信号失真是什么意思?

原创 Keysight射频测试资料分 2024-12-05 07:12

什么是失真?

信号失真(Distortion) 又称畸变, 指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。在理想的放大器中,输出波形除放大外,应与输入波形完全相同,但实际上,不能做到输出与输入的波形完全一样,这种现象叫失真。

信号失真应用中测量的输入/输出频谱

频谱分析仪是通过频谱特征研究信号质量的仪器,常用于测量信号频率、功率、信号失真度、调制度和交调失真等信号参数的测量。

频谱分析仪通常应用于测试信号的各阶失真,例如:交调测试,谐波测试,调制信号的ACPR指标等。而频谱仪中有很多非线性器件都会产生非线性失真,如变频处理,放大处理,ADC处理等各个环节。

很多情况下,测量目标的失真和频谱仪本身的失真是很相似的,频谱仪的谐波和交调这些新增的频率分量常会和我们需要测量的信号落在非常接近的频率上,难以滤除;有的落在完全相同的测量频率上,增大了测量误差。频谱分析仪的这些失真决定了频谱分析仪动态范围的上限,也就是输入信号达到一定的电平,失真就会显著地影响到测量结果,影响我们测试结果的准确性。因此对于仪表失真的分析是非常重要的,希望仪表内部产生的各种失真越小越好

这就需要仪表内部非线性不能过大,以保证显示结果的真实性,既显示结果是来源于被测信号而不是仪器内部产生的失真。在对信号进行读值之前,需要先考察一下频谱仪显示结果的真实性,了解显示结果是来源于被测信号还是来源于仪器内部产生的失真。

请扫描二维码, 下载应用指南: 如何改进信号失真测量?

在当今的无线通信和数字无线电系统中,频道间隔已接近实现频谱效率。测试不需要的和非线性频谱失真对于窄频道间隔和宽带宽通信系统至关重要。组件、模块、子系统和整个设备都会产生失真。失真产物可能是通道内、带内和带外不需要的频谱信号。失真不仅会降低发射机性能,还会降低接收机的灵敏度。失真性能是信号发生器的几个重要规格之一,对器件特性具有相当大的影响。在本白皮书中,您将了解不同类型的失真以及它们为何对您的射频测量很重要。

请扫描二维码, 下载白皮书:如何使用频谱进行卫星链路失真测试?

与地面系统一样,空间通信系统的容量和复杂程度也都在飞速增长。用户对更大容量的需求推动通信系统向更快数据速率和更大带宽演进,进而导致系统设计一步步逼近性能极限。信号功率始终是一个关键指标,而对更宽信道、更大功率的需求意味着功率放大器要在其非线性工作区域内工作更多时间。这样的后果将会是信号出现失真,系统设计人员需要设法减少失真或避免失真。

谐波失真什么意思?

当纯正弦波的平滑电压变化突然遇到电压变化而中断时,便会发生谐波失真。这种突然变化通常是由非线性半导体造成的。谐波的频率是正弦波的整数倍。

什么是交调失真?

交调失真(Intermodulation Distortion)是指在非线性系统中,当两个或多个不同频率的信号混合在一起时,会产生与原始信号频率不同的新频率成分。这种失真现象会影响信号的清晰度和准确性,在音频、通信和无线电频谱分析等领域中具有重要意义。

频谱仪处理过程的非线性会引起寄生的失真成分

失真产物在混频过程的会组合出大量的频率成分

内部失真

动态范围指的就是max和min幅度差值,根据此定义,我們可以看出失真就是指基波和其他次谐波的差值,從而了解内部产生失真是怎么工作的。

混频器上基波电平的改变对内部失真的影响

左边图是谐波失真:是基波、二阶失真和三阶失真,根据数学公式表明,二阶失真电平变化是基波电平变化的两倍(差值比为1:1)而三阶是三倍(差值比为2:1).

右边图是交调失真(两个输入信号之间的相互作用):当交调失真产生的电平变化是w1、w2同时变化1dB,失真分量变化3dB

失真测量大部分是相对于基波信号(载波或双音信号)进行的。二阶失真随基波上升呈平方关系增加,而三阶失真随基波呈三次方增加。这就意味着在频谱分析仪的对数标度上:二阶失真电平变化的速度是基波变化速度的两倍,三阶失真电平变化的速度是基波变化速度的三倍。

当基波功率降低1dB时,二阶失真降低2dB ,但相对于基波二阶失真降低了1dB,基波和二阶失真比之间对应关系为1:1。

当基波功率降低1dB时,三阶失真降低3dB。但相对基波三阶失真降低了2dB,基波和三阶失真比之间存在2:1的对应关系。

二阶失真、三阶失真

我们最关注其二阶三阶失真,下面分析其对混频器的影响。

二阶比基频快2倍dB、三阶比基频快3倍dB(平方,立方取log为几倍),二阶、三阶失真直线斜率固定,绘制出其和输入电平的变化关系,注意这里纵轴是输出信噪比。失真信号刚好等于输入信号时,分别可得其二阶失真三阶失真交截点(TOI SHI 得出交截点可以算出曲线斜率)

为减小频谱分析仪内部失真,混频器应工作在尽量低电平,应加大衰减器设值。

如果你负责开发、制造或者维护一个电子产品或系统,你绝对需要一个工具来帮助你判断流经这个产品或系统的信号是否正常。通过信号分析,你可以判断这个产品的性能是否合格;通过信号分析,你可以找到问题的根源并展开维修。

那么问题来了,我们如何去测量那些电信号呢?如何去追踪它们的变化呢?

