扫频信号与幅度调制

在声学和音频设备测试领域，准确测量系统的脉冲响应是一项基础而关键的任务。本文介绍一种新型的测量技术——正弦扫频结合幅度调制方案，为同时获取线性脉冲响应和谐波失真提供了一种高效的手段。

1、脉冲响应的重要性

任何线性时不变系统的动态特性都可以通过其脉冲响应 h(t) 完全描述。在传统的方法中，测量脉冲响应通常使用周期性脉冲和最大长度序列（MLS）作为激励信号。然而，这些方法在处理非线性系统时存在局限，无法有效分离线性响应和非线性失真。

2、正弦扫频信号测量技术

线性正弦扫频：通过一个扬声器播放频率线性变化的正弦波，通过全指向麦克风记录。信号的瞬时频率是时间的线性函数，保证了所有频率上能量的均匀分布。

指数正弦扫频：与线性扫频不同，指数扫频的频率随时间指数增长，这使得在高频区域的扫频速度远快于低频区域。这种能量分布的不均匀性要使用幅度调制来补偿。

3、幅度调制方案

为了解决能量分布不均的问题，有两种幅度调制方案：

后调制：在测量后对时间反转的信号进行幅度补偿，使其频谱平坦化，从而便于分析线性响应和非线性失真。

前调制：直接在输入的正弦扫频信号上实施幅度调制，使得信号的频谱在测量过程中就保持平坦。

无论是线性还是指数正弦扫频，通过适当的幅度调制，都能获得清晰分离的线性响应和非线性谐波失真。

4、结论

正弦扫频测量技术能够提供准确的线性脉冲响应和各阶非线性谐波。特别是指数正弦扫频方法，在信噪比方面优于传统方法。其独特的线性响应和谐波失真清晰分离，允许同时进行特征识别。适当的幅度调制是完成测量过程的必要条件。后调制方案虽然在测量后需要进行调制操作，但可以获得干净的脉冲响应和整洁的线性与非线性响应布局。而前调制方案提供了一种更直接和方便的测量方式，同时保持了准确性。