thd
R2026b总谐波失真
语法
描述
不带输出参量的 thd(___) 在当前图窗窗口中绘制信号频谱并注解谐波。它使用不同颜色绘制基波分量、谐波以及 DC 电平和噪声。THD 显示在绘图上方。标注基频和谐波。DC 项从测量中排除，且不标注。
示例
此示例显式说明如何计算由基波和两个谐波组成的一个信号的以 dBc 为单位的总谐波失真。显式计算与 thd 返回的结果进行核对。
创建一个信号，其采样率为 1 kHz。该信号由振幅为 2 的 100 Hz 基波以及频率为 200 和 300 Hz、振幅为 0.01 和 0.005 的两个谐波组成。显式并使用 thd 获得总谐波失真。
f = 100*[1 2 3]; a = [2 0.01 0.005]; t = (0:0.001:1)'; x = cos(2*pi*f.*t)*a'; tharmdist = pow2db(sum(a(2:end).^2)/a(1)^2)
tharmdist = -45.0515
r = thd(x)
r = -45.0515
创建一个信号，其采样率为 1 kHz。该信号由振幅为 2 的 100 Hz 基波以及频率为 200、300 和 400 Hz、振幅为 0.01、0.005 和 0.0025 的三个谐波组成。
将谐波数设置为 3。这包括基波。因此，100、200 和 300 Hz 处的功率用于 THD 计算。
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);
r3 = thd(x,Fs,3)r3 = -45.0515
与具有所有谐波的信号的 THD 进行比较。将谐波数指定为 3 会在 THD 计算中忽略 400 Hz 处的功率。
r = thd(x,Fs); table([r3;r],VariableNames="THD (dBc)", ... RowNames=["3" "All"] + " harmonics")
ans = 2×1 table
THD (dBc)
_________
3 harmonics -45.051
All harmonics -44.84
创建一个信号，其采样率为 1 kHz。该信号由振幅为 2 的 100 Hz 基波以及频率分别为 200、300 和 400 Hz、振幅分别为 0.01、0.005 和 0.0025 的三个谐波组成。
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);获得信号的周期图 PSD 估计值，并使用 PSD 估计值作为输入来计算 THD。将谐波数设置为 3。这包括基频分量。因此，100、200 和 300 Hz 处的功率用于 THD 计算。
[pxx,f] = periodogram(x,rectwin(length(x)),length(x),Fs);
r = thd(pxx,f,3,"psd")r = -45.0515
通过输入使用汉明窗获得的功率谱以及该窗的分辨率带宽来确定 THD。
创建一个以 10 kHz 采样的信号。该信号由振幅为 2 的 100 Hz 基波以及频率分别为 300、500 和 700 Hz、振幅分别为 0.01、0.005 和 0.0025 的三个奇数阶谐波组成。
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);根据信号的功率谱计算 THD。将谐波数指定为 7。
sigLength = length(x); win = hamming(sigLength); [sxx,f] = periodogram(x,win,sigLength,fs,"power"); rbw = enbw(win,fs); r = thd(sxx,f,rbw,7,"power")
r = -44.8396
以 2.1 kHz 频率分量作为输入，生成一个类似弱非线性放大器输出的信号。此信号以 10 kHz 频率采样，采样时间为 1 秒。计算并绘制该信号的功率谱。使用 β = 38 的凯塞窗进行计算。重置随机数生成器以获得可重现的结果。
rng("default") 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")
谐波在 4.2 kHz、6.3 kHz、8.4 kHz、10.5 kHz、12.6 kHz 和 14.7 kHz 的频率下明显区别于噪声。除第一个频率外，所有频率都大于奈奎斯特频率。谐波分别混叠到 3.7 kHz、1.6 kHz、0.5 kHz、2.6 kHz 和 4.7 kHz 的位置。
计算信号的总谐波失真。默认情况下，thd 将混叠谐波视为噪声的一部分。
thd(x,Fs,7);
重复该计算，但现在将混叠谐波视为信号的一部分。
thd(x,Fs,7,"aliased");
创建一个以 10 kHz 采样的信号。该信号由振幅为 2 的 100 Hz 基波以及频率为 300、500 和 700 Hz、振幅为 0.01、0.005 和 0.0025 的三个奇数阶谐波组成。将谐波数指定为 7。确定 THD、谐波处的功率以及对应频率。
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
偶数阶谐波处的功率约为 dB，对应的振幅为 。
生成以 50 kHz 频率采样的 2.5 kHz 正弦波。将标准差为 0.00005 的高斯白噪声添加到信号中。重置随机数生成器以获得可重现的结果。使结果通过弱非线性放大器。绘制 THD。
rng("default")
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);
绘图显示用于计算比率的频谱以及被视为噪声的区域。DC 电平从计算中排除。标注基频和谐波。
