低频谐波失真度仪设计
互联网 2022-11-24
      目前,测量失真度的仪器根据测量原理大致可分为二大类:基波剔除法和频谱分析法。一般模拟式的失真度测量仪都采用基波剔除,这种仪器测量的误差较大;而频谱分析法,则是利用频率分析仪测量各次谐波的含量并计算出波形失真度的方法。它可分析测量出被测信号中的1~10次谐波分量。采用该方法较好地解决了超低频率失真度的测量,缺点是仪器结构复杂,价格较贵,操作繁琐。

  1 测量原理

  一个失真的周期振荡信号电压,除有基波电压分量外,还有各次谐波分量存在,把周期失真的正弦信号展开成傅立叶级数,可表示为:

  其中,f(t)是一含有谐波失真的正弦波,A0=上式中,A0/2为正弦波中直流分量,An为第n次谐波的振幅,n为失真正弦波中所含最高谐波次数,ω0为标准正弦波的角频率,φn为第n次谐波相对于基波的初相角。

  一般地,正弦波的失真是用失真度,即所有谐波能量之和与基波能量之比的平方根来表示的:

数为n次的失真度,只要求出各次谐波的幅值,就可计算出信号的失真度。在实际测量中由于实现困难,模拟失真度仪测量所测出的数值是各谐波电压有效值和总的电压有效值之比,

  即

模拟失真度仪的原理框图如图1所示。

  被测信号经过放大器后,首先直接进入电子电压表,测出其总电压的有效值,并调至100。然后,信号通过滤波器,滤去基波成分,再次进入电子电压表,测出剔去基波后电压的有效值,此时指示即为失真度。显然,它只是失真度的近似值,必要时必须进行补偿。   基于FFT的失真度仪,采用频域分析方法,通过计算傅立叶系数,C1、C2…Cn,最后得到失真度大小。

  由失真度定义得:

  基本方法就是通过傅立叶变换(FFT),产生出信号的频谱图,根据频谱含量的大小Cn,计算出失真度。此类分析需要频谱分析仪和同步示波器。本文提出一种由虚拟仪器实现的、基于FFT的失真度测量,该失真度测量仪硬件原理如图2所示。

  2 虚拟实现

  (1) 虚拟仪器建立在计算机平台上。计算机通过数字采集卡采集被测信号,经A/D转换后读入计算机,由计算机对采集的信号进行傅立叶变换(FFT),形成被测信号的二维幅度-频率数组。计算机显示出信号的幅度-频率特性曲线,同时,对数组计算得到基波系数和各次谐波系数,最后,由基波和各次谐波系数计算出失真度。

  (2) 开发平台使用美国国家仪器公司(National instruments corporation)的Labview,硬件为兼容586计算机及NI公司的数据接口卡PCI-1200。

  (3) 软件编制采用Labview提供的图形编程语言。完成被测信号的采集和波形显示 、信号的傅立叶变换(FFT)、信号的幅频曲线显示、信号的傅立叶基数的系数计算及信号的失真度的计算和显示。

  3 测试结果

  采用该虚拟失真度测试仪分别对两类信号进行了测试比较。其一是计算机产生的数字合成信号;其二是信号发生器产生的正弦波信号。

  3.1 对数字合成信号的测试  

 (1) 计算机产生合成失真的正弦波f(t)=5sin3.14t+0.3sin(7%26;#215;3.14t)。用虚拟失真度仪测量结果如图所示。  

(2) 数据比较:对于正弦信号f(t)=5sin3.14t+0.3sin(7%26;#215;3.14t),其失真度的理论值为: =0.06,与测试值相同。

3.2 对实际信号的测试   

信号发生器采用JRC811(景德镇无线电厂生产),产生占空比为50%、频率为3Hz、幅度为1的方波信号。由虚拟失真度仪分别测试并与理论值进行比较。

  3.3 虚拟失真度仪与通用失真度仪的比较   

由信号发生器(JRC811)产生约100Hz正弦信号,用虚拟失真度仪和北京无线电仪器二厂生产的SB失真度仪分别进行测量,其结果如下:

  SB测量结果约 =0.01,与虚拟仪器测量结果相同。

  3.4 误差分析   

采用本方法的失真度测量的误差主要包括A/D测量误差、FFT计算时的舍入误差和周期采样FFT分析泄漏引入的。其中FFT分析泄漏引入的误差是最主要的因素。

  4 结 论   

(1) 具有较高的精度。利用基于FFT失真度分析程序测量失真度具有较高的精度,完全满足一般实验中波形失真度的测量要求。   

(2) 程序采用了FFT分析算法,人机界面良好。    

(3) 用户只要用一台微机和数据采集卡,不再需要其它硬件电路设计,即可完成失真度测量,省去大笔购置失真度测试仪的费用。   

(4) 易于移值,在其它数字测量仪器上,不用增加其它硬件,通过软件的修改即可增加此功能。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 测试
  • 测量
  • 示波器
  • 探头
  • USB控制主机的测试及原理

    一前言在高速串行技术如此广泛应用的今天,简单易用的USB堪称是PC平台上最成功的I/O技术,普及率几乎100%。而且随着终端用户对于高速USB设备应用需求的不断

    3小时前
  • 用宽带示波器进行雷达信号的矢量分析

    前言 随着雷达技术的发展,雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角,而且还包括测量目标速度,以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。雷达是利用目标对电磁波的发射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的。老式雷达发射波形简单,采用机械天线,信号处理简单。这种雷达存在的问题是抗干扰能力差,无法在复杂环境下使用等问题。 由于航空、航天技术的飞速发展,飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷达作为探...

