁.
Ampiezza dei segnali prodotti
Un altro aspetto fondamentale da considerare è l’ampiezza dei segnali prodotti di intermodulazione. Con l’aumentare dell’ordine dei prodotti, aumenta anche la loro larghezza. Ad esempio, se i segnali fondamentali hanno una larghezza di 1 kHz, i prodotti di terzo ordine avranno una larghezza di 3 kHz, quelli di quinto ordine di 5 kHz, e così via. Questo fenomeno può essere difficile da osservare durante i test con segnali stretti, es. CW, ma diventa molto più evidente con portanti più larghe, come quelle cellulari che possono essere ampie diversi megahertz.
Conclusioni
Per quanto complesso, l’intermodulazione è un fenomeno di fondamentale importanza in ogni ambito dell’elettronica e delle telecomunicazioni. Comprendere i meccanismi che generano i prodotti di intermodulazione e le relative problematiche inerenti alla qualità dei dispositivi, rappresenta un essenziale strumento di conoscenza.
