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sinad

신호 대 잡음 및 왜곡비

구문

r = sinad(x)

r = sinad(x,fs)

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

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

[r,totdistpow] = sinad(___)

sinad(___)

설명

r = sinad(x)는 실수 값 정현파 신호 x의 신호 대 잡음 및 왜곡비(SINAD)를 dBc로 반환합니다. SINAD는 입력 신호와 같은 길이의 수정된 주기도를 사용하여 결정됩니다. 수정된 주기도는 β = 38인 카이저 윈도우를 사용합니다.

r = sinad(x,fs)는 입력 신호 x의 샘플 레이트 fs를 지정합니다. fs를 지정하지 않은 경우 샘플 레이트는 1이 디폴트 값으로 설정됩니다.

r = sinad(pxx,f,"psd")는 입력값 pxx를 PSD(단측 파워 스펙트럼 밀도) 추정값으로 지정합니다. f는 pxx의 PSD 추정값에 대응되는 주파수로 구성된 벡터입니다.

r = sinad(sxx,f,rbw,"power")는 입력값을 단측 파워 스펙트럼으로 지정합니다. rbw는 각 전력 추정값이 적분되는 분해능 대역폭입니다.

[r,totdistpow] = sinad(___)는 신호의 총 잡음과 고조파 왜곡 전력(단위: dB)을 반환합니다.

sinad(___)(출력 인수 없음)은 현재 Figure 창에 신호의 스펙트럼을 플로팅하고 각 기본주파수 성분을 레이블로 표시합니다. 각각 다른 색을 사용하여 기본주파수 성분, DC 값, 잡음을 그립니다. SINAD는 플롯 위에 표시됩니다.

예제

1개의 고조파 또는 1개의 고조파와 잡음이 포함된 신호의 SINAD

두 신호를 만듭니다. 두 신호 모두 진폭이 1인 기본주파수 $$\pi /4$$ rad/sample과 진폭이 0.025인 주파수 $$\pi /2$$ rad/sample의 1차 고조파를 갖습니다. 신호 중 하나에는 분산이 $$0.05^2$$인 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN)도 있습니다.

두 신호를 만듭니다. 재현 가능한 결과를 얻기 위해 난수 생성기를 디폴트 설정으로 구성합니다. 가산성 잡음이 없는 신호의 SINAD를 결정하고 그 결과를 이론적인 SINAD와 비교합니다.

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

가산성 잡음이 있는 정현파 신호에 대한 SINAD를 결정합니다. 가산성 잡음의 이론적인 분산을 포함시켰을 때 SINAD가 어떻게 근사되는지를 보여줍니다.

r = sinad(y)

r = 
22.8085

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

thSINAD = 
25.0515

샘플 레이트를 사용한 신호의 SINAD

480kHz로 샘플링되고 기본주파수 1kHz와 단위 진폭을 갖는 신호를 만듭니다. 이 신호는 추가로 진폭이 0.02인 1차 고조파와 분산이 $$0.01^2$$인 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN)을 포함합니다.

SINAD를 결정하고 그 결과를 이론적인 SINAD와 비교합니다.

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

주기도를 사용한 SINAD

480kHz로 샘플링되고 기본주파수 1kHz와 단위 진폭을 갖는 신호를 만듭니다. 이 신호는 추가로 진폭이 0.02인 1차 고조파와 표준편차가 0.01인 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN)을 포함합니다. 재현 가능한 결과를 얻기 위해 난수 생성기를 디폴트 설정으로 구성합니다.

신호의 주기도를 구하고 이를 sinad에 대한 입력값으로 사용합니다.

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

증폭된 신호의 SINAD

50kHz로 샘플링된 주파수 2.5kHz의 정현파를 생성합니다. 표준편차가 0.00005인 가우스 백색 잡음을 신호에 추가합니다. 약한 비선형 증폭기를 통해 결과를 전달합니다. SINAD를 플로팅합니다.

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);

이 플롯에서는 비율을 계산하는 데 사용된 스펙트럼과 잡음으로 처리되는 영역을 보여줍니다. DC 레벨과 기본주파수는 잡음 계산에서 제외됩니다. 기본주파수는 레이블이 지정되어 있습니다.

입력 인수

x — 실수 값을 갖는 정현파 입력 신호

벡터

실수 값을 갖는 정현파 입력 신호로, 행 벡터나 열 벡터로 지정됩니다.

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

데이터형: single | double

fs — 샘플 레이트

양의 스칼라

샘플 레이트로, 양의 스칼라로 지정됩니다. 샘플 레이트는 단위 시간당 샘플 개수입니다. 시간 단위가 초이면 샘플 레이트의 단위는 Hz입니다.

pxx — 단측 PSD 추정값

벡터

단측 PSD 추정값으로, 음이 아닌 실수 값을 갖는 열 벡터로 지정됩니다.

