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thd

Distorsión armónica total

Descripción

ejemplo

r = thd(x) Devuelve la distorsión armónica total (THD) en dBc de la señal sinusoidal de valor real.x La distorsión armónica total se determina a partir de la frecuencia fundamental y los primeros cinco armónicos utilizando un periodograma modificado de la misma longitud que la señal de entrada. El periodograma modificado utiliza una ventana de Kaiser con = 38.β

ejemplo

r = thd(x,fs,n) Especifica la frecuencia de muestreo y el número de armónicos (incluido el fundamental) que se utilizarán en el cálculo de THD.fs

r = thd(pxx,f,'psd') Especifica la entrada como una estimación de densidad espectral de potencia (PSD) unilateral. es un vector de frecuencias correspondiente a las estimaciones de PSD en.pxxfpxx

ejemplo

r = thd(pxx,f,n,'psd') especifica el número de armónicos (incluido el fundamental) que se utilizarán en el cálculo de THD.

ejemplo

r = thd(sxx,f,rbw,'power') Especifica la entrada como un espectro de potencia unilateral. es el ancho de banda de resolución sobre el que se integra cada estimación de potencia.rbw

r = thd(sxx,f,rbw,n,'power') especifica el número de armónicos (incluido el fundamental) que se utilizarán en el cálculo de THD.

ejemplo

r = thd(___,'aliased') reporta armónicos de lo fundamental que son alisado en la gama Nyquist. Utilice esta opción cuando la señal de entrada esté submuestreada. Si no especifica esta opción, o si la establece en, entonces la función ignora cualquier armónicos de la frecuencia fundamental que se encuentran más allá de la gama Nyquist.'omitaliases'

ejemplo

[r,harmpow,harmfreq] = thd(___) Devuelve los poderes (en dB) y las frecuencias de los armónicos, incluyendo el fundamental.

ejemplo

thd(___) sin argumentos de salida traza el espectro de la señal y anota los armónicos en la ventana de la figura actual. Utiliza diferentes colores para dibujar el componente fundamental, los armónicos, y el nivel de DC y el ruido. El THD aparece por encima de la trama. Los fundamentos y armónicos están etiquetados. El término DC se excluye de la medición y no está etiquetado.

Ejemplos

contraer todo

Este ejemplo muestra explícitamente cómo calcular la distorsión armónica total en dBc para una señal que consiste en el fundamental y dos armónicos. El cálculo explícito se comprueba con el resultado devuelto por.thd

Cree una señal muestreada a 1 kHz. La señal consiste en un 100 Hz fundamental con amplitud 2 y dos armónicos en 200 y 300 Hz con amplitudes 0,01 y 0,005. Obtener la distorsión armónica total explícitamente y utilizando.thd

t = 0:0.001:1-0.001; x = 2*cos(2*pi*100*t)+0.01*cos(2*pi*200*t)+0.005*cos(2*pi*300*t); tharmdist = 10*log10((0.01^2+0.005^2)/2^2)
tharmdist = -45.0515 
r = thd(x)
r = -45.0515 

Cree una señal muestreada a 1 kHz. La señal consiste en un 100 Hz fundamental con amplitud 2 y tres armónicos en 200, 300, y 400 Hz con amplitudes 0,01, 0,005, y 0,0025.

Establezca el número de armónicos en 3. Esto incluye lo fundamental. En consecuencia, en el cálculo de THD se utiliza la potencia a 100, 200 y 300 Hz.

t = 0:0.001:1-0.001; x = 2*cos(2*pi*100*t)+0.01*cos(2*pi*200*t)+ ...     0.005*cos(2*pi*300*t)+0.0025*sin(2*pi*400*t); r = thd(x,1000,3)
r = -45.0515 

Si se especifica el número de armónicos igual a 3, se ignora la potencia a 400 Hz en el cálculo THD.

Cree una señal muestreada a 1 kHz. La señal consiste en un 100 Hz fundamental con amplitud 2 y tres armónicos en 200, 300, y 400 Hz con amplitudes 0,01, 0,005, y 0,0025.

