关于关于功率分析仪的解读。文章来源于德国ZES ZIMMER功率分析仪，欢迎技术交流。

 

在传统的功率分析仪中，信号首先经过模拟处理，然后可以选择通过抗混叠滤波器（AAF）再进行数字化处理，最后由A/D转换器进行采样并等待进一步处理。是否使用AAF必须在采样前决定，因为混叠效应在采样时发生，无法在之后消除。虽然由于均方根（RMS）值具有统计性质，因此可以在没有混叠风险的情况下计算RMS值，但其他测量数据则需要特别小心处理。

由于传统设备中仅使用一个A/D转换器，这导致了一些不可避免的缺陷。如果目标是在整个带宽和基频上同时测量RMS功率，那么理论上可以交替进行未滤波和滤波的测量。然而，实际上要在同一运行点下精确重复测量几乎是不可能的。如果无法保证这一点，结果的可重复性就会大打折扣，所有的比较都将失去意义。此外，这种操作过程非常耗时。如果为了节省时间而跳过某些步骤，结果将不可避免地充满误差。如果滤波器保持开启以避免FFT中的混叠问题，带宽则会在测量RMS值时受到牺牲。而关闭AAF滤波器会使FFT的质量大打折扣。尽管进行FFT，但结果的准确性仍然值得怀疑。例如，50%的混叠误差很容易被发现，但0.5%的误差则可能被忽略。

 

最终，所有上述的测量方法都只是妥协性的方案，因此ZES ZIMMER重新设计了信号处理系统，开发了DualPath架构。在这种架构中，模拟部分与传统的测量设备相同，但随后的数字处理被彻底革新。只有LMG600系列功率分析仪配备了每个电流和电压通道各自独立的两个A/D转换器。一个用于滤波器外的宽带信号测量，另一个用于经过抗混叠滤波器的窄带信号测量。通过对数字化样本值的并行处理，用户可以在没有混叠风险的情况下同时访问同一信号的两种测量结果。

这种独特的处理方式避免了以往方法的所有缺点，确保了在最短时间内获得最精确的结果。

 

一、、某制造商X声称其设备多年已能同时显示RMS功率和谐波分析，这和DualPath技术有什么区别吗？**  

不是，这只是意味着用户无需在不同的测量模式之间切换即可同时查看所有所需的数据。这种并行显示对用户来说很方便，但仔细观察会发现，显示的RMS值省略了功率频谱中的重要部分。原因在于AAF的激活是确保谐波分析有效的必要条件，而该滤波器将带宽限制在几百千赫兹，这也影响了显示的RMS值。这些RMS值并不像LMG600那样是真正的宽带值，无法覆盖从直流到10MHz的整个功率频谱。尤其是在分析PWM信号时，如在频率转换器输出处出现的最高达20kHz的信号，300kHz到10MHz这一部分的频谱不应被忽视。

 

二、某制造商Y的设备在移除所有滤波器的情况下进行采样，并允许用户在之后通过数字滤波来隔离窄带值，这和DualPath的结果不是一样的吗？**  

不是，这仅表明奈奎斯特-香农采样定理和混叠问题没有被正确理解。根据该定理，采样率不足的频率部分必须在滤波前移除，因为在采样后它们将无法再被识别。例如，一个50Hz的信号如果采样率不足，它会显示为50Hz信号，但这个由于欠采样产生的信号将与原始信号无法区分，因为部分原始信息已经因采样率不足而丢失。

下图说明了这一效应：

绿色线条代表采样前的一个高频（2 MHz）信号，红点显示了欠采样的结果——此处采样率稍高于信号频率（2.125 MHz）。由于采样速率过低（违反奈奎斯特-香农定理），创建了一个“幻影信号”，频率为（2.125 MHz - 2 MHz = 125 kHz），即原始频率的1/16，无法与真实信号区分开。在该频率范围内，例如频率转换器的开关频率谐波可能会出现，这些谐波会被“幻影信号”所扭曲。由于采样不足，导致测量到的功率在125 kHz附近的部分实际上来源于2 MHz信号的信息已不可恢复。

 

上述数值只是例子，错误的频率成分同样可能出现在被测设备的基频附近。试图在事后识别这些成分并移除它们就如同在一张已被转为黑白的彩色照片中试图分辨蓝色物体一样——颜色信息已不可恢复，剩下的“亮度”信息与原本的彩色信息绝不等同。
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