谐波失真、互调失真及差频失真介绍
2024-04-23
一、什么是失真
理想：
现实：
评估幅值非线性的方法有：
▪ 谐波失真
▪ 互调失真
▪ 差频失真
对于一个理想的系统，输出信号应该等于输入信号乘以传递函数。但事实上系统中除了理想的输出信号之外，还会插入很多z6尊龙凯时不想听到的杂音，或不真实的信号，这些都会给信号带来失真。而评估非线性失真的方法，就包含谐波失真、互调失真和差频失真，这三种失真方式。
二、谐波失真
▪ 使用纯音信号激励 , f1
▪ 对频率是基波f1的整数倍信号进行分析
▪ Hn就是n次谐波
▪ 总谐波失真 (THD) 所有的失真分量相加
谐波失真的激励信号是一个纯音，在基波频率的整数倍频率上，会由于纯音的激励产生失真信号。所以如果对应于基波的n倍，也就是它的n次谐波，z6尊龙凯时会得到一个总谐波失真（THD），就是把所有的谐波失真分量相加，再除以基波和所有谐波的量的总和，会得到一个百分数，也就是z6尊龙凯时需要测的THD。
三、互调失真
▪ 使用两个规定幅值比的纯音信号激励
▪ 一个纯音信号频率是按步进改变的 , f1
▪ 一个纯音信号频率是固定的f2，f2甚低于f1
▪ 对信号 f1 附近的边带进行频率分析
▪ GB/T 12060.5 2011/IEC 60268 5:2007
▪ 推荐设定：f2 < f1/8, f2和 f1 信号的幅值比为 4:1
互调失真会有一个变化着的纯音信号，它的频率是按步进改变的；同时z6尊龙凯时会有一个调制信号，调制信号是一个固定频率的。通常调制信号的频率要远低于纯音激励信号，调制信号的幅值要远大于激励信号。
z6尊龙凯时摘录了GB/T 12060.5-2011/IEC 60268-5:2007推荐的设定值，即激励信号开始频率点比调制信号的8倍再大一点，而调制信号和激励信号的幅值比是4:1。
大家也可以想象到，当两个信号的频率完全一致的时候，就会产生共振，在共振区域附近，信号的失真非常大，将会导致测量无意义。所以在做互调失真时，一定要注意，对于调制信号和激励信号的频率和幅值有一定的要求。
四、差频失真
▪ 使用两个等幅值的纯音信号作为激励
▪ 这两个纯音信号的频率都是按步进改变的
▪ 在 (f1+f2)/2附近边带进行频率分析
▪ 包含低频的边带
▪ GB/T 12060.5-2011/IEC 60268-5:2007
▪ 推荐设定：f1-f2=80Hz, f2的最小值为f1和f2差值的两倍
差频失真是用两个改变的纯音信号作为激励，但是这两个纯音信号之间的频率是保持固定的频率差的。例如，还是以GB/T 12060.5-2011/IEC 60268-5:2007这两个标准里推荐的设定，如果频差是80赫兹的话，开始频率（即f2）的频率点，至少要是差频频差的两倍以上。
五、三种失真的计算公式
六、不同失真方法的区别
对于谐波失真，需要测量基波的整数倍，所以需要一个带宽较宽的数采，确保可以测量所有需要的谐波分量。举个例子，如果z6尊龙凯时以前的声卡是到20kHz，如果要做到5次谐波，激励信号就只能到4kHz了，因为再往上，例如到5kHz，5次谐波就是25kHz，超出测量范围，就测不到5次谐波了。所以谐波失真更多是用于评价低频信号的失真方式。
当然，随着硬件技术的发展，例如B&K的3161型LAN-XI分析模块，可以测到204.8kHz的带宽，如果用来测5次谐波，一样可以做到40kHz，随着硬件技术提高，测量传声器和数采的测量频率范围都越来越宽，z6尊龙凯时现在可以完成一个完整的可听声频段（20Hz~20kHz）的谐波失真测量。
互调失真与差频失真，可以更好地体现高频部分的非线性失真。由于低频部分受到调制信号频率以及两个激励信号频差的限制，无法完成更低频的非线性失真的测量。
所以，z6尊龙凯时要合理利用三种失真方式来评价一个电声产品的非线性失真。
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