Obtenga la estimación de PSD de periodograma de la señal y utilice la estimación PSD como entrada para THD. Establezca el número de armónicos en 3. Esto incluye lo fundamental. En consecuencia, en el cálculo de THD se utiliza la potencia a 100, 200 y 300 Hz.

t = 0:0.001:1-0.001; fs = 1000; x = 2*cos(2*pi*100*t)+0.01*cos(2*pi*200*t)+ ...     0.005*cos(2*pi*300*t)+0.0025*sin(2*pi*400*t); [pxx,f] = periodogram(x,rectwin(length(x)),length(x),fs); r = thd(pxx,f,3,'psd')
r = -45.0515 

Determine el THD introduciendo el espectro de potencia obtenido con una ventana de Hamming y el ancho de banda de resolución de la ventana.

Cree una señal muestreada a 10 kHz. La señal consiste en un 100 Hz fundamental con amplitud 2 y tres armónicos con números impares en 300, 500 y 700 Hz con amplitudes 0,01, 0,005 y 0,0025. Especifique el número de armónicos a 7. Determine el THD.

fs = 10000; t = 0:1/fs:1-1/fs; x = 2*cos(2*pi*100*t)+0.01*cos(2*pi*300*t)+ ...     0.005*cos(2*pi*500*t)+0.0025*sin(2*pi*700*t); [sxx,f] = periodogram(x,hamming(length(x)),length(x),fs,'power'); rbw = enbw(hamming(length(x)),fs); r = thd(sxx,f,rbw,7,'power')
r = -44.8396 

Genere una señal que se asemeje a la salida de un amplificador débilmente no lineal con un tono de 2,1 kHz como entrada. La señal se muestrea durante 1 segundo a 10 kHz. Calcule y trace el espectro de potencia de la señal. Utilice una ventana de Kaiser con = 38 para el cálculo.β

Fs = 10000; f = 2100;  t = 0:1/Fs:1;  x = tanh(sin(2*pi*f*t)+0.1) + 0.001*randn(1,length(t));  periodogram(x,kaiser(length(x),38),[],Fs,'power')

Los armónicos se adhieren al ruido a frecuencias de 4,2 kHz, 6,3 kHz, 8,4 kHz, 10,5 kHz, 12,6 kHz y 14,7 kHz. Todas las frecuencias excepto la primera son mayores que la frecuencia Nyquist. Los armónicos se suavizados respectivamente en 3,7 kHz, 1,6 kHz, 0,5 kHz, 2,6 kHz y 4,7 kHz.

Calcule la distorsión armónica total de la señal. De forma predeterminada, trata los armónicos con alias como parte del ruido.thd

thd(x,Fs,7);

Repita el cálculo, pero ahora trate los armónicos con alias como parte de la señal.

thd(x,Fs,7,'aliased');

Cree una señal muestreada a 10 kHz. La señal consiste en un 100 Hz fundamental con amplitud 2 y tres armónicos con números impares en 300, 500 y 700 Hz con amplitudes 0,01, 0,005 y 0,0025. Especifique el número de armónicos a 7. Determine el THD, la potencia en los armónicos, y las frecuencias correspondientes.

fs = 10000; t = 0:1/fs:1-1/fs; x = 2*cos(2*pi*100*t)+0.01*cos(2*pi*300*t)+ ...     0.005*cos(2*pi*500*t)+0.0025*sin(2*pi*700*t); [r,harmpow,harmfreq] = thd(x,10000,7); [harmfreq harmpow]
ans = 7×2

  100.0000    3.0103
  201.0000 -321.0983
  300.0000  -43.0103
  399.0000 -281.9259
  500.0000  -49.0309
  599.0000 -282.1066
  700.0000  -55.0515

Los poderes de los armónicos pares están en orden de

<math display="block">
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>3</mn>
<mn>0</mn>
<mn>0</mn>
</mrow>
</math>
dB, que corresponde a una amplitud de
<math display="block">
<mrow>
<mn>1</mn>
<msup>
<mrow>
<mn>0</mn>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mn>5</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</math>
.

