一文看懂采样频率与载波频率区别

　　采样频率的定义

　　采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。

　　连续信号在时间（或空间）上以某种方式变化着，而采样过程则是在时间（或空间）上，以T为单位间隔来测量连续信号的值。T称为采样间隔。在实际中，如果信号是时间的函数，通常他们的采样间隔都很小，一般在毫秒、微秒的量级。采样过程产生一系列的数字，称为样本。样本代表了原来的信号。每一个样本都对应着测量这一样本的特定时间点，而采样间隔的倒数，1/T即为采样频率，fs，其单位为样本/秒，即赫兹（hertz）。

　　采样频率只能用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器没有规则限制。

　　采样频率的常用的表示符号是fs。

　　通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本，比如声音信号，此时采样频率可以是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的样本数据就越多，对信号波形的表示也越精确。采样频率与原始信号频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只有采样频率高于原始信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的信号还原成为原来信号。

　　采样频率的计算

　　单位时间内的采样点数目，比如采样频率为44.1KHz，则1s内采样点有44.1*10^3个，每个采样周期（通常情况下采样周期是一致的）t=1/44.1*10^3。

　　载波频率的定义

　　载波频率是在信号传输的过程中，并不是将信号直接进行传输，而是将信号负载到一个固定频率的波上，这个过程称为加载，这样的一个固定频率。严格的讲，就是把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去，这被低频调制的较高频率就叫载波频率，也叫基频。

　　变频器（开关频率）载波频率，大多是采用PWM调制的形式进行变频的。也就是说变频器输出的电压其实是一系列的脉冲，脉冲的宽度和间隔均不相等。其大小就取决于调制波和载波的交点，也就是开关频率。开关频率越高，一个周期内脉冲的个数就越多，电流波形的平滑性就越好，但是对其它设备的干扰也越大。载波频率越低或者设置的不好，电机就会发出难听的噪音。通过调节开关频率可以实现系统的噪音最小，波形的平滑型最好，同时干扰也是最小的。

　　载波频率的应用

　　变频器

　　变频器的载波频率就是决定逆变器的功率开关器件（如：IGBT）的开通与关断的次数，因此，也称开关频率。它主要影响以下几方面：功率模块IGBT的功率损耗与载波频率有关，载波频率提高，功率损耗增大，功率模块发热增加，对变频器不利；载波频率对变频器输出二次电流的波形影响：当载波频率高时，电流波形正弦性好，而且平滑。这样谐波就小，但是干扰相对要大，反之就差，当载波频率过低时，电机有效转矩减小，损耗加大，温度增高的缺点，反之载波频率过高时，变频器自身损耗加大，IGBT温度上升，同时输出电压的变化率dv/dt增大，对电动机绝缘影响较大。假设SPWM波的载波频率为fc，基波频率为fs，fc/fs称为载波比N，对于三相变频器，当N为3的整数倍时，输出不含3次谐波及3的整数倍谐波。且谐波集中载波频率整数倍附近，即谐波次数为：kfc±mfs，k和m为整数。实际的SPWM波，其载波比不一定为整数，此时，为了降低频谱泄露，可适当增加傅里叶窗口长度，对多个基波周期的PWM进行傅里叶变换（FFT或DFT）。

　　发电机

　　电驱动控制系统是以电能为能源，通过电机本体、驱动器、控制器和传感器等环节进行能量变换的电机系统。随着微电子技术、电力电子技术、电机制造技术以及新型材料技术的飞速发展，特别是现代控制理论技术研究的不断进步与深入，电驱动控制系统已经广泛应用于工业、农业、航空航天等多个领域，成为传动系统的主流实现永磁同步电机系统的高性能控制，获知电机转子的位置信号是必不可少的。在传统的驱动系统中，这些信号通常采用光电编码器或旋转变压器来检测，这类机械式传感器存在机械安装、电缆连接、故障等问题，降低了系统的可靠性，而且增加了系统的体积和成本，这都限制了永磁同步电机系统的应用范围。

　　无位置传感器

　　为了解决机械式传感器带来的各种缺陷，无位置传感器控制技术得到了广泛的研究和应用。目前，无位置传感器控制技术研究主要分为两类：基波激磁估算法和高频信号成份法。基波激磁估算法主要基于电机的基波动态模型。这类方法具有良好的动态性能，但对电机参数变化敏感，鲁棒性差。在这类方法中，用于转子位置估算所需的基波参数与电机转速成正比，限制了其在零速和低速范围的应用，只适用于电机在中、高速范围内的无位置传感器运行为实现全速域范围内都能精确估算转子的位置信号，一些文献提出了高频信号成份法。这类方法要求电机具有一定程度的空间凸极性，通过追踪电机转子的空间凸极效应以获得转子的位置信号，因此对电机参数的变化不敏感，鲁棒性好。在这类方法中，载波频率成份法利用逆变器本身的载波频率成份信号，无需外加高频激励就能实现系统的无位置传感器运行，已成为无位置传感。

　　采样频率与载波频率区别

　　采样频率与载波频率区别：比如某个广播电台发射的调幅波信号的频率就是该电台的频率，如900千周，这个频率就是载波频率。这个是交流放大器的需要。而采样频率是对连续（模拟）信号进行离散采样（变成数字信号）时所用的频率。