?頻設(shè)備常見(jiàn)?頻性能測(cè)試

2022-05-19   ?   Orange

音頻領(lǐng)域通常關(guān)注的性能指標(biāo)最重要的是音視頻質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)。其中音頻的客觀評(píng)價(jià)相對(duì)成熟, ITU-T的P800和P830定義了MOS(Mean Opinion Score);視頻的客觀評(píng)價(jià)更復(fù)雜一些,比較常用的有NTIA提出的VQM。

在?頻測(cè)試中,多數(shù)測(cè)試都會(huì)涉及到?頻的六?基本的測(cè)試項(xiàng)?:

?頻測(cè)試基本都是以激勵(lì)響應(yīng)作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)?的,即將已知特性的激勵(lì)信號(hào)加到待測(cè)品的輸?端,測(cè)量待測(cè)品的輸出端的信號(hào)特性,從?與輸?端的信號(hào)進(jìn)?對(duì)?,通過(guò)測(cè)量輸出端的信號(hào)劣化來(lái)評(píng)判該被測(cè)品的?頻性能。當(dāng)然,該激勵(lì)信號(hào)可以通過(guò)?頻分析儀(如美國(guó)AP,國(guó)產(chǎn)ABTECA2等)直接輸出,也可以通過(guò)直接在待測(cè)品上播放標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)來(lái)進(jìn)?測(cè)試。

在?頻測(cè)試中,最常?的激勵(lì)信號(hào)是正弦波信號(hào),因?yàn)檫@種信號(hào)可以將能量集中到頻譜中的?點(diǎn)上,因此對(duì)?測(cè)試相對(duì)?較簡(jiǎn)單。在?常測(cè)試中,也有?多個(gè)正弦波或者噪聲進(jìn)?測(cè)試。 

1. 電平測(cè)試(Level):

電平測(cè)試是?頻測(cè)試中最基本,也是最簡(jiǎn)單的測(cè)試項(xiàng)?,在這個(gè)測(cè)試中,可能需要測(cè)試的包括輸出電平,功率,增益等。測(cè)試時(shí),?般測(cè)試最?不失真(1%)的前提下的電平。在測(cè)試中,將待測(cè)品輸出端接負(fù)載(根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際需要接相對(duì)應(yīng)的負(fù)載),然后再測(cè)量負(fù)載兩端的信號(hào),將待測(cè)品?量調(diào)整到最?,然后調(diào)整信號(hào)幅度,在儀器上實(shí)時(shí)查看信號(hào)失真度的??,當(dāng)失真度到1%時(shí),這個(gè)信號(hào)即為最?不失真信號(hào),在后續(xù)的測(cè)試中,?般都會(huì)以這個(gè)特定失真情況下的輸?電平作為激勵(lì)信號(hào)源,?般測(cè)試信號(hào)頻率使?1kHz:

增益在不同待測(cè)品是不?樣的,有部分產(chǎn)品如果帶?量或者?調(diào)調(diào)整的功能,這些產(chǎn)品的增益就是可以調(diào)整的,所以在測(cè)試的時(shí)候,要根據(jù)需要設(shè)置增益控制。測(cè)試中,根據(jù)輸出電平以及輸?電平來(lái)計(jì)算該待測(cè)品的增益。所以在測(cè)試增益的時(shí)候,需要使?所謂的閉環(huán)測(cè)試,即激勵(lì)信號(hào)是由儀器輸出提供,產(chǎn)品的輸出電平輸?到?頻分析儀進(jìn)?實(shí)時(shí)分析。這種測(cè)試速度快精度?,?且?動(dòng)化測(cè)試更加容易實(shí)現(xiàn)。


?頻設(shè)備常見(jiàn)?頻性能測(cè)試(圖1)


 2. 頻率響應(yīng)(Frequency Response):

頻率響應(yīng)指的是待測(cè)品受已知電平不同頻率的激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)時(shí)的輸出信號(hào)電平。最常?的?法是在待測(cè)品的頻率范圍內(nèi),從最低頻到最?頻的正弦波信號(hào)的掃描,并將結(jié)果繪于同?張電平。在做掃頻測(cè)試測(cè)試中,?先要確定掃描電平??梢栽诘碗娖较逻M(jìn)?掃描,但是響應(yīng)中可能會(huì)出現(xiàn)噪聲或者其他雜散信號(hào);也可以在?電平下掃描,但是可能會(huì)出現(xiàn)?失真度。功率放?器?般會(huì)采?輸出為1W的時(shí)候的輸?電平。聲學(xué)響應(yīng)的測(cè)試?法類似,但是單位?般為dBSPL。

3. 總諧波失真加噪聲THD+N (Total Harmonic Distortion plus Noise):

THD+N的全稱叫總諧波失真加噪聲,諧波失真指的是原有?頻信號(hào)新增的不必要的?調(diào)。為原有信號(hào)的諧波相關(guān)?調(diào)。信號(hào)為頻率f1的正弦波時(shí),諧波為f2,f3等,為原?調(diào)的整數(shù)倍。總諧波失真為待測(cè)設(shè)備帶寬中的所有諧波之和。