    4小时前
  • 持续高速发展的通信测试仪器

    随着计算机技术和通信技术的飞速发展,1999年,面向计算机网(以ip为基础)、电信网和通信设备测试的通信测试仪器继续呈现高速发展态势。1999年全球数据通信测试仪器的销售额比1998年增长10%,达到9.98亿美元。各种新的网络测试仪、协议分析仪和电缆/光缆测试仪纷纷上市。 1.ATM协议分析仪 企业级ATM(异步转移模式)协议分析仪的重量已从原来的100磅降到现在的20磅,售价从原来的6位数降到...

    4小时前
  • 浅谈模块电源的噪声测试方法

    目前,模块电源的设计日趋规范化,控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC-DC变换器(包括VRM)比隔离式增长速度更快。随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,模块电源的功率密度越做越高,模块电源的功率变换效率也越来越高,体积越来越小,出现了芯片级的模块电源。模块电源普遍用于交流设备、接入设备、挪动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通讯范畴和汽车电子、航空航天等。其特点是可为...

    4小时前
  • 基于NI PXI矢量信号收发仪进行802.11ac测试

    就传统仪器而言,每次测试大约会取得40个重要的WLAN收发器数据点。 NI PXI矢量信号收发仪的测试速度非常快,因此能执行完整的增益表扫频,进而采集共300,000个数据点。“我们采用软件设计的NI PXI矢量信号收发仪与NI WLAN测量套件之后,测试速度比传统的堆叠式仪器快了200倍以上,测试范围也扩大了许多。” 挑战 在无线标准越来越多元,且设备复杂度与日俱增的同时,必须降低无线区域网络(...

    4小时前
  • LTE发射机ACLR性能的测量技术

    现代无线服务提供商正致力于不断扩大带宽,为更多用户提供互联网协议(IP)服务。长期演进技术(LTE)是对当前部署的3GPP 网络进行增强并创造更多更重要应用的新一代蜂窝技术。LTE 的体系结构复杂同时还在不断演进当中,这为网络和用户设备的设计与测试带来了新的挑战。其中,在空中接口上的一个关键挑战就是如何在信号传输过程中进行功率管理。 在LTE 等数字通信系统中,发射信号泄漏到邻近信道的功率可能会对...

    4小时前
  • 通过设计、校准固件改善器件的S参数测量

    本篇应用笔记描述了在测量元器件S参数时,如何校正和减小由测试固件引起的误差。这里提到的固件由带有SMA连接器的微带线PCB组成。文中给出了基于MAX2648 5GHz低噪声放大器的实例。 测量误差 矢量网络分析仪(VNA)测量中的误差可以分为三类: · 漂移误差,校准后,当测试系统性能变化时出现的误差; · 漂移误差,此误差可看作随时间变化的函数; · 系统误差,包括失配、泄漏以及系统频率响应。...

    4小时前
  • 如何实现频率测量

    1. 频率概述 频率是循环或周期事件的重复率。从物理上来讲,在旋转、振动、波等现象中能观察到周期。对模拟或数字波形来说,可以通过信号周期得到频率。周期越小,频率越大,反之亦然。从图1中看到,最上面的一条波形频率最低,最底下的波形频率最高。 图1.从上至下的波形频率依次增大 频率通常以角频率ω来表示,单位为弧度/秒;或以ƒ表示,单位为秒-1,也称Hz,还可以用每分钟拍数(BPM)或每分钟旋转数(...

    4小时前
  • 浅谈数码电视及其测量

    数码电视测量 电讯管理局局长已于二零零七年六月四日宣布,香港的数码地面电视服务会采用国家制式作为标准。两家免费电视广播机构,即亚洲电视和无线电视将于二零零七年底之前开展数码及仿真电视的同步广播。其实,数码电视大家并不陌生,本地所有收费电视营办商现已透过有线,卫星和宽频网络提供数码电视。只是香港要达致全面数码广播,地面电视广播机构必须推出数码地面电视服务。政府拟于二零一二年终止模拟广播,但会视进一...

    昨天
  • 数字电视及测量

    1、 数字电视 数字电视在全世界迅速开展,我国也加快了播放进程。按广电部要求,直辖市、沿海发达地区、各省会城市 2005 年要开通数字电视, 2015 年全国开通数字电视,基本完成模拟电视向数字电视过渡。为迎接 2008 年奥运会,各地都会在此之前掀起摸拟电视向数字电视平移的高潮。 所谓数字电视,应该是电视的全过程中,其视、音频都是数字信号,包括摄制、剪接、编辑、存储、播放、传输、接收。这就是说,...

    昨天
  • 中短波广播信号场强测量及空中管理

    中短波广播的发射、接收的原理,一般人都明白,可是广播发射机所发射的空中信号在某一处信号有多大,此处的收音机是否能收到,这就涉及到该点的场强及场强测量问题,一般人是不关心的,但对于广播电台来说,他必须知道自己台的覆盖范围、收听效果,必须进行场强测量。再则广电管理部门,无线电管理委员会,他必须监测本辖区广播信号,哪些是本辖区的台,是否有非法的台,这就要通过场强测量来搜索。本文将从场强测量角度对此课题作...

    昨天
  • DVB-C 数字电视的测试

    1 引言 我国播放数字电视的进程已出台,广电部要求沿海发达地区 2005 年开通数字电视, 2015 年全国开通数字电视,停播模拟电视。近年来不少城市都已开始试播,各广电局、广电网络传输中心、有线台都正在试验之中。数字电视相对于模拟电视来说是一个全新的概念,对于数字电视系统的测试也是一个全新的概念,我们必须按数字电视的标准,结合实际情况,去探讨它的测试方法,研制、选用新的测试系统和仪器。 2 DV...

    昨天
下载排行榜
更多
广告