sfdr

r = sfdr(x) は、実数の正弦波信号 x のスプリアスフリーダイナミックレンジ (SFDR) r (dB) を返します。sfdr は、修正ピリオドグラムと β = 38 のカイザーウィンドウとを使用してパワースペクトルを計算します。パワースペクトルを計算する前に x から平均が減算されます。離散フーリエ変換 (DFT) の計算で使用される点の数は信号 x の長さと同じです。

r = sfdr(x,fs) は、サンプルレート fs の指定時の時間領域の入力信号 x の SFDR を返します。fs の既定値は 1 Hz です。

r = sfdr(x,fs,msd) では、基本 (搬送波) 周波数からサイクル/単位時間で指定される最小スパー距離 msd 分だけ離れたスパーのみを考慮した SFDR が返されます。サンプルレートは fs です。搬送周波数が Fc の場合、区間 (Fc-msd,Fc+msd) にあるすべてのスパーが無視されます。

r = sfdr(sxx,f,'power') では、実数値信号 sxx の片側パワースペクトルの SFDR が返されます。f は sxx のパワー推定に対応する周波数のベクトルです。f の最初の要素は 0 に等しくなければなりません。このアルゴリズムでは、単調に減少するすべてのパワーが DC ビンから削除されます。

r = sfdr(sxx,f,msd,'power') では、基本 (搬送波) 周波数から最小スパー距離 msd 分だけ離れたスパーのみを考慮した SFDR が返されます。搬送周波数が Fc の場合、区間 (Fc-msd,Fc+msd) にあるすべてのスパーが無視されます。sfdr への入力がパワースペクトルの場合、msd を指定すると高サイドローブレベルがスパーと識別されるのを防ぐことができます。

[r,spurpow,spurfreq]= sfdr(___) は、最大スパーのパワーと周波数を返します。

出力引数を設定せずに sfdr(___) を使用すると、現在の Figure ウィンドウに信号のスペクトルがプロットされます。スペクトルの基本成分、DC 値およびそれ以外が、さまざまな色で描画されます。SFDR は網掛けされ、プロット上にその値が表示されます。また、基本波と最大スパーにはラベルが付きます。

例

正弦波の SFDR

100 MHz でサンプリングされた、振幅 1 の 10 MHz トーンの SFDR を求めます。振幅 $3.16 \times 1 0^{- 4}$ の 1 次高調波 (20 MHz) にスパーがあります。

deltat = 1e-8;
fs = 1/deltat;
t = 0:deltat:1e-5-deltat;
x = cos(2*pi*10e6*t)+3.16e-4*cos(2*pi*20e6*t);
r = sfdr(x,fs)

r = 70.0063

信号のスペクトルを表示します。基本波、DC 値、スパーおよび SFDR に注釈を付けます。

sfdr(x,fs);

最小スパー距離

100 MHz でサンプリングされた、振幅 1 の 10 MHz トーンの SFDR を求めます。振幅 $3.16 \times 1 0^{- 4}$ の 1 次高調波 (20 MHz) にスパーがあり、振幅 $1 0^{- 5}$ では 25 MHz に別のスパーがあります。11 MHz の最小スパー距離を使用して 1 次高調波をスキップします。

deltat = 1e-8;
fs = 1/deltat;
t = 0:deltat:1e-5-deltat;
x = cos(2*pi*10e6*t)+3.16e-4*cos(2*pi*20e6*t)+ ...
    0.1e-5*cos(2*pi*25e6*t);
r = sfdr(x,fs,11e6)

r = 120.0000

信号のスペクトルを表示します。基本波、DC 値、スパーおよび SFDR に注釈を付けます。

sfdr(x,fs,11e6);

ピリオドグラムからの SFDR

100 MHz でサンプリングされた、振幅 1 の 10 MHz トーンのパワースペクトルを求めます。振幅 $3.16 \times 1 0^{- 4}$ の 1 次高調波 (20 MHz) にスパーがあります。片側パワースペクトルと Hz 単位の対応する周波数のベクトルを使用して SFDR を計算します。

deltat = 1e-8;
fs = 1/deltat;
t = 0:deltat:1e-6-deltat;
x = cos(2*pi*10e6*t)+3.16e-4*cos(2*pi*20e6*t);
[sxx,f] = periodogram(x,rectwin(length(x)),length(x),fs,'power');
r = sfdr(sxx,f,'power');

信号のスペクトルを表示します。基本波、DC 値、最初のスパーおよび SFDR に注釈を付けます。

sfdr(sxx,f,'power');

