谈谈互调失真及其测试原理pdf

  当接收机接收频率为F的有用信号时，如果有下列两个干扰信号同时作用于接收机输

  并能有效地加到接收机的谐振放大器上，那么，由于器件特性的非线性，就会引起这两个信

  号之间的互相作用，产生出一种与有用信号频率相近的新生干扰信号。这时，接收机除了听

  到有用信号的声音外，还同时夹杂着哨叫声和杂乱的干扰声。这种由于干扰之间互相调制作

  所有互调失真的测量技术中使用的激励信号都不止单个简单的正弦信号。在专业音响、

  广播和消费类音响等领域，用两个正弦波作为激励信号来进行互调失真的测量。我们知道，

  任意两个频率分别为F和F的正弦信号作用于非线性器件时，会产生出原有的两个正弦波

  其中、n为任意正整数。任意特定的互调失真（IMD）项的阶数即与n的和。下面列出

  互调失真的测量方法其实就是对谐波电压分量的测量，GB2846-1988《调幅广播收音机

  测量方法》中音频互调失真的测量就是采用这种办法（详见该标准P43页），其公式为：

  SMPTE标准RP120-1983和DIN标准45403很相似。两者均规定用两个正弦波测试信号，

  一个是低频率高幅度信号，另一个是高频率信号但幅度是低频率信号的四分之一。SMPTE

  标准规定信号频率分别为60Hz和7kHz。而DIN标准规定了几种可选择的高、低频频率，

  250Hz和8kHz是其中最常用的一组频率。有时也要用到其它类似于SMPTE和DIN标准的

  当上述的双音频测试信号作用于非线性器件时，在高音频周围就会产生边带分量群。高

  音频和第一对边带（二阶边带，F±F）之间相差正好是低音频的频率值，第二对边带（三

  阶边带，F±2F）与高频之间相差正好是低音频频率值的两倍等等，如下图所示：

  高通滤波器先将低频率的音频信号滤去，余下的信号绝大多数都是一个调幅信号，被送至AM解

  调器。解调器的输出为边带分量，这些边带分量被转化为基带，例如，一个产生二阶、三阶

  互调失真项的SMPTE测试信号，在通过解调器后，其上、下各边带将被转化成60Hz和120Hz

  的分量，解调器后面的低通滤波器用来除去任何残留的高频载波，剩余的信号由真RMS检

  SMPTE和DIN互调失真测试对检测音频设备有诸多优点。正如大多数互调失真测试信

  号一样，越是复杂的测试信号就越接近于模拟实际的节目源。高幅低频音频信号与低幅高频

  音频信号的频谱关系同样有点类似于音乐和声音的频谱分布。许多SMPTE/DIN互调失真分

  析仪在解调器后有一带宽约700Hz的低通滤波器，只要低频的音频信号略低于250Hz，则

  至少可以测量到二阶和三阶互调失真项。这种测试可用于奇次和偶次波的失真测试。由于最

  后的噪声带宽仅仅700Hz，故该设备对噪声的敏感度实质上远低于噪声带宽为20kHz或更

  高的失真加噪声仪对噪声的敏感度。采用低频音频信号，使得互调失真项落在高频信号附近

  相当窄的频带内，因此SMPTE和DIN测试技术可用来研究带宽限制系统的线性问题。

  一个高质量的SMPTE/DIN互调失真测量仪器，其信号发生器和分析仪的残留互调失真

  要非常低，其值应做到-90dB(0.003%)或更低。分析仪的检测器应是真RMS响应的，因为被

  测信号可能包含几个频率而成为非正弦信号。低频和高频音频信号在给定的范围内可变化或

  可选择，以保证对带宽限制系统来进行类似于SMPTE或DIN的检测。例如，只要信号发生器

  和分析仪设计许可，声音带宽系统可用300Hz到500Hz的低频信号和3kHz的高频信号进行

  检测。同样地，也可以用大约19kHz的高频信号来检测20kHz的带宽限制系统，这样，既

  在CD、VCD及DVD等音频测量时，都要测量互调失真这个指标。目前国产的互调失

  信号源，互调失真测量，电压测量和电源部份组成。组合信号源输出可组合的高、低频组合

  在测量时，可以再一次进行选择不同的高频和低频，高频有：3、5、7、10、15、20kHz，低频有：

