正弦波失真度测量仪的研究
- 引言
在电子工程的设计和应用中，信号无论在开路传输或闭路传输过程中都会受到环境，传输网络的工作状态和应用元器件参数变化的影响，使其或多或少的改变了原有信号的性质，这种变化就是所谓的信号畸变现象，通常叫做失真。信号的失真分为三种：频率失真，相位失真和波形失真。波形失真又称非线性失真，它是由放大电路的非线性引起的。非线性失真又包括谐波失真和互调失真。
在无线电、音响、电力等系统的计量测试中，许多参数的准确测量都涉及失真度测量问题，尤其是在信息产生、传递和接收的过程中，所以必须准确分析和处理好失真问题。失真度测量仪就是一种测量信号失真度的仪器，在电子产品的生产和检测中有着极其重要的作用。在现今的通信电子时代，通信电子技术迅猛发展，在通信系统的实现和电子产品的设计过程中，对先进的技术应用程度越来越大。因此，就对在设计、生产和检测中起到重要作用的失真度仪的性能和精度的要求也越来越高。
- 国内外研究状况
2.1 理论研究状况
哈尔滨理工大学的蒋吉娟在《基于数模混合最优滤波技术的工频失真度仪的研究》一文中由信号失真导致的不利影响入手，详细的介绍了失真度测量的发展状况。阐述了失真度的定义和失真度测量的几种方法后，针对模拟法产生机内失真无法消除、测量准确性差；数字法中的频谱分析法，栅栏效应和频谱泄露所产生的误差不可避免以及曲线拟合法，拟合参量所带来的误差无法解决等问题提出了一种基于数模混合最优滤波技术设计工频失真度仪的方法。这种技术以数字模拟混合乘法为核心，具有下述几种特点。第一，对模拟信号而言，有很高的分辨率和非常好的线性度；第二，可以实现对模拟信号高准确度的正交分解；第三，由于其本质是采用相关测量中的最优滤波原理，因此具有最小方差意义下的最大信噪比和较强的抗干扰能力；第四，该方法对数字信号的分辨率可以提高到D/A转换器的1/4LSB，因此可以用较低位数的D/A转换器得到较高的数字分辨率和准确度。该设计不仅具有理论意义而且具有现实意义和广泛的应用前景。
浙江机电职业技术学院的张耀、黄忠慧和浙江大学的赵光宙在《一种高精度失真度测量仪的研制》一文中针对国产失真度测量水平低，测量精度低、误差较大、频率范围窄的问题，设计了一种具有高基波抑制度、低谐波衰减率的有源T型桥基波抑制电路、频率自动调谐电路电平和自动调整电路，并成功地应用于失真度测量仪中。此设计使失真度测量误差＜5%，失真度测量达量级，且失真度测量操作方便，较好的解决了小失真信号或幅度稳定性较差信号的失真度测量问题。该失真度测量仪已投入生产并得到广泛应用。
湖南理工学院的丁跃浇、陈松等人在《数字正弦信号失真度测量仪的设计》一文中针对模拟控制正弦信号失真度测试仪体积大、测试精度低和使用不方便的缺点，设计了基于FPGA与单片机结合的数字控制正弦信号失真度测试仪。并运用快速傅里叶变换（FFT）分析算法，对信号输入电路进行程控衰减、放大与预滤波处理，实现了量程自动转换和数据采样，并且成功避免了频率混叠现象。该系统经过硬件电路设计、软件程序设计后，经过测试，能正确测量规定频率范围内正弦信号的失真度，在高校实验室有广泛的应用价值。
2.2 设备发展状况
随着电子技术的发展，国产的失真度测量设备的技术指标有了较大的提高。但是，与国外发达国家相比，国内失真度测量的整体水平仍较低，一般失真度测量为0.01%量级，测量误差保持在5%-30%，频率范围在5Hz-200KHz，而国外失真度测量已到0.001%乃至0.0001%量级，测量误差已小于5%。
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