Измерение общего гармонического искажения

Этот пример показывает, как измерить полное гармоническое искажение (THD) синусоидального сигнала. В примере используется следующий сценарий: Производитель аудиодинамиков утверждает, что динамик модели A производит менее 0,09% гармонических искажений на 1 кГц с входом 1 В. Гармоническое искажение измеряется относительно основного (THD-F).

Предположим, что вы записываете следующие данные, полученные путем управления динамиком с тоном 1 кГц при 1 вольт. Данные отбираются с частотой 44,1 кГц для анализа.

Fs = 44.1e3;
t = 0:1/Fs:1;
x = cos(2*pi*1000*t)+8e-4*sin(2*pi*2000*t)+2e-5*cos(2*pi*3000*t-pi/4)+...
    8e-6*sin(2*pi*4000*t);

Получите общее гармоническое искажение входного сигнала в дБ. Задайте, что при вычислении THD используются шесть гармоник. Это включает основную частоту 1 кГц. Введите частоту дискретизации 44,1 кГц. Определите частоты гармоник и их оценки степени.

nharm = 6;
[thd_db,harmpow,harmfreq] = thd(x,Fs,nharm);

Функция thd выводит общее гармоническое искажение в дБ. Преобразуйте измерение из дБ в процент, чтобы сравнить значение с заявлениями производителя.

percent_thd = 100*(10^(thd_db/20))

percent_thd = 0.0800

Значение, которое вы получаете, указывает, что утверждения производителя о THD для модели A динамика верны.

Вы можете получить дальнейшее представление, исследуя степень (дБ) отдельных гармоник.

T = table(harmfreq,harmpow,'VariableNames',{'Frequency','Power'})

T=6×2 table
    Frequency     Power 
    _________    _______

       1000      -3.0103
       2000      -64.949
       3000       -96.99
       4000      -104.95
     4997.9       -306.1
     5998.9      -310.62

Общее гармоническое искажение приблизительно $$-62$$ дБ. Если вы исследуете степень отдельных гармоник, вы видите, что основной вклад приходит от гармоники на 2 кГц. Степень при 2 кГц примерно на 62 дБ ниже степени основного значения. Остальные гармоники не вносят существенного вклада в общее гармоническое искажение. Кроме того, синтезированный сигнал содержит только четыре гармоники, включая основной. Это подтверждается таблицей, в которой показано большое снижение мощности после 4 кГц. Поэтому повторение вычисления только с четырьмя гармониками существенно не меняет общее гармоническое искажение.

Постройте график спектра сигнала, отобразите полное гармоническое искажение в заголовке рисунка и аннотируйте гармоники.

thd(x,Fs,nharm);

См. также

thd

Похожие темы

• Анализ гармонических искажений