  当输入信号为20-100V时，可用20dB衰减器，以便把信号衰减下来。该仪器使用比较

  差的失真。例如，在给放大器输入频率为1kHz和5kHz的混合信号后，便会产生6kHz（1kHz和

  （取绝对值）之间所产生的谐波，这些谐波彼此之间又能继续组合出和、差、乘积。举例来说，14kHz

  音，所以图形上在19k与20k的位置会有峰波，我们大家可以借此观察在19k左边的图形是否有过多的

  顾名思义，互调失真（IntermodulationDistortion）是指由于讯号互相调制所引起的失真，调制

  一词本来是指一种在通讯技术中，用以提高讯号传送效率的技术。由于含有声音、图像，文字等的

  原始讯号“加进”高频讯号里面，然后将这个合成讯号发送出去。这种将高低频相“加”的过程和方

  式称为调制技术，所合成的讯号称为调制讯号。调制讯号除保留高频讯号的主要特征外，还包含有

  低频讯号的所有信息。产生互调失真的过程实质上也是一种调制过程，由于一个电子线路或一台放

  大器不可能做到完全理想的线性度，当不同频率的讯号同时进入放大器被放大时，在非线性作用下，

  每个不同频率的讯号就会自动相加和相减，产生出两个在原讯号中没有的额外讯号，原讯号如有三

  个不同频率，额外讯号便会有6个，当原讯号为N个时，输出讯号便会有N（N-1）个。可以想像

  的是，当输入讯号是复杂的多频率讯号，例如管弦乐时，由互调失真所产生的额外讯号数量是多么

  由于互调失真讯号全部都是音乐频率的和兴差讯号，和自然声音完全同，所以人耳对此是相敏

  感的，不幸的是，在许多放大器中，互调失真往往大于谐波失真，部份原因是因为谐波失真一般比

  虽然互调失真和谐波失真同样是由放大器的非线性引起，两者在数学观点上看同样是在正浞导

  号中加入一些额外的频率成份，但它们其实就是不完全一样的，简单的说，谐波失真是对原讯号波形

  的扭曲，即使是单一频率讯号通过放大线路也会产生这种现象，而互调失真却是不同频率之间的互

  相干扰和影响，测量互调失真远比测量谐波失真复杂，而且至今还没有统一的标准。

  在现代通信系统中，当多个频率的载波信号通过一些无源器件时，都会产生互调失真。无源器

  件如天线、电缆、滤波器等，由于其机械连接的不可靠，使用具有磁滞特性的材料，污损的接触面

  等原因，不同频率的信号在不材料连接处非线性混频，产生不同幅度的互调产物，而这些互调失真

  信号又表现为通信频带中的干扰信号，使系统的信噪比下降，严重影响通信系统的容量和质量。实

  际上，在我们平时的设计和测量中，一般对有源互调寄予比较多的关注，如由放大器、混频器等产

  生的互调失真，而有源互调的测量，由于互调失真与载波的相对幅度差较小，故测量易于实现。随

  着通信系统的发展和系统质量的提高,无源互调的测量与分析将会日益受到重视。

  采用Anritsu公司的68347信号源输出的高功率连续波信号分别输入到功率合成器的两个端口。

  每一载波的频率在测量需要的带宽内合适设定，功率合成器有两种作用：即为被测器件，又将两路

  信号合成为一路信号。功率合成器产生的互调信号传输到双工器端口，接收带宽内的互调信号用频

  现代无源互调分析仪，可输出预先组合的双频信号。互调仪具有两个射频端口，端口一可输出

  两个高功率电平的双频信号，经过被测器件后进入分析仪的端口二，端口一的反射信号同时也进入

  分析仪的接收机。分析仪可在传输模式和反射模式两种状态下工作，分别测量被测件的传输互调失

  实际上，对被测件而言，不同因素产生的互调失真都为矢量信号，它们相对的相位关系将决定

  被测件在特定状态下的互调失真的总幅度。在传输测量中，不同的互调产物在到达端口二时均同相，

  而在反射测量中，到达端口一的互调失真为端口一的总响应和端口二上互调源的相移响应。因此，

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