sinad

r = sinad(x) は、実数値正弦波信号 x の SINAD (信号対ノイズおよび歪み) 比を dBc 単位で返します。SINAD は入力信号と同じ長さの修正ピリオドグラムを使用して決定されます。この修正ピリオドグラムでは、β = 38 のカイザーウィンドウを使用します。

r = sinad(x,fs) では、入力信号 x のサンプルレート fs を指定します。fs を指定しない場合、サンプルレートは既定値の 1 に設定されます。

r = sinad(pxx,f,"psd") では、入力 pxx を片側 PSD (パワースペクトル密度) 推定として指定します。f は pxx の PSD 推定に対応する周波数のベクトルです。

r = sinad(sxx,f,rbw,"power") では、入力を片側パワースペクトルとして指定します。rbw はそれについて各パワー推定が積分される分解能帯域幅です。

[r,totdistpow] = sinad(___) は信号の全ノイズおよび全高調波歪みのパワー (dB) を返します。

出力引数を設定せずに sinad(___) 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、基本成分にラベルが付けられます。スペクトルの基本成分、DC 値およびノイズが、さまざまな色で描画されます。プロットの上に SINAD と表示されます。

例

1 つの高調波、または 1 つの高調波とノイズを伴う信号の SINAD

2 つの信号を作成します。どちらの信号も基本周波数は $π / 4$ ラジアン/サンプルで振幅が 1、1 次高調波の周波数が $π / 2$ ラジアン/サンプルで振幅が 0.025 とします。一方の信号にはさらに、分散が $0.0 5^{2}$ の加法性ホワイトガウスノイズを設定します。

これらの 2 つの信号を作成します。再現性のある結果を得るために、乱数発生器を既定の状態に設定します。加法性ノイズがない信号の SINAD を決定し、その結果を理論上の SINAD と比較します。

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

加法性ノイズを伴う正弦波信号の SINAD を決定します。加法性ノイズの理論上の分散が組み込まれることで SINAD が近似される様子を示します。

r = sinad(y)

r = 22.8085

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

thSINAD = 25.0515

サンプルレートを使用した信号の SINAD

基本周波数が 1 kHz、単位振幅が 1 の、480 kHz でサンプリングされた信号を作成します。また、この信号は、振幅が 0.02 の 1 次高調波と、分散が $0.0 1^{2}$ の加法性ホワイトガウスノイズで構成されます。

SINAD を決定し、その結果を理論上の SINAD と比較します。

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

ピリオドグラムからの SINAD

基本周波数が 1 kHz、単位振幅が 1 の、480 kHz でサンプリングされた信号を作成します。また、この信号は、振幅が０.02 の 1 次高調波と、標準偏差が 0.01 の加法性ホワイトガウスノイズで構成されます。再現性のある結果を得るために、乱数発生器を既定の状態に設定します。

信号のピリオドグラムを取得し、このピリオドグラムを sinad の入力として使用します。

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

増幅信号の SINAD

50 kHz でサンプリングされる、周波数 2.5 kHz の正弦波を生成します。標準偏差 0.00005 のホワイトガウスノイズを信号に付加します。結果を弱非線形増幅器に通します。SINAD をプロットします。

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);

Figure contains an axes object. The axes object with title SINAD: 72.10 dB, xlabel Frequency (kHz), ylabel Power (dB) contains 7 objects of type line, text. These objects represent Fundamental, Noise and Distortion, DC (excluded).

プロットには、比率の計算に使用されるスペクトルと、ノイズとして処理される領域が示されます。DC レベルと基本波は、ノイズの計算では考慮されません。基本波にはラベルが設定されます。

入力引数

`x` — 実数値正弦波入力信号
ベクトル

実数値正弦波入力信号。行ベクトルまたは列ベクトルで指定されます。

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

データ型: single | double

`fs` — サンプルレート
正のスカラー

サンプルレート。正のスカラーで指定します。サンプルレートは単位時間あたりのサンプル数です。時間の単位が秒の場合、サンプルレートの単位は Hz です。

`pxx` — 片側 PSD 推定
ベクトル

片側 PSD 推定。非負の実数値列ベクトルで指定されます。

パワースペクトル密度は、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: [pxx,f] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2)) 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 PSD 推定値とそれについて計算される周波数を指定します。

データ型: single | double

`f` — 巡回周波数
ベクトル

片側 PSD 推定 pxx に対応する巡回周波数。行ベクトルまたは列ベクトルで指定されます。f の最初の要素は 0 でなければなりません。

データ型: double | single

`sxx` — パワースペクトル
非負の実数値行ベクトルまたは列ベクトル

パワースペクトル。非負の実数値行ベクトルまたは列ベクトルで指定されます。

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,w] = periodogram(cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2),'power') では、ホワイトガウスノイズに組み込まれる 2 チャネルの正弦波のピリオドグラムパワースペクトル推定と、計算に使う正規化周波数を指定します。

`rbw` — 分解能帯域幅
正のスカラー

分解能帯域幅。正のスカラーで指定されます。この分解能帯域幅は、離散フーリエ変換の周波数分解能と、ウィンドウの等価ノイズ帯域幅の積です。

出力引数

`r` — dBc 単位の SINAD 比
実数値のスカラー

信号のノイズおよび歪みに対する比率 (dBc)。実数値スカラーで返されます。

`totdistpow` — 信号の全ノイズおよび全高調波歪みのパワー
実数値のスカラー

信号の全ノイズおよび全高調波歪みのパワー。実数値のスカラー (dB) で返されます。

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