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Ceyear4051信號(hào)分析儀應(yīng)用之諧波失真測(cè)量


  來(lái)源: 思儀 時(shí)間:2018-07-25 編輯:夏禪
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對(duì)于通信系統(tǒng)來(lái)說,諧波失真信號(hào)表現(xiàn)為通信頻帶中的干擾信號(hào),容易導(dǎo)致系統(tǒng)的信噪比下降,嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的容量和質(zhì)量,因此快速精確的測(cè)量諧波失真顯得非常重要。

諧波失真產(chǎn)物屬于一種可預(yù)見性的失真,它們直接與輸入信號(hào)的頻率相關(guān)。在實(shí)際測(cè)量中,通常使用頻譜分析儀來(lái)測(cè)量信號(hào)的總諧波失真(Total Harmonic Distortion,簡(jiǎn)稱THD),并以此作為諧波失真程度的評(píng)估依據(jù)。

方法一:利用掃頻分析功能手動(dòng)測(cè)量分析

利用頻譜分析儀測(cè)量信號(hào)的諧波失真時(shí),在測(cè)量過程中經(jīng)過多次手動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率、分辨率帶寬、掃描時(shí)間、頻寬等儀器測(cè)量參數(shù),并利用標(biāo)記讀出各次諧波的幅度值,然后根據(jù)諧波失真計(jì)算公式手動(dòng)計(jì)算總諧波失真值。圖1為使用4051信號(hào)/頻譜分析儀測(cè)量基頻為500MHz的各次諧波的情況,標(biāo)記報(bào)表中給出了基頻、二次諧波和三次諧波的頻率和幅度。


1 掃頻分析功能手動(dòng)測(cè)量諧波

根據(jù)標(biāo)記報(bào)表我們可以方便的測(cè)量出各次諧波與基頻信號(hào)之間的幅度差,以dB來(lái)表示。由于頻譜分析儀通常顯示對(duì)數(shù)功率(單位dBm),因此在計(jì)算總諧波失真時(shí),需要將相應(yīng)的幅度量轉(zhuǎn)換成電壓。為了方便計(jì)算,根據(jù)如下推導(dǎo)公式(1)可快速計(jì)算總諧波失真。


因此,利用圖1方法手動(dòng)計(jì)算得到的信號(hào)總諧波失真結(jié)果為3.679%

方法二:利用諧波失真測(cè)量功能快速自動(dòng)測(cè)量

4051信號(hào)/頻譜分析儀內(nèi)置了諧波失真測(cè)量功能,可實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波分量及總諧波失真的一鍵式自動(dòng)測(cè)量,并給出軌跡和測(cè)量結(jié)果報(bào)表。該功能位于頻譜分析測(cè)量模式下,為用戶提供了自動(dòng)搜索基頻和范圍列表編輯兩種測(cè)量方式。這兩種測(cè)量方式是互斥的,默認(rèn)采用自動(dòng)搜索基頻的測(cè)量方式,當(dāng)諧波編輯列表打開時(shí),儀器將按照列表的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。在自動(dòng)搜索基頻的測(cè)量方式中,儀器執(zhí)行全頻寬范圍內(nèi)的基頻信號(hào)自動(dòng)搜索功能,并在零頻寬下對(duì)基頻和諧波分別進(jìn)行測(cè)量。具體地說,對(duì)于每個(gè)被測(cè)的諧波分量,中心頻率將設(shè)置為搜索基頻的整數(shù)倍,并且執(zhí)行一次零頻寬掃描,幅度由測(cè)量數(shù)據(jù)的功率平均計(jì)算得到。測(cè)量完指定數(shù)目的諧波和幅度之后,總諧波失真測(cè)量結(jié)果將自動(dòng)計(jì)算并顯示在數(shù)據(jù)報(bào)表窗口。圖2為使用諧波失真測(cè)量功能自動(dòng)測(cè)量得到的顯示界面,數(shù)據(jù)報(bào)表窗口中順序列出了基頻與諧波分量的頻率和幅度,并給出了總諧波失真。根據(jù)測(cè)量報(bào)表,假設(shè)系統(tǒng)中只有這兩個(gè)諧波分量的話,總諧波失真為3.67%。該結(jié)果可由公式(1)手動(dòng)計(jì)算驗(yàn)證,報(bào)表中二次諧波與基頻的幅度差為-29.01dB,三次諧波與基頻的幅度差為-40.40dB,則總諧波失真為:



2 諧波失真測(cè)量功能一鍵自動(dòng)測(cè)量

由此可見,圖2中諧波失真自動(dòng)測(cè)量的結(jié)果與圖1中手動(dòng)測(cè)量的結(jié)果是相互吻合的。使用諧波失真測(cè)量功能可以實(shí)現(xiàn)快速精確測(cè)量諧波分量及總諧波失真的目的,能有效避免手動(dòng)測(cè)量中的繁瑣操作帶來(lái)的錯(cuò)誤,同時(shí)大大提高了測(cè)量效率。

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