發射機諧波的測量方法

1. 諧波測試儀器的工作原理

諧波測試儀Mavowatt 230

1、根據法國數學家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。因此將測量得到電流、電壓等模擬信號轉換為數字信號，再進行傅立葉分解，即可得到各階次諧波大小、畸變率、相位等數據。

2、如圖Mavowatt系列，這款產品電壓諧波可以測到127次，電流諧波63次，在諧波測試儀中算比較高的。

3、功率分析儀也可以測諧波，LMG671最高可以到2000次。

2. 頻譜分析儀如何測試二次諧波

設置中心頻率為載波頻率，設置合適的Span、RBW和參考電平，打開峰值marker，打開marker增量功能（個別頻譜儀需要將參考marker固定），再設置中心頻率至二次諧波頻率，打開峰值marker，讀marker增量讀數即為二次諧波失真值。若看不到二次諧波，可能被本底雜訊淹沒，需要調小RBW值，降低參考電平並減小輸入衰減值，從而降低本底雜訊，使諧波顯現。

3. 頻譜分析儀測量諧波時,都出現了哪些頻譜分量

無線電工程應用不僅要對射頻信號的諧波進行測量，有時還要確定音頻信號的總諧波失真(THD)。射頻信號可能是已調信號或連續波信號。這些信號可以由有漂移的壓控振盪器(VCO)或穩定的鎖相振盪器或合成器產生。現代頻譜分析儀能利用本文中所述方法來進行這些測量。本文還將討論如何斷定在分析設備或被測器件(DUT)中是否產生諧波、對不同類型信號的最佳測量方法以及對數平均、電壓單位和均方根值(ms)計算的利用。
我們這里所處理的所有信號均假定為周期信號，亦即它們的電壓隨時間的變化特性是重復的。傅里葉變換分析可以將任何重復信號表示為若干正弦波之和。按一定目的產生的頻率最低的正弦波稱為基頻信號。其它正弦波則稱為諧波信號。可以利用頻譜分析儀來測量基頻信號及其諧波信號的幅度。
諧波常常是人們不希望存在的。在無線電發射機中，它們可能幹擾射頻頻譜的其它用戶。例如，在外差接收機的本振(LO)中，諧波可能產生寄生信號。因此，通常應對它們進行監控並將其減小到最低限度。
利用頻譜分析儀對信號進行測量時，分析儀的電路也會引入其自身的某種失真。為了進行精確測量，用戶需要了解所測得的失真究竟是所考察的信號的一部分還是由於引人分析儀所引起的。
分析儀所產生的失真起因於某些微弱非線性特性(因為它沒有理想線性特性)。因此，可以用表明輸出電壓(O)與輸入電壓(I)之間的關系的泰勒(Taylor)級數來表示頻譜分析儀的信號處理特性：
V0=K1Vi+K2Vi2+K3V3i…………(1)
式中
V0=輸出電壓
Vi=輸入電壓
K1、K2和K3均為常數
利用上面的關系式，可以直接證明：輸入電壓加倍將引起Vi2項增加4倍(6dB)，因而引起對正弦波的二次諧波響應增加4倍。類似類推，三階諧波失真隨輸入電平按三次方規律增加。有兩種方法即依靠技術指標或實驗能斷定分析儀是否對測出的失真有影響。
為了依據分析儀的諧波失真技術指標來判斷其影響，利用對失真量級的了解，將相對於分析儀輸入混頻器上的特定信號以伽給出的那些技術指標變換成針對選擇的輸入電平給出的dBC。圖1示出這個過程的圖解實例。從圖中可以看出，對頻譜分析儀只規定了二階失真和三階失真。而更高階次的失真通常可忽略不計。

