sinad

Relación señal/ruido y distorsión

Sintaxis

r = sinad(x)

r = sinad(x,fs)

r = sinad(pxx,f,'psd')

r = sinad(sxx,f,rbw,'power')

[r,totdistpow] = sinad(___)

sinad(___)

Descripción

r = sinad(x) devuelve la relación señal-ruido y distorsión (SINAD) en dBc de la señal sinusoidal de valor real.x El SINAD se determina utilizando un periodograma modificado de la misma longitud que la señal de entrada. El periodograma modificado utiliza una ventana Kaiser con β = 38.

r = sinad(x,fs) especifica la frecuencia de muestreo de la señal de entrada.fsx Si no especifica , la frecuencia de muestreo tiene como valor predeterminado 1.fs

r = sinad(pxx,f,'psd') especifica la entrada como una estimación de densidad espectral de potencia unilateral (PSD). es un vector de frecuencias correspondiente a las estimaciones de PSD en .pxxfpxx

r = sinad(sxx,f,rbw,'power') especifica la entrada como un espectro de potencia unilateral. es el ancho de banda de resolución sobre el que se integra cada estimación de potencia.rbw

[r,totdistpow] = sinad(___) devuelve el ruido total y la potencia de distorsión armónica (en dB) de la señal.

sinad(___) sin argumentos de salida traza el espectro de la señal en la ventana de figura actual y etiqueta su componente fundamental. Utiliza diferentes colores para dibujar el componente fundamental, el valor de CC y el ruido. El SINAD aparece encima del trazado.

Ejemplos

SINAD para señal con un armónico o un armónico más ruido

Cree dos señales. Ambas señales tienen una frecuencia fundamental de

<math display="block">

<mrow>

<mi>π</mi>

<mo>/</mo>

<mn>4</mn>

</mrow>

</math>

rad/muestra con amplitud 1 y el primer armónico de frecuencia

<math display="block">

<mrow>

<mi>π</mi>

<mo>/</mo>

<mn>2</mn>

</mrow>

</math>

rad/muestra con amplitud 0.025. Una de las señales tiene además ruido gaussiano blanco aditivo con varianza

<math display="block">

<mrow>

<mn>0</mn>

<mo>.</mo>

<mn>0</mn>

<msup>

<mrow>

<mn>5</mn>

</mrow>

<mrow>

<mn>2</mn>

</mrow>

</msup>

</mrow>

</math>

.

Cree las dos señales. Establezca el generador de números aleatorios en la configuración predeterminada para obtener resultados reproducibles. Determine el SINAD para la señal sin ruido aditivo y compare el resultado con el SINAD teórico.

n = 0:159; x = cos(pi/4*n)+0.025*sin(pi/2*n); rng default  y = cos(pi/4*n)+0.025*sin(pi/2*n)+0.05*randn(size(n)); r = sinad(x)

r = 32.0412 

powfund = 1; powharm = 0.025^2; thSINAD = 10*log10(powfund/powharm)

thSINAD = 32.0412 

Determinar el SINAD para la señal sinusoidal con ruido aditivo. Mostrar cómo incluir la varianza teórica del ruido aditivo se aproxima al SINAD.

r = sinad(y)

r = 22.8085 

varnoise = 0.05^2; thSINAD = 10*log10(powfund/(powharm+varnoise))

thSINAD = 25.0515 

SINAD para señal con frecuencia de muestreo

Cree una señal con una frecuencia fundamental de 1 kHz y amplitud de unidad, muestreada a 480 kHz. La señal consiste además en el primer armónico con amplitud 0.02 y ruido gaussiano blanco aditivo con varianza

<math display="block">

<mrow>

<mn>0</mn>

<mo>.</mo>

<mn>0</mn>

<msup>

<mrow>

<mn>1</mn>

</mrow>

<mrow>

<mn>2</mn>

</mrow>

</msup>

</mrow>

</math>

.

Determine el SINAD y compare el resultado con el SINAD teórico.

fs = 48e4; t = 0:1/fs:1-1/fs; rng default  x = cos(2*pi*1000*t)+0.02*sin(2*pi*2000*t)+0.01*randn(size(t)); r = sinad(x,fs)

r = 32.2058 

powfund = 1; powharm = 0.02^2; varnoise = 0.01^2; thSINAD = 10*log10(powfund/(powharm+varnoise*(1/fs)))

thSINAD = 33.9794 

SINAD de Periodogram

Cree una señal con una frecuencia fundamental de 1 kHz y amplitud de unidad, muestreada a 480 kHz. La señal consiste además en el primer armónico con amplitud 0.02 y ruido gaussiano blanco aditivo con desviación estándar 0.01. Establezca el generador de números aleatorios en la configuración predeterminada para obtener resultados reproducibles.