파워 스펙트럼 밀도는 데시벨이 아닌 선형 단위로 표현해야 합니다. db2pow를 사용하여 데시벨 값을 전력 값으로 변환합니다.

예: [pxx,f] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2))는 2π Hz로 샘플링되고 잡음이 있는 2채널 정현파의 주기도 PSD 추정값과 이 추정값이 계산된 주파수를 지정합니다.

데이터형: single | double

f — 순환 주파수

벡터

단측 PSD 추정값 pxx에 대응되는 순환 주파수로, 행 벡터나 열 벡터로 지정됩니다. f의 첫 번째 요소는 0이어야 합니다.

데이터형: double | single

sxx — 파워 스펙트럼

음이 아닌 실수 값 행 벡터 또는 열 벡터

파워 스펙트럼으로, 음이 아닌 실수 값 행 벡터나 열 벡터로 지정됩니다.

파워 스펙트럼은 데시벨이 아닌 선형 단위로 표현해야 합니다. db2pow를 사용하여 데시벨 값을 전력 값으로 변환합니다.

예: [sxx,w] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2),'power')는 백색 가우스 잡음에 묻힌 2채널 정현파의 주기도 파워 스펙트럼 추정값과 이 추정값이 계산된 정규화 주파수를 지정합니다.

rbw — 분해능 대역폭

양의 스칼라

분해능 대역폭(Resolution Bandwidth)으로, 양의 스칼라로 지정됩니다. 분해능 대역폭은 이산 푸리에 변환의 주파수 분해능과 윈도우의 등가 잡음 대역폭의 곱입니다.

출력 인수

r — 신호 대 잡음 및 왜곡비(단위: dBc)

실수 값 스칼라

신호 대 잡음 및 왜곡비(단위: dBc)로, 실수 값 스칼라로 반환됩니다.

totdistpow — 신호의 총 잡음 및 고조파 왜곡 전력

실수 값 스칼라

신호의 총 잡음 및 고조파 왜곡 전력으로, 실수 값 스칼라(단위: dB)로 반환됩니다.

세부 정보

왜곡 측정 함수

함수 thd, sfdr, sinad, snr은 정현파를 인가한 약한 비선형 시스템(Weakly Nonlinear System)의 응답을 측정합니다.

시간 영역 입력값이 주어지면 sinad는 사이드로브 감쇠량이 큰 카이저 윈도우를 사용하여 주기도를 계산합니다. 기본주파수를 구하기 위해 이 알고리즘은 주기도에서 0이 아닌 가장 큰 스펙트럼 성분을 찾습니다. 그런 다음, 최댓값에서 단조 감소하며 멀어지는 모든 인접 Bin의 중심 모멘트를 계산합니다. 검출이 가능하려면 기본주파수가 적어도 두 번째 주파수 Bin에 포함되어야 합니다. 더 높은 고조파는 기본주파수의 정수 배에 놓여 있습니다. 고조파가 다른 고조파 근방에 있는 단조 감소 영역에 있는 경우 그 전력은 큰 고조파에 속하는 것으로 간주됩니다. 큰 고조파는 기본주파수일 수도 있고 기본주파수가 아닐 수도 있습니다.

이 함수는 잡음과 왜곡만 포함하는 영역의 전력 중앙값을 사용하여 잡음 수준을 추정합니다. DC 성분은 계산에서 제외됩니다. 각 지점의 잡음은 그 지점에서 예상되는 수준과 그 지점의 세로 좌표 중 더 작은 값으로 지정됩니다. 이 잡음이 신호와 고조파의 값으로부터 감산됩니다.

기본주파수가 신호에서 가장 높은 스펙트럼 성분이 아닐 경우 sinad가 실패합니다.

주파수 성분이 카이저 윈도우의 사이드로브 폭을 수용할 만큼 충분히 떨어져 있는지 확인하십시오. 그렇지 않을 경우 "power" 플래그를 사용하고 다른 윈도우로 주기도를 계산할 수 있습니다.

확장 기능

C/C++ 코드 생성

MATLAB® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• 입력 인수 "power"와 "psd"를 제공할 경우 그 값은 컴파일타임 상수여야 합니다.

GPU 배열

Parallel Computing Toolbox™를 사용해 GPU(그래픽스 처리 장치)에서 실행하여 코드 실행 속도를 높일 수 있습니다.

이 함수는 GPU 배열을 완전히 지원합니다. 자세한 내용은 GPU에서 MATLAB 함수 실행하기 (Parallel Computing Toolbox) 항목을 참조하십시오.

버전 내역

R2013b에 개발됨

R2023a: gpuArray 객체 사용

sinad 함수는 gpuArray 객체를 지원합니다. 이 기능을 사용하려면 Parallel Computing Toolbox™가 있어야 합니다.

참고 항목

sfdr | snr | thd | toi

도움말 항목

• Analyze Harmonic Distortion