在(zai)很(hen)多(duo)人(ren)認(ren)識(shi)裏(li)，隻(zhi)有(you)使(shi)用(yong)同(tong)步(bu)采(cai)樣(yang)才(cai)能(neng)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)的(de)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)，其(qi)實(shi)采(cai)用(yong)非(fei)同(tong)步(bu)采(cai)樣(yang)同(tong)樣(yang)能(neng)進(jin)行(xing)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)，而(er)且(qie)在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)甚(shen)至(zhi)比(bi)同(tong)步(bu)采(cai)樣(yang)法(fa)更(geng)優(you)秀(xiu)。PA功率分析儀提供了常規諧波、諧波和IEC諧xie波bo三san種zhong諧xie波bo測ce量liang模mo式shi，支zhi持chi同tong步bu和he非fei同tong步bu的de諧xie波bo分fen析xi
，將jiang兩liang種zhong分fen析xi方fang式shi互hu補bu使shi用yong可ke提ti高gao諧xie波bo的de分fen析xi能neng力li。下xia麵mian通tong過guo其qi計ji算suan方fang法fa的de簡jian單dan，結jie合he實shi例li討tao論lun三san種zhong諧xie波bo模mo式shi的de使shi用yong。

 

 

muqianzuichangyongdexiebofenxifangfashishiyongfuliyebianhuan
，jiangshiyudelisanxinhaojinxingfuliyejishuzhankai，dedaolisandepinpu，conglisandepinpuzhongtiaoxuanchugecixieboduiyingdepuxian，jisuandechuxiebogexiangcanshu。

 

在實際實現時，由於離散傅裏葉變換存在“柵欄效應”，caiyangpinlvbuweijibodezhengshubeishi，bufenxiebokenengbuzailisanfuliyebianhuanhoudelisanpinlvdianshang，xuyaoshiyongteshudeshouduanjiangzhalankongxiduizhunwomenguanxindexiebopinlvdian。qizhongtongbucaiyangfahepinlvzhongxinfashiyongzuiweiguangfan。

 

 

 

顧名思義，就是使采樣頻率與基波頻率同步改變。該方法從源頭上保證數據的采樣頻率為基波頻率的整數倍，如IEC 61000-4-7標準就規定50Hz使用10倍基波采樣率
，采樣數據經離散傅裏葉變換即可得到各次諧波分量。同步采樣常用硬件PLL實現，需要實時調整采樣頻率，頻率的鎖定需要時間
，受限於濾波器及相關器件，很難做到很寬的頻域，也很難保證頻譜特別豐富時的準確性。

 

 

使用足夠高的采樣頻率（一般大於4倍基波頻率）即(ji)可(ke)滿(man)足(zu)直(zhi)接(jie)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)采(cai)樣(yang)
，將(jiang)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)譜(pu)間(jian)隔(ge)拉(la)開(kai)
，並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)更(geng)多(duo)周(zhou)期(qi)的(de)數(shu)據(ju)點(dian)做(zuo)離(li)散(san)傅(fu)裏(li)葉(ye)變(bian)換(huan)，降(jiang)低(di)頻(pin)譜(pu)泄(xie)露(lu)的(de)影(ying)響(xiang)。最(zui)後(hou)根(gen)據(ju)窗(chuang)函(han)數(shu)的(de)功(gong)率(lv)譜(pu)分(fen)布(bu)特(te)性(xing)，通(tong)過(guo)頻(pin)譜(pu)的(de)譜(pu)峰(feng)和(he)次(ci)譜(pu)峰(feng)，找(zhao)到(dao)真(zhen)正(zheng)的(de)譜(pu)峰(feng)頻(pin)點(dian)——jilisanpinpudepufenghecipufengdezhongxin。tongguopinlvzhongxinfaxiaochulezhalanxiaoyingdeyingxiang
，duigecixieboshiyongzhongxinfa，haidedaoyigepianlixishu，shiyonggaixishupeihechuanghanshugonglvpu
，keqiujiededaoduiyingpindiandexiangweihefuzhidengxinxi。zhici，feitongbucaiyangfatongyangdedaolegecixiebo。shouxianyuchuanghanshudepinputexing，gaifaxuyaoyongzugougaocaiyanglvlaibaozhenggepinlvchengfendepinpuhuxiangyingxiangzugouxiao；而且截斷造成的泄漏也不能太大，否則產生的假頻率疊加到真實頻譜裏，導致結果誤差更大。

 

 

