首先看两幅波形图,图1、图2,这两幅图中的信号离散化时的采样频率都远大于信号自身频率。
图1 200ms时刻窗口波形图
图2 1ms时刻窗口波形图
在以上描绘满意奈奎斯特采样定理的条件下,咱们简略剖析:图1中的屏幕为200ms,包括10个周波,按常理揣度信号周期约200ms/10=20ms,即信号频率约50Hz;以此类推,图2信号周期约为1ms/10=0.1ms,即10kHz。
一、问题
现实却是,这两幅图均是PA5000功率剖析仪在惯例形式2MHz采样频率下,丈量10.05kHz信号时的波形,如图3和图4所示,丈量成果中波形的Urms及频率也均持平。为什么波形会体现出如此大才差异呢?
图3 200ms丈量信息
图4 1ms丈量信息
二、剖析
简略温习奈奎斯特采样定理:假如信号是带限的,且采样频率Fs高于信号最高频率Fmax的两倍,采样样本中完好地保留了原始信号中的信息。而高于或等于采样频率的一半频率重量,则会导致混叠现象,如图 5所示因为采样频率过小,每个信号周期样本数量太少,重建后的波形频率重量落到低于采样频率的频率规模中,与原始信号截然不同。
图5 频率混杂现象
很明显图 1和图 3中的波形呈现了混叠,可是2MHz的采样频率对10.05kHz的信号肯定是满足的,问题出在哪呢?已然丈量成果均正确,阐明ADC采样部分没问题,方针转到波形显现上,到PA5000波形显现菜单中翻看,发现有波形抽取办法的挑选,别离有等距离抽取和峰值抽取两种,到此让人茅塞顿开——等距离抽取其实便是对信号进行了二次采样,而屏幕分辨率为1280*800,意味着横轴点数最多不超越1280,选用等距离抽取的方法显现200ms波形信号时,显现的波形实践采样率不超越1280pts/200ms=6400pts/s,小于10.05kHz的信号频率,天然就产生了混叠,以上的现象就不足为怪了。
三、技巧
能够把PA5000功率剖析仪当成示波器,能够支撑到1ms(约500kHz的信号频率)的时刻窗口,将波形显现的时刻窗口调整到适宜的规模就能够看到实在的等距离抽取的波形了。
四、总结
采样定理咱们都很了解,可是会下认识地只简略使用到硬件电路上,简单疏忽其它不了解专业方向的处理流程,而初学者更易受网上部分将采样定理的界说描绘,认为使用规模是在模仿变数字信号过程中,找不到实质原因乃至误判。由此可见,耳听为虚,目睹的到波形也未必为实,需求有专业的仪器和眼光判别。