關于帶寬和采樣率,有一個問題經(jīng)常會被問到:你怎么能用功率分析儀150kHz的采樣率來測量500kHz的信號?
很多人認為,功率分析儀計算數(shù)值時必須滿足采樣定理(也稱奈奎斯特定理或香農定理),這是不正確的,除了少數(shù)如下相關的測量外:你想在時域上分析信號(如示波器功能);你想進行數(shù)字濾波;你想進行FFT或者DFT分析
對于測量DC、TRMS和Power值時,并不需要滿足,原因很簡單:所有這些數(shù)值在原理上都是統(tǒng)計值(平均值、均方根值、……),因此,在什么時候把數(shù)值添加進來進行求和(或平方和)并不重要。
舉一個簡單的例子:有一個50Hz的正弦波,幅值為1,采樣率為200Hz。你采樣該正弦波的D一個周期的結果如下(相角/幅值):0/0,90/1,180/0,270/-1,所以和為0.
現(xiàn)在,同樣的信號,采樣率變?yōu)?0Hz,采樣幾個周期得到結果(周期/相角/幅值):1/0/0,2/90/1,3/180/0,4/270/-1,可以發(fā)現(xiàn)需要4個周期,但是結果一樣為0.
現(xiàn)在假設功率分析儀采樣頻率為28.6Hz(=1/0.035s),同樣采樣幾個周期得到結果(周期/相角/幅值):1/0/0,2/270/-1,4/180/0,6/90/1,可以看到采樣值的順序變了,但是結果還是一樣。
你將得到同一個波形的相同的統(tǒng)計值,不管采樣率是多少。重要的是,波形的每一個點都要采樣到,這可能需要幾個信號周期的時間來獲取它。這個工作原理叫做欠采樣原理。
回到上面的問題:我們Z小的周期時間是30ms,所以500kHz的信號(2μs信號周期)至少采樣了15000個信號周期!使用更大的周期時間,將會得到更多的信號周期。因此,150kHz的采樣率就能測量500kHz的信號了。