基於以上實現原理可知
，同步采樣法精度取決於PLL的準確度
，而後期計算簡單。PLL中用到的濾波器限製了支持的基波頻率上限
，因此在基波頻率較高時，同步采樣法一般無法支持；同樣是濾波器原因，無法很好濾除低偶次諧波，所以低偶次諧波幅值較大時
，PLL就無法同步基波采樣
，諧波分析結果也就完全錯誤。

  

pinlvzhongxinfabuxuyaoewailvboqi，caiyangqijiankegongzuozaizhichidezuigaocaiyangpinlv，shiyouxiaopuxianlakaidetongshitigaolezhichidexiebopinlvfanwei

，erweilexiaochuxieloudeyingxiang，xuyaoshiyonggengduodeshujujinxingfuliyebianhuan。suoyipinlvzhongxinfayinruleshubeiyutongbucaiyangfadejisuanliang。lingwai，zhongxinfaxuyaoshiyongzhishaolianggenpuxian，erqieshouchuanghanshuzhubankuanduxianzhi，pinlvzhongxinfasuonengzhichidepinlvxiaxianzhinengdadaopinlvfenbianlvdesanbeiyishang。youyupinlvzhongxinfameiyoufankuiguocheng，buyilaiyuxinhao，monidianlushixianjiandan
，lilunshangzhiyaocaiyanglvheshiyongdeshujudianzugou，jiunengdedaozhengquedejieguo。

  

特別地
，因為同步采樣需要硬件電路，受限與成本與體積，大部分測量儀器隻支持一到兩個PLL源，而頻率重心法無此限製，甚至可任意定義基波源（對應於PLL源，用於確定基波）。

 

 

PA功率分析儀提供了三種諧波模式：常規諧波、諧波和IEC諧波。其中常規諧波對應頻率重心法、諧波和IEC諧波對應同步采樣法。諧波和IEC諧波區別在於IEC諧波完全按照IEC 61000-4-7標準規定的倍頻數FFT點數進行計算，並增加了標準規定的處理流程和計算參數。下麵使用實例信號對比兩種方法的區別：

 

信號一：基波頻率50Hz，含2~15次諧波

，各次含量均為10%

 

  

如圖 1所示包含諧波的50Hz信號波形
，常規諧波和諧波模式諧波均能得到正確的諧波含量，並且精度很高。

 

信號二：基波頻率50Hz


，含2~15的奇次諧波
，各次含量同樣均為10%

 

   

如圖 4所示隻包含2~15次的奇次諧波的波形，常規諧波和諧波模式結果同樣精確。

 

信號三：基波頻率50，含2~15偶次諧波，各次含量均為10%

 

   

如圖 7所示隻包含50Hz基波的2~15次的偶次諧波的波形，受偶次諧波的影響，每個基波周期多了兩次過零，而且頻率與基波相近
，PLL的濾波器亦無法濾除該諧波，因此PLL結(jie)果(guo)錯(cuo)誤(wu)
，導(dao)致(zhi)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)也(ye)完(wan)全(quan)錯(cuo)誤(wu)

，此(ci)時(shi)的(de)常(chang)規(gui)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)仍(reng)然(ran)正(zheng)確(que)，而(er)且(qie)保(bao)持(chi)了(le)很(hen)高(gao)的(de)精(jing)度(du)。說(shuo)明(ming)常(chang)規(gui)諧(xie)波(bo)可(ke)以(yi)不(bu)受(shou)偶(ou)次(ci)諧(xie)波(bo)影(ying)響(xiang)，在(zai)采(cai)樣(yang)率(lv)和(he)FFT點數足夠時，具有受被測信號影響低的優勢。

 

信號四：基波頻率6kHz，含2~15次諧波，各次含量均為10%

 

   

如圖 10 所示包含6kHz基波的2~15次諧波的波形，由於已經超出諧波模式支持的頻率範圍，諧波模式無法測量
，而常規諧波分析時使用了200kHz的采樣率
，6kHz的15次諧波頻率為90kHz，小於采樣頻率的一半，因此仍然可以精確測量。

 

 

由上實例看出，非同步采樣拓寬了諧波的分析範圍
，在許多同步采樣受到約束的場合可以實現互補，是一種強有力的諧波分析方法。

   

需要指出的是，雖然以上用例中常規諧波分析結果都正確且精度很高，但在諧波模式PLLzhengqueshi，xiebomoshizaigaocixiebodewendingxinghejingduhuibichangguixiebogao，yinweichangguixiebozaigaocixiebodepinlvshangyouleijiwucha，qiepinpuliangduanhuishoufupinlvdeyingxiang。tebiexuyaozhuyichangguixieboyigezhimingquedianshipinlvxiaxianjiaogao（PA5000功率分析儀的常規諧波支持基波的頻率下限是15Hz），而且需要保證更新周期內有足夠的采用點。