Obtener el periodograma de la señal y utilizar el periodograma como entrada para .sinad

fs = 48e4; t = 0:1/fs:1-1/fs;  rng default x = cos(2*pi*1000*t)+0.02*sin(2*pi*2000*t)+0.01*randn(size(t));  [pxx,f] = periodogram(x,rectwin(length(x)),length(x),fs); r = sinad(pxx,f,'psd')

r = 32.2109 

SINAD de señal amplificada

Generar un sinusoides de frecuencia de 2,5 kHz muestreado a 50 kHz. Agregue el ruido blanco gaussiano con la desviación estándar 0.00005 a la señal. Pase el resultado a través de un amplificador débilmente no lineal. Trazar el SINAD.

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);  sinad(sgn,fs);

La gráfica muestra el espectro utilizado para calcular la relación y la región tratada como ruido. El nivel de CC y el fundamental se excluyen del cálculo del ruido. Lo fundamental está etiquetado.

Argumentos de entrada

x — Señal de entrada sinusoidal de valor real

Vector

Señal de entrada sinusoidal de valor real, especificada como vector de fila o columna.

Ejemplo: cos(pi/4*(0:159))+cos(pi/2*(0:159))

Tipos de datos: single | double

fs — Frecuencia de muestreo

escalar positivo

Frecuencia de muestreo, especificada como escalar positiva. La frecuencia de muestreo es el número de muestras por unidad de tiempo. Si la unidad de tiempo es segundos, entonces la frecuencia de muestreo tiene unidades de Hz.

pxx — Estimación unilateral de PSD

Vector

Estimación de PSD unilateral, especificada como un vector de columna no negativo de valor real.

La densidad espectral de potencia debe expresarse en unidades lineales, no en decibelios. Se utiliza para convertir valores de decibelios en valores de potencia.db2pow

Ejemplo: especifica la estimación de la DSP de periodograma de un sinusoides de dos canales ruidoso muestreado a 2 oS y las frecuencias a las que se calcula.[pxx,f] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2))

Tipos de datos: single | double

f — Frecuencias cíclicas

Vector

Frecuencias cíclicas correspondientes a la estimación de PSD unilateral, , especificada como un vector de fila o columna.pxx El primer elemento de debe ser 0.f

Tipos de datos: double | single

sxx — Espectro de potencia

vector de fila o columna de valor real no negativo

Espectro de potencia, especificado como un vector de fila o columna no negativo de valor real.

El espectro de potencia debe expresarse en unidades lineales, no en decibelios. Se utiliza para convertir valores de decibelios en valores de potencia.db2pow

Ejemplo: especifica la estimación del espectro de potencia del periodograma de un sinusoides de dos canales incrustado en el ruido gaussiano blanco y las frecuencias normalizadas a las que se calcula.[sxx,w] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2),'power')

rbw — Ancho de banda de resolución

escalar positivo

Ancho de banda de resolución, especificado como escalar positivo. El ancho de banda de resolución es el producto de la resolución de frecuencia de la transformación discreta de Fourier y el ancho de banda de ruido equivalente de la ventana.

Argumentos de salida

r — Relación señal/ruido y distorsión en dBc

escalar de valor real

Relación señal/ruido y distorsión en dBc, devuelta como un escalar de valor real.

totdistpow — Ruido total y potencia de distorsión armónica de la señal

escalar de valor real

El ruido total y la potencia de distorsión armónica de la señal, devuelto como un escalar de valor real expresado en dB.

Más acerca de

Funciones de medición de distorsión

Las funciones , , , y medir la respuesta de un sistema débilmente no lineal estimulado por un sinusoides.thdsfdrsinadsnr

Cuando se le da entrada de dominio de tiempo, realiza un periodograma utilizando una ventana Kaiser con una gran atenuación del lóbulo lateral.sinad Para encontrar la frecuencia fundamental, el algoritmo busca en el periodograma el componente espectral distinto de cero más grande. A continuación, calcula el momento central de todas las ubicaciones adyacentes que disminuyen monotónicamente lejos del máximo. Para ser detectable, el fundamental debe estar al menos en la segunda bandeja de frecuencia. Los armónicos más altos están en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Si un armónico se encuentra dentro de la región decreciente monotonicamente en el vecindario de otro, su poder se considera que pertenece al armónico más grande. Este armónico más grande puede o no ser el fundamental.

La función estima un nivel de ruido utilizando la potencia mediana en las regiones que contienen sólo ruido y distorsión. El componente DC se excluye del cálculo. El ruido en cada punto es el nivel estimado o la coordenada del punto, lo que sea más pequeño. A continuación, el ruido se resta de los valores de la señal y los armónicos.

falla si el fundamental no es el componente espectral más alto de la señal.sinad

Asegúrese de que los componentes de frecuencia estén lo suficientemente separados como para acomodar el ancho del lóbulo lateral de la ventana Kaiser. Si esto no es factible, puede utilizar la marca y calcular un periodograma con una ventana diferente.'power'

Consulte también

sfdr | snr | thd | toi

Temas

• Análisis de la distorsión armónica

Introducido en R2013b

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