最大スパーの周波数とパワー

最大スパーの MHz 単位の周波数を判別します。入力信号は 100 MHz でサンプリングされた、振幅 1 の 10 MHz トーンです。振幅 $3.16 \times 1 0^{- 4}$ の 1 次高調波 (20 MHz) にスパーがあります。

deltat = 1e-8;
t = 0:deltat:1e-6-deltat;
x = cos(2*pi*10e6*t)+3.16e-4*cos(2*pi*20e6*t);
[r,spurpow,spurfreq] = sfdr(x,1/deltat);
spur_MHz = spurfreq/1e6

spur_MHz = 20

時系列の SFDR

加法性ホワイトガウスノイズを伴う、周波数 9.8、14.7 および 19.6 kHz をもつ 3 つの正弦波の重ね合わせを作成します。信号は 44.1 kHz でサンプリングされています。9.8 kHz の正弦波の振幅は 1 V、14.7 kHz 波の振幅は 100 μV、19.6 kHz の信号の振幅は 30 μV です。ノイズは平均 0、分散 0.01 μV です。さらに、信号には 0.1 V の DC シフトがあります。

rng default

Fs = 44.1e3;
f1 = 9.8e3;
f2 = 14.7e3;
f3 = 19.6e3;
N = 900;

nT = (0:N-1)/Fs;
x = 0.1+sin(2*pi*f1*nT)+100e-6*sin(2*pi*f2*nT) ...
    +30e-6*sin(2*pi*f3*nT)+sqrt(1e-8)*randn(1,N);

信号のスペクトルおよび SFDR をプロットします。信号の基本波と最大スパーを表示します。DC レベルは、SFDR の計算では考慮されません。

sfdr(x,Fs);

入力引数

`x` — 実数値正弦波信号
行ベクトル | 列ベクトル

行ベクトルまたは列ベクトルで指定する実数値正弦波信号。SFDR 計算のパワースペクトルを求める前に、x から平均が減算されます。

例: x = cos(pi/4*(0:79))+1e-4*cos(pi/2*(0:79));

データ型: double

`fs` — サンプルレート
1 (既定値) | 正のスカラー

信号のサンプルレート (サイクル/単位時間)。正のスカラーで指定します。時間の単位が秒の場合、fs は Hz 単位です。

データ型: double

`msd` — 最小スパー距離
0 (既定値) | 正のスカラー

正のスカラーで指定する、SFDR 計算で無視される離散フーリエ変換 (DFT) ビンの最小数。この引数を使用して、基本周波数の近くで発生するスパーまたはサイドローブを無視できます。たとえば、搬送周波数が Fc の場合、範囲 (Fc-msd,Fc+msd) にあるすべてのスパーが無視されます。

データ型: double

`sxx` — 片側パワースペクトル
正の数値の行ベクトルまたは列ベクトル

行ベクトルまたは列ベクトルとして指定する、SFDR 計算で使用される片側パワースペクトル。

パワースペクトルは、デシベル単位ではなく線形単位で表さなければなりません。デシベル値をパワー値に変換するには、db2pow を使用します。

例: [sxx,f] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2),'power') は、2π Hz でサンプリングされたノイズの多い 2 チャネル正弦波のピリオドグラムパワースペクトル推定とそれを計算する周波数を指定します。

データ型: double

`f` — 周波数のベクトル
非負の数値の行ベクトルまたは列ベクトル

行ベクトルまたは列ベクトルで指定する、sxx におけるパワー推定に対応する周波数のベクトル。

出力引数

`r` — スプリアスフリーダイナミックレンジ
実数値のスカラー

実数値のスカラーで指定する、dB 単位のスプリアスフリーダイナミックレンジ。スプリアスフリーダイナミックレンジとは、ピーク周波数のパワーと 2 番目に大きい周波数 (スパー) のパワーの差 (dB) です。入力が時系列データの場合、パワー推定はハミングウィンドウを使用した修正ピリオドグラムから求められます。ピリオドグラムで使用される DFT 長は入力信号 x の長さと同じです。SFDR 測定基準に異なるパワースペクトルを使用する場合は、'power' フラグを使ってパワースペクトルを入力できます。

データ型: double

`spurpow` — 最大スパーのパワー
実数値のスカラー

実数値のスカラーで指定する、最大スパーのパワー (dB)。

データ型: double

`spurfreq` — 最大スパーの周波数
実数値のスカラー

実数値のスカラーで指定する、最大スパーの Hz 単位の周波数。入力引数としてサンプルレートを指定しない場合、sfdr はサンプルレートを 1 Hz と仮定します。

データ型: double

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