Genere una sinusoide de frecuencia 2,5 kHz muestreada a 50 kHz. Añada el ruido blanco Gaussiano con la desviación estándar 0,00005 a la señal. Pase el resultado a través de un amplificador débilmente no lineal. Trace el THD.

fs = 5e4; f0 = 2.5e3; N = 1024; t = (0:N-1)/fs;  ct = cos(2*pi*f0*t); cd = ct + 0.00005*randn(size(ct));  amp = [1e-5 5e-6 -1e-3 6e-5 1 25e-3]; sgn = polyval(amp,cd); thd(sgn,fs);

La gráfica muestra el espectro utilizado para computar la relación y la región tratada como ruido. El nivel de DC se excluye del cálculo. Los fundamentos y armónicos están etiquetados.

Argumentos de entrada

contraer todo

Señal de entrada sinusoidal de valor real, especificada como vector de fila o columna.

Ejemplo: cos(pi/4*(0:159))+cos(pi/2*(0:159))

Tipos de datos: single | double

Frecuencia de muestreo, especificada como un escalar positivo. La frecuencia de muestreo es el número de muestras por unidad de tiempo. Si la unidad de tiempo es de segundos, entonces la frecuencia de muestreo tiene unidades de Hz.

Número de armónicos, especificado como un entero positivo.

Estimación de PSD unilateral, especificada como un vector de columna no negativo de valor real.

La densidad espectral de potencia debe expresarse en unidades lineales, no en decibelios. Se utiliza para convertir valores de decibelios en valores de potencia.db2pow

Ejemplo: Especifica la estimación de PSD de periodograma de una sinusoide de dos canales ruidosa muestreada a 2 π Hz y las frecuencias en las que se calcula.[pxx,f] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2))

Tipos de datos: single | double

Frecuencias cíclicas correspondientes a la estimación PSD unilateral, especificadas como vector de fila o columna.pxx El primer elemento de debe ser 0.f

Tipos de datos: double | single

Espectro de potencia, especificado como un vector de fila o columna no negativo de valor real.

El espectro de potencia debe expresarse en unidades lineales, no en decibelios. Se utiliza para convertir valores de decibelios en valores de potencia.db2pow

Ejemplo: Especifica la estimación del espectro de potencia periodograma de una sinusoide de dos canales incrustada en el ruido Gaussiano blanco y las frecuencias normalizadas en las que se calcula.[sxx,w] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2),'power')

Ancho de banda de resolución, especificado como un escalar positivo. El ancho de banda de resolución es el producto de la resolución de frecuencia de la transformada discreta de Fourier y el ancho de banda de ruido equivalente de la ventana.

Argumentos de salida

contraer todo

Distorsión armónica total en dBc, devuelta como un escalar de valor real.

Poder de los armónicos, devueltos como un valor escalar o Vector real-valorado expresado en dB. Si es un escalar o un vector depende del número de armónicos que especifique como argumento de entrada.harmpown

Frecuencias de los armónicos, devueltas como un escalar o vector no negativo. Si es un escalar o un vector depende del número de armónicos que especifique como argumento de entrada.harmfreqn

Más acerca de

contraer todo

Funciones de medición de distorsión

Las funciones, y miden la respuesta de un sistema débilmente no lineal estimulado por una sinusoide.thdsfdrsinadsnr

Cuando se da una entrada de dominio de tiempo, realiza un periodograma utilizando una ventana de Kaiser con atenuación de mínimos grande.thd Para encontrar la frecuencia fundamental, el algoritmo busca el periodograma para el componente espectral más grande distinto de cero. A continuación, calcula el momento central de todos los bins adyacentes que disminuyen monótona del máximo. Para ser detectable, lo fundamental debe ser al menos en la segunda bandeja de frecuencias. Los armónicos superiores están en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Si una armónica se encuentra dentro de la región que disminuye monótona en el vecindario de otro, su poder se considera que pertenece a la armónica más grande. Este armónico más grande puede o no ser el fundamental.

falla si el elemento fundamental no es el componente espectral más alto de la señal.thd

Asegúrese de que los componentes de frecuencia estén lo suficientemente alejados para acomodar el ancho de mínimos de la ventana de Kaiser. Si esto no es factible, puede utilizar la bandera y calcular un periodograma con una ventana diferente.'power'

Introducido en R2013b