电类综合实验报告失真度测试实验

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1、告报验实合综类电题目学院专业班级学生学号指导教师失真度测试实验电光学院电子与通信工程]4级硕士3班514104001568刘光祖二O—五年五月二十日1实验目的1.熟练掌握一种硬件描述语言，能用硬件描述语言实现较为复杂的时序逻辑电路；2.掌握失真度测量的原理，了解模拟法和数字化方法的优缺点，基于FPGA设计数字化失真度测量仪；3.掌握EDA电路设计软化和电路仿真软件的使用，能够熟练运用FPGA的IP核来设计电路，增强时序电路的稳定性，提高设计效率。2实验内容本实验基于FPGA开发板（DE2-115）和AD/DA板（THDB-ADA）设计数字化失真度测量仪，实现方法上采用加

2、窗的FFT法，其基本信号处理流程如图3所示。显示失真度图1数字化失真度测量仪的流程图1.AD采样DE2-115提供三个50MHz时钟，利用任意一个时钟，通过PLL可以产生任意频率时钟提供给ADC作为采样时钟，AD采样得到14位偏移码，将高位取反即可得到信号的补码形式。2.信号加窗选用汉宁窗或三角窗对AD采样信号做加权处理。3.加窗后的信号做FFTAltera提供FFT的核，该核为串行输入串行输出，设置输入输出为自然数顺序。以做1024点FFT为例，首先需要设置控制信号sink_valid,sink_sop,sink_eop,sink_valid为高1024个时钟,sin

3、k_sop第一个时钟为1其他为0,sink_eop第1024个时钟为1其余为0,可以设i^一个计数器来实现。通过改变着sink_valid有效的频率，可以控制岀结果的频率，例如Is测试一次，计数器记到50e6(50MHz时钟)清零。4.FFT求模复数乘法器(real+j*imag)*(i*eal・j*imag),注意乘法器有延迟。5.寻找最大模值对应的索引例如用寄存器count_max记录出现最大值的索引，从复数乘法器输出有效信号开始，后一个数与前一个数比较，若大于前者，将此最大值的索引赋给count_max,经过1024个时钟后比较结束，得到最终的count_maxo

4、6.计算基波功率和总功率基波功率是窗函数主瓣宽度内所有频率分量的总功率，因此，将最大模值邻近的N点累加作为基波功率，其中，N的值取决于主瓣宽度。总功率是所有谱线的幅度累加。7.计算失真度按照式(1)计算失真度。8.显示失真度在LCD屏上显示失真度，或者将失真度通过串口上传至PC机显示。数字化失真度测量仪的测试步骤如下：1.设置函数/任意波形发生器，使其输出频率为1MHz,直流电平为0V,峰峰值为IV的正弦波，用数字示波器测量该信号，确认信号的个参数与设定值相同后，将函数/任意波形发生器的输出信号接入HTDB-ADA板的某一个ADC通道；2.连续记录10次数字化失真度测量

5、仪的测量结果，统计测量结果的平均值和方差；3.设置函数/任意波形发生器，使其输出频率为1MHz,直流电平为0V,峰峰值为IV的方波，用数字示波器测量该信号，确认信号的个参数与设定值相同后,将函数/任意波形发生器的输出信号接入HTDB-ADA板的某一个ADC通道；1.连续记录10次数字化失真度测量仪的测量结果，统计测量结果的平均值和方差；2.设置函数/任意波形发生器，使其输出频率为1MHz,直流电平为0V,峰峰值为IV的三角波，用数字示波器测量该信号，确认信号的个参数与设定值相同后，将函数/任意波形发生器的输出信号接入HTDB-ADA板的某一个ADC通道；3.连续记录10

6、次数字化失真度测量仪的测量结果，统计测量结果的平均值和方差；3设计要求1.AD采样频率为50MHz,输入信号频率大于1MHz,输入信号幅度lVp-p；2.失真度测量范围0〜50%；3.测量精度优于5%；4.在LCD上显不失真度。4方案论证4.1失真度定义失真度表征一个信号偏离纯正弦信号的程度，是无线电信号的一个重要参数。在无线电计量测试中，许多参数的准确测量都涉及失真度测量问题。例如：在检定电压表、功率表和交流数字式电压表时，为了减小不同检波式仪表的波形误差、提高检定的准确度，就必须减小信号源的失真。失真度的技术术语为总谐波失真(TotalHarmonicDistort

7、ion,THD),其定义为信号中全部谐波分量的功率与基波功率之比的平方根值，即式中，卩为失真度，P为信号总功率，£为基波信号的功率，乙为第口次谐波的功率。如果负载与信号频率无关，则信号的失真度也可以定义为全部谐波电压的有效值与基波电压的有效值之比并以百分数表示，即匝旺冬疊対00%⑵式中，卩为失真度，P为信号总功率，片为基波信号的功率，q为基波电压的有效值，/〜匕为谐波电压有效值。由式（2）可见，失真度仅与信号中所含的基波及各次谐波的电压有效值相关，而与他们Z间的相位无关。失真度是一个无量纲的比例系数，常用百分数或者分贝数表示。4.2失真度