高精度数字失真度测量仪的设计
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0引言通信系统中采用的许多算法和技术都是在线性系统的前提下研究和设计的，一定频率的信号通过这些网络后，往往会产生新的频率分量，称之为该网络的线性失真。失真度分析采取的常用方法有基波抑制法和谐波分析法两种。基波抑制法通常用在模拟失真度测量仪中，原理是采用具有频率选择性的无源网络(如谐振电桥、双T陷波网络等)抑制基波，由信号总功率和抑制基波后的信号功率计算出失真度。理想的基波抑制器应完全滤除基波，又不衰减
0引言通信系统中采用的许多算法和技术都是在线性系统的前提下研究和设计的，一定频率的信号通过这些网络后，往往会产生新的频率分量，称之为该网络的线性失真。失真度分析采取的常用方法有基波抑制法和谐波分析法两种。 基波抑制法通常用在模拟失真度测量仪中，原理是采用具有频率选择性的无源网络(如谐振电桥、双T陷波网络等)抑制基波，由信号总功率和抑制基波后的信号功率计算出失真度。理想的基波抑制器应完全滤除基波，又不衰减任何其他频率。但实际上，基波抑制器对基波衰减抑制只能达到-60
dB～-80 dB，对谐波却损耗0.5 dB～1.0 dB。这种方式的失真度仪的性能主要依赖于硬件设计，调试和校准工作烦琐，一般只能实现固定1个或几个频率的失真度测量，其测量误差随着失真度降低而加大，并且随着器件老化，电路的稳定性和可靠性降低。 谐波分析法类似于频谱分析，通常是借助数字方式的以FFF(快速傅里叶变换)为基础的算法，或者采用模拟方式的选频测量方法，从而获得基波和各次谐波的功率，计算出失真度。模拟选频方式的失真度分析仪性能高，但硬件电路复杂。数字方式的失真度分析对硬件的设计要求降低，其性能主要决定于A／D转换的精度和数字信号处理算法。仅仅采用FFT来分析失真度是远远不够的，因为测量精度与其运算量、存储空间的大小和测量速度存在明显的矛盾。
针对以上失真度测量方法的不足，本文以数字谐波分析法为基础，提出了基于DFT(离散傅里叶变换)和过零检测法的失真度分析算法，不仅可满足高精度和任意频率的测试需求，还可降低硬件设计复杂度。1失真度算法研究1.1算法分析失真度定义为：
式中：u1，u2，…，uM分别为被测频率的基频、二次谐波、…、M次谐波分量的幅度有效值；E1，E2，…，EM为基频和谐波分量的能量，一般M=5或7。
从失真度定义来分析，要测量信号的失真度，只须设法将被测信号的基波与谐波分离，分别测出它们各自的功率或电压有效值，代入式(1)即可。DFT在DSP中通常用于对平稳信号的频谱估计，在应用中，将输入信号截短，得到的行向量X=x(n)与一个相同长度的正弦信号W=w(n)相乘积分，可得到向量X中含有正弦信号W的分量。所以，如果向量W的频率等于失真度测量的各个频率分量和它们的正交分量，则可以计算出输入信号中包含第m次谐波的能量Em：
将式(2)值代人式(1)就可得到失真度值。
在工程测量中，被测信号的频率往往未知，而DFT计算时是确定的频率，所以应给W提供准确的频率，而且W的频率预测越准确，能量计算也越精确。为了准确找到基频，对采样信号采用过零检测法来测量频率，为避免噪声干扰，设置零幅度带，每通过零幅度带即为过零一次。被测信号频率由fx=N／T得到，T为时间基准，N为T内过零点数。过零检测法测频虽准确度较高，但是在标准的时间基准T中如10
ms、0.1 s、1 s等，由于被测信号与门控信号不可能同步锁定，所以存在固有的±1量化误差。本系统中如果选用1 s做时间基准的话，实时性不够。因此综合考虑实时性、存储量、处理速度之间的关系，选择T=0.1
s作为时间基准。这时±1误差被扩大10倍，为±10 Hz。为解决±1量化误差，使用以过零测频为中心，固定带宽(30 Hz)内最大值能量搜索办法(二分法)寻找基频能量最大值，经过5～7次迭代可得到准确的基频。然后直接使用此基频得到各次谐波的准确频率，并将基频和谐波频率提供给W，使用DFT就可直接估计基频和各高次谐波能量，完成失真度计算。1.2仿真结果分析使用MATLAB对上述算法进行仿真。设输入信号基频为1 kHz，并在±30 Hz范围内随机变动，信噪比20 dB，采样速率为44×103次采样／s，计算到7次谐波能量，基频能量二分法搜索带宽为30
Hz。最大值搜索时，当能量变化小于0.1％时终止，序列运算长度1 024个采样点，使用平方汉宁(Hanning)窗减少频谱泄漏。按这些条件，对500次具有随机频偏和失真特性的输入信号进行算法仿真。结果如图1所示。
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设计应用分类
经典LED手电电路,这里介绍一个LED手电制作的经典电路，供大失真度的测量_中国百科网
失真度的测量
    
概 述 　　在低频和超低频标准波形的测试和计量中，在电力系统中以及其它要求检测信号波形纯正性时，均需要测量波形的失真度。 　　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...
? 功放的主要技术指标有三个：频率特性、额定输出功率、失真度。本文从量化的角度出发，提供上述三个技术指标的测量方法。 一、测量前的准备工作 １．配备必要的仪器仪表。主要有：ＸＤ２音频信号发生器一台；ＤＡ－１６型音频毫伏表两块；ＳＢ－１０...
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1.3 声音媒体及其特性
20 Hz20kHz20Hz20kHz20Hz3.4kHz50Hz7kHz20Hz15kHz20Hz20kHz
1．声音媒体的性质
2．音频媒体的分类
2) Waveform AudioMIDIMIDI Audio
1. 波形音频信号的采样与量化方法
x(t)x1, x2, , xn1-7
2. 与采样量化相关的主要技术参数
（1）采样频率
就越多，因而声音的质量就越接近原声，但数据量也越大，所需的存储空间也越大，应根据需要权衡，选择合适的采样频率。根据奎斯特采样定律，若将声音信号自身的最高频率称为样本频率，只要采样频率高于样本频率两倍，就能正确恢复原始信号波形。这就是说，如果一段样本频率为10kHz20kHz44.1kHz22.05kHz11.025kHz44.1kHz20kHz
828=25625616216=6553681632/26dB848dB1696dB
3. 波形音频文件的格式
1.WAV文件格式
Windows.WAV.WAV.WAV.WAV1-2
2.VOC文件格式
.VOC.VOCDOS.VOC1-3
1. 声音合成技术――MIDI
&1MIDI的基本概念
MIDIMIDIMIDIMIDIMIDIMIDIMIDI1-8
2MIDI的术语
1) &MIDIMIDIMIDI16MIDI
2) ChannelMIDI16
3) SequencerMIDIMIDI
4) Synthesizer
5) Instrument
6) Polyphony
8) TrackMIDIMIDI0MIDI1
appearMicrosoftMIDIWindowsMIDI
10) Channel
MappingMIDI
3MIDI的技术规范&&
4MIDI的特点
1) MIDI300MBMIDI200KB1500
2．MP3 数码音乐
MP3MPEG-1 Layer3MPEG-1MPEG-1Layer1Layer2Layer3MP1MP2MP3MPEGMP1MP24:16:18:1MP310:112:1CD10MBMP31MBMP3MP3MP3MP3
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