谐波失真的四个W

什么是谐波失真？
      从简单的连续波（CW）到复杂的数字调制信号，每个真实信号都有一定程度的失真，要考虑的一种失真是总谐波失真（THD），THD值表示设备的信号失真有多少是由谐波引起的。这些谐波是在信号频率的不同倍数下产生的能量，以前不存在或应该存在，这种额外的能量通常由电路，元件或系统的传递函数中的非线性引起，在实际系统中，非线性是由增益压缩，晶体管开关或源 - 负载阻抗不匹配引起的。

一个850 MHz信号，两侧都有明显的谐波。

图1：使用X系列信号分析仪进行的基本扫描测量显示850 MHz信号，两侧都有明显的谐波。

 要计算THD，您需要确定所有周围谐波分量的功率之和与器件基波信号功率之比：

要计算THD，您需要确定所有周围谐波分量的功率之和与设备基波信号功率之比。得到的THD以dBc表示。

为什么以及何时测量THD
      当您确认信号表现符合预期时，THD通常在设计验证和故障排除期间进行表征，您的THD将指示您的设备周围的谐波是否会影响您的信号质量或干扰其他设备。

      您希望THD尽可能低，这意味着您的设备具有接近纯净的信号，因此它的谐波不太可能导致干扰。另一方面，高THD意味着您可能需要重新设计您的设计，因为失真可能会对您的信号质量产生负面影响或在其他通道中产生干扰。

测量THD也可以作为整体信号性能的有效指标。例如，在放大器中，过大的THD表示诸如削波，增益压缩，开关失真或不正确的晶体管偏置或匹配等问题。

      在音频扬声器中可以找到一个简单，真实的谐波失真示例，假设您正在通过手机播放歌曲，并将其连接到扬声器。如果扬声器的内部组件 - 放大器和滤波器 - 给我们准确的歌曲再现，那么扬声器的失真量很小。另一方面，如果扬声器的内部组件给你一个错误的歌曲表示，那么它有很大的失真。因此，您希望设备的THD值尽可能低，以保持良好的信号质量。

     谐波失真可能导致的另一个问题是干扰其他信号，由于谐波失真是基频的谐波（整数倍）处的不需要的能量，因此失真会干扰在与谐波相同的频带中工作的另一个设备。因此，低THD值也是不太可能发生干扰的良好指标。

     看到信号的谐波很难观察，如果手动完成测量它们可能非常耗时，您必须确定所有谐波功率电平，求它们，然后找到设备信号功率的比率。这是一个麻烦，但是，某些信号分析仪提供内置测量功能，可自动为您计算THD。这可以缩短您的测量时间并确保准确计算。

内置谐波测量可计算多达10个谐波的THD和结果。

图2. X系列信号分析仪上的内置谐波测量可快速计算图1所示相同850 MHz信号的THD。除THD外，测量结果还显示多达10个谐波的结果。

使用图3所示的谐波测量，您可以自动计算总谐波失真和至多十个谐波的结果。您所要做的就是设置基频，测量将完成剩下的工作。

在每个周期，分析仪对器件的信号及其每个谐波进行精确的零跨度测量。它计算每个谐波的电平，以及信号的总谐波失真，两者都以dBc表示。我们的示例中使用的谐波失真测量支持从简单CW到复杂多载波通信信号的信号。

总结：

      了解信号的总谐波失真可以帮助您评估设备是否会对其自身信号或在其他通道中运行的系统造成任何干扰，如果你发现麻烦的谐波，你将不得不重新设计你的设计并使用类似过滤器的东西来调整它们。