?直以來(lái)都是總諧波失真加噪聲?起測(cè)試,有?就問(wèn),為什么不分開(kāi)測(cè)試諧波跟噪聲了,因?yàn)樵谶M(jìn)?總諧波加噪聲測(cè)試的時(shí)候,采?的是快速傅?葉(FFT)測(cè)試,很難將諧波跟噪聲分離開(kāi)來(lái),但是加在?起測(cè)試就相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)然,?前的新款的?頻分析儀(ABTEC的A2)已經(jīng)可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)查看總諧波,噪聲以及從f2-f10的各階諧波信號(hào)分布情況。 

因?yàn)闇y(cè)試總諧波失真加噪聲跟測(cè)試帶寬有很到關(guān)系,帶寬越寬,所包含的噪聲跟諧波成分就越多,所以在測(cè)試的時(shí)候要注意帶寬設(shè)置。

另外就是測(cè)試輸?電平的設(shè)置,在低電平的時(shí)候,輸出信號(hào)較?,但是待測(cè)品的噪聲在輸出電平中相對(duì)?較?了;在?電平的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)削頂失真,這樣總諧波失真會(huì)?較?,所以?般測(cè)試的時(shí)候才有最?不失真1%的輸?電平。 

 4. 相 位 (Phase):

在?頻測(cè)試中,相位測(cè)量?于描述在周期波形循環(huán)中的時(shí)間偏移,時(shí)間偏移根據(jù)參考波形測(cè)得。參考值通常為系統(tǒng)中位于不同點(diǎn)的相同信號(hào)或者位于不同通道的相關(guān)信號(hào)。參考值的選擇定義了兩個(gè)常?的相位測(cè)了:輸?輸出相位和通道間相位。相位的單位為°度。相位的測(cè)試同樣的提供?個(gè)指定的電平,在?個(gè)頻率或者不同頻率下進(jìn)?測(cè)試,可以是單點(diǎn)頻率的相位或者頻率范圍內(nèi)的相位變化。在測(cè)試輸?輸出通道的相位時(shí),選擇儀器的其中?個(gè)通道作為參考通道,?連接線直接連接,因?yàn)樾盘?hào)在相對(duì)短的測(cè)試線中傳輸?shù)难訒r(shí)基本可以忽略不計(jì),測(cè)試通道以參考通道作為參考點(diǎn)計(jì)算相位變化。通道間的相位測(cè)試,選擇其中?個(gè)通道作為參考通道,測(cè)試通道與參考通道之間的相位差即為我們所需要的測(cè)試結(jié)果。

5. 串 擾 (Crosstalk):

在超過(guò)?個(gè)通道的?頻系統(tǒng)中,如果出現(xiàn)其中?個(gè)通道的信號(hào)以降低電平的信號(hào)出現(xiàn)在另外?個(gè)通道的輸出端,則為不良現(xiàn)象。這種跨通道的信號(hào)泄露稱為串?dāng)_。串?dāng)_表?為未受激勵(lì)通道中的??信號(hào)與受激勵(lì)通道中的信號(hào)之?。串?dāng)_很?程度上是由設(shè)備中通道導(dǎo)體間的寄?電容和電感耦合造成的,通常出現(xiàn)隨頻率上升的特性。

如果電路阻抗近似為與頻率?關(guān)的常數(shù),那么有單純?個(gè)電容耦合引起的串?將隨頻率的提?以6db/oct為斜率增加。由于電感耦合,共?電源,共?地回路也會(huì)引起串?。

6. 信噪? (Signal-to-noise ratio):

多?的噪聲算太??這取決于信號(hào)的響度。

信噪?SNR就是這種差值的測(cè)量值。信號(hào)通常設(shè)為標(biāo)稱?作電壓或者被測(cè)設(shè)備的最??作電平。使?最??作電壓進(jìn)?信噪?測(cè)試的時(shí)候,測(cè)量結(jié)果可以稱為動(dòng)態(tài)范圍,因?yàn)槠湔?了被測(cè)設(shè)備中兩個(gè)電平極端值。在這?要注意在數(shù)字域中的動(dòng)態(tài)范圍在意義上有所不同。信噪?通常以分貝表?。噪聲的測(cè)量必須是指定測(cè)量帶寬和加權(quán)濾波器。在測(cè)試信噪?的過(guò)程中,以前是需要進(jìn)?兩個(gè)步驟,先輸??個(gè)激勵(lì)電平到待測(cè)品,儀器獲取到信號(hào)的??,然后在關(guān)掉信號(hào),獲取到噪聲信號(hào),然后進(jìn)?對(duì)?計(jì)算出信噪?的值?,F(xiàn)在的儀器都是?動(dòng)控制信號(hào)并且?動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)。

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