關(guān)于帶寬和采樣率,有一個(gè)問(wèn)題經(jīng)常會(huì)被問(wèn)到:你怎么能用功率分析儀150kHz的采樣率來(lái)測(cè)量500kHz的信號(hào)?
很多人認(rèn)為,功率分析儀計(jì)算數(shù)值時(shí)必須滿(mǎn)足采樣定理(也稱(chēng)奈奎斯特定理或香農(nóng)定理),這是不正確的,除了少數(shù)如下相關(guān)的測(cè)量外:你想在時(shí)域上分析信號(hào)(如示波器功能);你想進(jìn)行數(shù)字濾波;你想進(jìn)行FFT或者DFT分析
對(duì)于測(cè)量DC、TRMS和Power值時(shí),并不需要滿(mǎn)足,原因很簡(jiǎn)單:所有這些數(shù)值在原理上都是統(tǒng)計(jì)值(平均值、均方根值、……),因此,在什么時(shí)候把數(shù)值添加進(jìn)來(lái)進(jìn)行求和(或平方和)并不重要。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子:有一個(gè)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(gè)周期的結(jié)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(hào),采樣率變?yōu)?0Hz,采樣幾個(gè)周期得到結(jié)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(gè)周期,但是結(jié)果一樣為0.
現(xiàn)在假設(shè)功率分析儀采樣頻率為28.6Hz(=1/0.035s),同樣采樣幾個(gè)周期得到結(jié)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(jié)果還是一樣。
你將得到同一個(gè)波形的相同的統(tǒng)計(jì)值,不管采樣率是多少。重要的是,波形的每一個(gè)點(diǎn)都要采樣到,這可能需要幾個(gè)信號(hào)周期的時(shí)間來(lái)獲取它。這個(gè)工作原理叫做欠采樣原理。
回到上面的問(wèn)題:我們Z小的周期時(shí)間是30ms,所以500kHz的信號(hào)(2μs信號(hào)周期)至少采樣了15000個(gè)信號(hào)周期!使用更大的周期時(shí)間,將會(huì)得到更多的信號(hào)周期。因此,150kHz的采樣率就能測(cè)量500kHz的信號(hào)了。