[發明專利]一種失真動態范圍性能指標的計算方法

有效

• 申請號: 201910738665.5
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110442989B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王義;魏陽杰;王德生;紀東;龐為光
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00;G06F17/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種失真動態范圍性能指標的計算方法，涉及音頻系統測試測量技術領域。該方法將指定頻率和指定幅度的正弦測試信號輸入待測設備；對待測設備的輸出結果進行預處理和FFT分析得到頻譜圖；在該頻譜圖中，設定一個平行于X軸的輔助參考線在輸入測試信號頻率位置對應的最高幅度按指定步長移動到噪聲的最低幅度；每次移動后，過濾出頻譜中的雜散和諧波成分中幅度大于等于該參考線的部分；計算測試輸出基波信號頻譜成分與被過濾出的成分功率之比作為失真率；計算測試輸出基波信號對應的最高幅度與參考線之間的Y軸距離作為該失真率下的失真動態范圍。本發明方法計算復雜度低，分辨率可調節，可以方便的集成在頻譜分析儀等設備中。

技術領域

本發明涉及音頻系統測試測量技術領域，尤其涉及一種失真動態范圍性能指標的計算方法。

背景技術

動態范圍是射頻、通信和音頻等領域的重要性能指標之一。在音頻方面，動態范圍可以表示設備能夠處理的最大和最小聲音之間的差異，也可以表示音頻信號的最大和最小聲音之間的差異。動態范圍首次在音頻工程學會(AES)的“數字音頻工程測量數字音頻設備的標準方法”中被描述為“在音樂表演中出現的峰值瞬時聲級與添加到節目源的白噪聲的可聽閾值之間的比值”。

動態范圍測量方法在AES17-1998中首次被正式描述，在AES17-2015中，動態范圍測試方法被描述為“測試信號為997Hz正弦波，相對于最大輸入電平為-60dB。EUT(待測設備)的輸出用中心頻率設為997Hz的標準低通濾波器和標準陷波濾波器進行濾波，標準陷波濾波器的輸出用標準加權濾波器進行濾波。測量最終濾波器輸出的均方根電平，動態范圍為最大輸出電平與所測電平之比，用dB CCIR-RMS的形式來顯示。”類似的方法也出現在IEC和EIAJ標準以及聯邦機構的指導文件中。動態范圍測量方法在測試信號頻率，幅度方面在不同的標準中不同。AES標準采用997Hz信號，IEC和EIAJ標準采用1kHz信號；幅度方面，AES、IEC和EIAJ標準均為-60dBFS，以避免諧波失真。聯邦機構文件采用AES標準，不同的是其提出了-40dBFS信號輸入，因為-60dBFS很難實現。

無雜散動態范圍在IEEE Std 1241-2010標準文件中，被定義為“以指定振幅和頻率輸入的純正弦波條件下，在被觀測的整個奈奎斯特帶寬頻率范圍內，模擬-數字轉換器的輸出頻譜分量的輸入頻率位置幅度平均值，與諧波成分或雜散頻率成分最大值的比值。”

上述動態范圍指標測量方法為了避免失真，將輸入測試的幅度設置為-60dB，測試出幅度后再補償60的方法測試出的指標與實際使用中失真的狀態不一致，不能準確反映真實狀態。

從頻譜圖中可以看出，動態范圍和無雜散動態范圍性能指標之間的區域，對于音頻等設備在需要考察其在該區間內的動態范圍和相對應的雜散和諧波之間的關系沒有被定義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種失真動態范圍性能指標的計算方法，實現對失真動態范圍性能指標的計算。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種失真動態范圍性能指標的計算方法，包括以下步驟：

步驟1：將指定頻率和指定幅度的單一正弦信號作為測試信號輸入待測音頻設備或系統；

所述指定頻率范圍為4Hz-20kHz，優選值是997Hz、1kHz，所述指定幅度范圍相對于待測音頻設備或系統滿幅最大輸入信號為-60dBFS～0dBFS，優選值為0dBFS、-0.5dBFS、-1dBFS；

步驟2：對待測設備或系統的輸出結果進行預處理和快速傅里葉變換分析生成頻譜圖；

所述對輸出結果進行的預處理包括低通濾波和加權濾波器濾波，所述加權濾波器采用CCIR-RMS或A-weighted；所述快速傅里葉變換的采樣頻率大于等于40kHz，小于等于400kHz，分析點數大于等于512點，小于20000點；