1.谐波失真
当削峰发生时,由于输出(chū)信号已不再是正弦波,它包含了输入信号中所没有的频谱成分,从而产生了失真。当输入信号是频率为f的正弦波时,它的频谱为一根单一垂线(基频)。当该信号被削峰时,输出(chū)信号中除基频成分外,还有2f成分(二次谐波)、3f成分(三次谐波)……nf成分(n次谐波)。这种失真称为谐波失真,这些谐波成分成为失真产物。如果削峰是对称的(输出(chū)的正反向峰值均被削去),失真产物仅发生在(zài)输入频率的奇数谐波。如果削峰是不对称的(只削去输出(chū)的正向峰值),失真产物还发生在(zài)偶数谐波。
所有谐波成分能量和与总能量之(zhī)比的平方根乘以百分之(zhī)百,称为总谐波失真。由于谐波成分的主要能量集中在(zài)二次谐波和三次谐波上,因此常以二次谐波和三次谐波所产生的失真之(zhī)和代替总谐波失真。
2.互调失真
当一个更复杂的信号被削峰时,失真产物发生在(zài)所有输入信号频率的谐波上,以及与输入信号相结合的频率上。如果输入两个音调,频率f1和频率f2,失真成分会发生在(zài)2f1,3f1,2f2,3f2,f2-f1,f1
f2,2f2-f1,2f1-f2等。由于失真产物来自所有输入成分的调制,这种失真称为互调失真,虽然引起失真的机制与谐波失真完全一样。
由于互调失真在(zài)助听器中表现不明显,因而一般不作测量。虽然谐波失真和互调失真主要由削峰产生,但也会由压缩放大(dà)引起,不过产生的失真较小(xiǎo)。
3.失真对言语质量的影响
谐波失真进一步降低了信噪比,导致了言语可懂度的下降。
总谐波失真是衡量助听器音质的重要指标。助听器厂(chǎng)?家一般规定总谐波失真不大(dà)于15%,小(xiǎo)于3%是助听器的理想目标。3%的失真相当于二次谐波分量的能量比基波小(xiǎo)30dB,即使是听力正常人(rén)也较难分辨;10%的失真相当于二次谐波分量比信号声压级小(xiǎo)20dB,听力损失较重者就难以分辨。
由于规定的测量声压级为70dB,因而此时测得的失真数值较小(xiǎo),并不代表助听器在(zài)大(dà)输入声压极时失真也小(xiǎo)。因为当输入信号在(zài)中等及中等以下时,放大(dà)器线(xìnɡ)
放大(dà),这时无(wú)失真产生。当输入信号不太大(dà)时,信号被削峰较少,产生的谐波失真并不大(dà),对言语的理解能力也影响不大(dà)。但当输入信号较大(dà)时,由于削峰程度加大(dà),谐波失真会很大(dà),对言语的理解能力也大(dà)为下降。规定的测量声压级为70dB主要是基于言语交流时听到的声强一般为60~70dB。但是助听器用(yòng)户听自己的声音特别是打(dǎ)电话时,由于声源距离麦克风较近,助听器的输入声强可能有80~90dB,这时助听器的失真就有可能较大(dà)。经常有助听器虽然测出(chū)的失真很小(xiǎo),但听起来却声音沙哑,就是这个原因。因此衡量助听器的音质好坏,不能只看输入70dB声压级时的失真。
最后,尽管削峰是在(zài)放大(dà)器的(xìnɡ)
能中讨论的,但助听器授话器也可以对信号产生削峰。这主要是由于受到授话器功率的限制。