Distorsione di intermodulazione (IMD): cos’è e come impatta la resa sonora

Nel campo dell’elettronica e delle comunicazioni si definisce distorsione di intermodulazione (o IMD, dall’inglese intermodulation distortion) quell’insieme di fenomeni che si generano nel momento in cui un segnale passa per dispositivi o mezzi in modo non lineare, con susseguente produzione di frequenze spurie, traslate da una banda all’altra. Si verifica spesso quando vengono effettuate operazioni in modo non lineare su due segnali sinusoidali (si parla sempre di operazioni non lineare poiché un sistema lineare non è in grado di generare disturbi di intermodulazione).

In un sistema che presenta delle non linearità in uscita si generano armoniche a frequenze diverse rispetto a quelle in ingresso. A differenza delle somme algebriche tra segnali che sono ammissibili in una trasformazione lineare la moltiplicazione di segnali dà luogo ad armoniche pari alla somma e alla differenza delle frequenze iniziali prese in considerazione.

Poniamo l’esempio, per noi di particolare interesse, di un amplificatore: all’ingresso vengono applicate due sinusoidali con frequenze definite come f1 e f2, all’uscita si registrano prodotti di intermodulazione, ovvero oltre alle componenti attese a frequenza f1/f2 si avranno componenti di frequenze f1 ± f2, 2f1 ± f2, f1 ± 2f2, ecc. In altri termini tale distorsione determina sull’uscita del sistema l’esistenza di segnali con frequenze dal valore variabile in base alla combinazione aritmetica delle frequenze di ingresso.

La distorsione di intermodulazione può incidere sulla resa sonora di un amplificatore hi-fi e, nel caso sussista, il dispositivo farà registrare anche una distorsione armonica (le due distorsioni sono correlate).

A questo punto occorre chiedersi come si misura l’IMD. Il metodo probabilmente più diffuso è quello dell’SMPTE (Society of Motion Picture & Television Engineers) che verifica l’influenza di forti componenti a bassa frequenza su componenti sinusoidali ad alta frequenza. Come ottimamente spiegato in questo articolo di Rod Elliot sulla distorsione IMD, il modo migliore per misurare l’IMD

is to use the SMPTE standard RP120-1994, which uses a 60Hz tone and a non-harmonically related (usually 7kHz) tone, with an amplitude ratio of 4:1 (low:high). This test looks for sidebands around the 7kHz tone, the presence of which indicates amplitude modulation, and therefore intermodulation distortion. The 7kHz signal is shown below, showing the presence of IMD.