非对称双边沿UPWM信号频谱分析：数字PWM发生器视角

"本文主要探讨了基于数字PWM发生器的非对称双边沿UPWM信号的频谱分析方法。针对数字PWM发生器输入为数字信号，无法直接使用双重傅里叶级数进行频谱估计的问题，文章提出了一个新的频谱估计模型。此模型基于UPWM信号的时域特性，尤其适用于调制信号为数字信号的情况。为了验证模型的有效性，使用FPGA构建了数字PWM发生器，并通过实验测量输出信号的频谱，与模型预测结果进行了对比。最后，通过模型分析了非对称双边沿UPWM信号的失真度与输入信号量化等级之间的关系，为数字音频功放系统的设计提供了理论依据。" 在数字音频系统中，数字脉冲宽度调制（PWM）发生器扮演着至关重要的角色，它是数字D类音频功率放大器的核心部件。传统的PWM技术通常用于处理模拟信号，但在数字音频时代，输入信号多为数字形式，这就引出了新的挑战。由于数字PWM发生器的输入不再是连续的模拟信号，因此不能直接运用双重傅里叶级数（Double Fourier Series）来估计输出UPWM信号的频谱。 本文针对这一问题，创新性地提出了一个非对称双边沿UPWM信号的频谱估计模型，该模型充分利用了UPWM信号在时域中的特点。这个模型对于输入为数字信号的场景尤其适用，能够准确预测UPWM信号的频域特性。为了验证模型的准确性和实用性，研究者采用FPGA（Field-Programmable Gate Array）硬件平台实现了一个数字PWM发生器，通过实测其输出信号的频谱并与模型预测的结果进行对比，结果表明提出的频谱估计模型是正确的。 此外，文中还进一步探讨了非对称双边沿UPWM信号的失真度与输入信号量化等级之间的关系。量化等级是指数字信号的分辨率，即数字信号可以表示的不同数值的数量。量化等级越高，信号的精度越高，失真度相对较低。通过模型分析，可以为优化数字音频系统的性能提供指导，特别是在控制总谐波失真（Total Harmonic Distortion, THD）方面。 总结来说，这篇研究工作不仅解决了数字PWM发生器输出信号频谱分析的难题，而且为数字音频系统设计提供了理论支持，特别是对于提高音质和降低失真度具有重要意义。它强调了在数字信号处理领域，理解并有效利用时域和频域特性对于系统设计的重要性，同时也展示了FPGA在实现高效、灵活的数字信号处理系统中的作用。