这时,我们需要一台接收机,这意味着它只提供接收信号并显示出来的功能,方便我们进一步分析。它就是频谱分析仪。一台基本的通用频谱仪可以再现原始的射频信号,包括信号的电压、功率、频率、波形、边带等。它是您从频域的视角看信号的工具。而新一代的信号分析仪则是在通用频谱仪的基础上 添加了矢量信号分析的功能,通俗地说就是信号解调分析。

根据不同的应用,电信号有着不同的特征。例如,在通信系统里面, 我们的通信设备为了将您的语音或数据传送出去,它必须语音或数据调制到一个频率较高的载波上。根据不同的调制方式,这个调制信号会有固有的特征参数。例如,您的车钥匙中应用了FSK或GFSK调制方式,那么当你在研发车钥匙的时候,你很可能会关心调制频偏这个特征参数。再例如,当你在测试非线性器件,比如功放、混频器等,你会关心这些非线性器件产生的失真信号。分析噪声或干扰信号也是频谱仪的热点应用之一,比较典型的干扰分析就是大家耳熟能详的EMI电磁干扰测试。

深入了解频谱仪的特性有利于大家在测量各种信号时能够做出最优化的测试,从而更加自信地分析信号。

请扫描二维码, 下载应用指南:频谱分析基础

本应用指南介绍了频谱分析的基本原理和频谱仪的主要功能以及最新进展。内容包括基本原理、谐波混频、预选、相位噪声和信号辨识等信息,此外还附有术语表。


请扫描二维码, 下载应用指南:全面测试混频器和变频器本应用指南介绍了如何使用矢量网络分析仪对混频器和变频器进行全面测试。


是德科技 www.keysight.com.cn

评论
  • TOF多区传感器: ND06   ND06是一款微型多区高集成度ToF测距传感器,其支持24个区域(6 x 4)同步测距,测距范围远达5m,具有测距范围广、精度高、测距稳定等特点。适用于投影仪的无感自动对焦和梯形校正、AIoT、手势识别、智能面板和智能灯具等多种场景。                 如果用ND06进行手势识别,只需要经过三个步骤: 第一步&
    esad0 2024-12-04 11:20 132浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 114浏览
  • 在电子工程领域,高速PCB设计是一项极具挑战性和重要性的工作。随着集成电路的迅猛发展,电路系统的复杂度和运行速度不断提升,对PCB设计的要求也越来越高。在这样的背景下,我有幸阅读了田学军老师所著的《高速PCB设计经验规则应用实践》一书,深感受益匪浅。以下是我从本书中学习到的新知识和经验分享,重点涵盖特殊应用电路的PCB设计、高速PCB设计经验等方面。一、高速PCB设计的基础知识回顾与深化 在阅读本书之前,我对高速PCB设计的基础知识已有一定的了解,但通过阅读,我对这些知识的认识得到了进一步的深
    金玉其中 2024-12-05 10:01 140浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 169浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 120浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 147浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 113浏览
  • CS5466AUUSB-C  (2lanes)to HDMI2.1 8K@30HZ(4K@144) +PD3.1  CS5563DP  (4lanes) to HDMI2.1 10k@60Hz CS5565USB-C  (4lanes) to HDMI2.1 10k@60Hz CS5569USB-C (4lanes) to HDMI2.1 10k@60Hz +PD3.1CS5228ANDP++ to HDMI(4K
    QQ1540182856 2024-12-05 15:56 74浏览
  • 《高速PCB设计经验规则应用实践》+PCB绘制学习与验证读书首先看目录,我感兴趣的是这一节;作者在书中列举了一条经典规则,然后进行详细分析,通过公式推导图表列举说明了传统的这一规则是受到电容加工特点影响的,在使用了MLCC陶瓷电容后这一条规则已经不再实用了。图书还列举了高速PCB设计需要的专业工具和仿真软件,当然由于篇幅所限,只是介绍了一点点设计步骤;我最感兴趣的部分还是元件布局的经验规则,在这里列举如下:在这里,演示一下,我根据书本知识进行电机驱动的布局:这也算知行合一吧。对于布局书中有一句:
    wuyu2009 2024-11-30 20:30 153浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 152浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 140浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 163浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 116浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 204浏览
  • 学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&
    youyeye 2024-11-30 14:30 87浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