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IECxiebosanzhongxieboceliangmoshi
，zhichitongbuhefeitongbudexiebofenxi，jiangliangzhongfenxifangshihubushiyongketigaoxiebodefenxinengli。xiamiantongguoqijisuanfangfadejiandan
，jieheshilitaolunsanzhongxiebomoshideshiyong。

 

 

目(mu)前(qian)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)傅(fu)裏(li)葉(ye)變(bian)換(huan)
，將(jiang)時(shi)域(yu)的(de)離(li)散(san)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)傅(fu)裏(li)葉(ye)級(ji)數(shu)展(zhan)開(kai)
，得(de)到(dao)離(li)散(san)的(de)頻(pin)譜(pu)，從(cong)離(li)散(san)的(de)頻(pin)譜(pu)中(zhong)挑(tiao)選(xuan)出(chu)各(ge)次(ci)諧(xie)波(bo)對(dui)應(ying)的(de)譜(pu)線(xian)，計(ji)算(suan)得(de)出(chu)諧(xie)波(bo)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)。

 

在實際實現時，由於離散傅裏葉變換存在“柵欄效應”，采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)不(bu)為(wei)基(ji)波(bo)的(de)整(zheng)數(shu)倍(bei)時(shi)
，部(bu)分(fen)諧(xie)波(bo)可(ke)能(neng)不(bu)在(zai)離(li)散(san)傅(fu)裏(li)葉(ye)變(bian)換(huan)後(hou)的(de)離(li)散(san)頻(pin)率(lv)點(dian)上(shang)，需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)手(shou)段(duan)將(jiang)柵(zha)欄(lan)空(kong)隙(xi)對(dui)準(zhun)我(wo)們(men)關(guan)心(xin)的(de)諧(xie)波(bo)頻(pin)率(lv)點(dian)。其(qi)中(zhong)同(tong)步(bu)采(cai)樣(yang)法(fa)和(he)頻(pin)率(lv)重(zhong)心(xin)法(fa)使(shi)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan)。

 

 

 

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）jikemanzuzhijieduixinhaojinxingcaiyang，jiangxinhaodepinpujiangelakai，bingqieshiyonggengduozhouqideshujudianzuolisanfuliyebianhuan，jiangdipinpuxieludeyingxiang。zuihougenjuchuanghanshudegonglvpufenbutexing
，tongguopinpudepufenghecipufeng，zhaodaozhenzhengdepufengpindian——即ji離li散san頻pin譜pu的de譜pu峰feng和he次ci譜pu峰feng的de重zhong心xin。通tong過guo頻pin率lv重zhong心xin法fa消xiao除chu了le柵zha欄lan效xiao應ying的de影ying響xiang，對dui各ge次ci諧xie波bo使shi用yong重zhong心xin法fa，還hai得de到dao一yi個ge偏pian離li係xi數shu
，使shi用yong該gai係xi數shu配pei合he窗chuang函han數shu功gong率lv譜pu，可ke求qiu解jie得de到dao對dui應ying頻pin點dian的de相xiang位wei和he幅fu值zhi等deng信xin息xi。至zhi此ci，非fei同tong步bu采cai樣yang法fa同tong樣yang得de到dao了le各ge次ci諧xie波bo。受shou限xian於yu窗chuang函han數shu的de頻pin譜pu特te性xing

，該gai法fa需xu要yao用yong足zu夠gou高gao采cai樣yang率lv來lai保bao證zheng各ge頻pin率lv成cheng分fen的de頻pin譜pu互hu相xiang影ying響xiang足zu夠gou小xiao；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PLLjieguocuowu

，daozhixiebofenxijieguoyewanquancuowu，cishidechangguixiebofenxijieguorengranzhengque，erqiebaochilehengaodejingdu。shuomingchangguixiebokeyibushououcixieboyingxiang，zaicaiyanglvheFFT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。