與技術指標有關的數據點1:1和2:1鈄率進行予測
請注意，所關注的參數即三階諧波失真不同於已規定的參數三階互調失真(IMD3)。
在未被預選的頻段內，三階諧波失真應比微弱非線性的互調(IM)分量低9.5dB。這個關系可以由將對Vi的Acos(xt)+Bcos(yt)代人上面提到的(4)式，並將IM項如cos[(x-2y)t]與諧波項如cos(3xt)相比較來導出。若前端增益在基頻與三次諧波信號之間變化，則將使IM與所觀察的分析儀產生的諧波電平之間的關系有相同數量的變化。若三次諧波處在預選的頻段內，則它將比規定的IM分量低得多，因為預選濾波器使基頻信號不受前端非線性的影響。
從實驗上判斷分析儀是否會引人失真更加容易。僅僅增大輸入衰減，觀察失真電平是否發生變化即可。如發生了變化，則分析儀對測得的失真有影響。
盡管分析儀對測得的諧波的影響可以僅靠增大輸入衰減來降低，但這會降低信噪比(SNR)，從而限制了分析儀測量低諧波電平的能力。不過，對接近本底雜訊的信號的測量可以通過對數平均方法來改善。
頻譜分析儀可以通過對測量結果取平均來降低測量結果的變化。取平均的一種形式是對分析儀屏幕的若干條數據跡線進行平均。另一種形式是視頻濾波。在完成取平均操作時，重要的是應知道取平均所在的幅度刻度。當視頻濾波或跡線平均是對在對數刻度上顯示的信號完成時，其結果是信號對數的平均。另一種方法是，取平均可以在線性(電壓)刻度上完成。某些分析儀能在功率(有效值電壓)刻度上取平均。基於快速傅里葉變換(FFT)的分析儀通常只能在功率刻度上取平均。
眾所周知，對於上述三種刻度，測得的純雜訊電平是不相同的。其中，對數刻度的雜訊被低估了2.51dB。無疑，對數刻度最適於測量低諧波電平，因為它能給出受本底雜訊影響最小的信號電平。因此，應當使用對數刻度來測量諧波電平，並根據需要減小視頻帶寬或增加取平均數。
現實中並不存在上面所討論的理想重復信號。與理想情況的兩大偏離是漂移和調制。來自未鎖定壓控振盪器(VCO)的漂移信號可能造成測量困難。漂移可能是如此之大，以致為了測量某個諧波而必須對可能的整個頻率范圍掃描，並利用峰值檢波器來測量諧波電平。對於頻率的這種高變化性，取平均可能引起誤差而不宜採用。此外，峰值檢波特別適於檢測雜訊，所以，當用這種掃描——峰值檢波方法進行測量時，分析儀的測量范圍會受到損害。盡管如此，這類解決方案仍十分有用而被用於某些頻譜分析儀中，如安捷倫科技公司的8560E系列，該系列頻譜分析儀配備有該公司的85672A寄生響應測量應用程序。
已調信號也是一個測量難題。當信號被調制時，其譜寬增加。因此，必須使用足夠寬的分辨帶寬來對信號中的所有能量起響應。使用寬的帶寬將增大本底雜訊，從而減小可利用的動態范圍。採用頻率調制(FM)、脈沖調制(PM)和普通數字調制格式的信號譜寬與諧波數成正比增大，因此，建議針對諧波數來增大分辨帶寬。
已調信號幾乎總是鎖相信號。因此，一種可能的解決方案是利用頻率計數器仔細測量基頻頻率。然後，利用頻譜分析儀的零頻率間隔分析功能在預計的諧波上尋找所有諧波信號。零頻率間隔分析(分析儀不進行掃描的工作方式)是最佳分析方式，因為它對所有掃描數據而不僅是峰值幅度進行平均。安捷倫科技公司的ESA系列頻譜分析儀(圖2)採用了零頻率間隔的計數和平均解決方案，並具有按比例變化的分辨帶寬。盡管這種解決方案不及掃描峰值檢波解決方案完善，但它能很快取得離散很小的結果，且適於用調制源進行工作。

(dBc)和計算出的總諧波失真(THD)結果的數據表
所有諧波的幅度之和是音頻產品中常用的一個品質因數。它也稱為總諧波失真(THD)。總諧波失真是以功率相加而不是以電壓相加為依據的。THD的定義為：
THD=100%×(nmaxn=2×E2n)0.5/Ef(2)
式中:
En=n次諧波電壓
Ef=基頻電壓
nmax=被考察的最高諧波次數(在許多情況下，nmax限定到10。在另一些情況下，nmax是不超過20kHz的最高次諧波，即音頻范圍的上限)
上面討論了可能進行平均的三種刻度即電壓、對數或功率。應當注意THD測量結果與這幾種刻度之間的關系。數據最好是按對數刻度進行採集和平均。THD的計算是按平方和的平方根(RSS)進行計算的，它與RMS或功率計算相關。但是，結果是由電壓算出的，而百分比指的則是電壓百分比。
總之，射頻和音頻諧波以及THD可以利用所述方法由頻譜分析儀進行測量。在某些頻諧分析儀中，為了加快測量速度，這些測量的實施已實現了自動化。

4. 大神，請問如何用示波器測諧波呢

利用示波器所做的任何測量，都是歸結為對電壓的測量。示波器可以測量各種波形的電壓幅度，既可以測量直流電壓和正弦電壓，又可以測量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測量一個脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測量儀器都不能比擬的。

1、直接測量法

所謂直接測量法，就是直接從屏幕上量出被測電壓波形的高度，然後換算成電壓值。定量測試電壓時，一般把Y軸靈敏度開關的微調旋鈕轉至「校準」位置上，這樣，就可以從「V/div」的指示值和被測信號佔取的縱軸坐標值直接計算被測電壓值。所以，直接測量法又稱為標尺法。

（1）交流電壓的測量

將Y軸輸入耦合開關置於「AC」位置，顯示出輸入波形的交流成分。如交流信號的頻率很低時，則應將Y軸輸入耦合開關置於「DC」位置。

將被測波形移至示波管屏幕的中心位置，用「V/div」開關將被測波形控制在屏幕有效工作面積的范圍內，按坐標刻度片的分度讀取整個波形所佔Y軸方向的度數H，則被測電壓的峰-峰值VP-P可等於「V/div」開關指示值與H的乘積。如果使用探頭測量時，應把探頭的衰減量計算在內，即把上述計算數值乘10。

例如示波器的Y軸靈敏度開關「V/div」位於0.2檔級，被測波形佔Y軸的坐標幅度H為5div，則此信號電壓的峰-峰值為1V。如是經探頭測量，仍指示上述數值，則被測信號電壓的峰-峰值就為10V。

（2）直流電壓的測量

將Y軸輸入耦合開關置於「地」位置，觸發方式開關置「自動」位置，使屏幕顯示一水平掃描線，此掃描線便為零電平線。

將Y軸輸入耦合開關置「DC」位置，加入被測電壓，此時，掃描線在Y軸方向產生跳變位移H，被測電壓即為「V/div」開關指示值與H的乘積。

直接測量法簡單易行，但誤差較大。產生誤差的因素有讀數誤差、視差和示波器的系統誤差（衰減器、偏轉系統、示波管邊緣效應）等。

2、比較測量法

比較測量法就是用一已知的標准電壓波形與被測電壓波形進行比較求得被測電壓值。

將被測電壓Vx輸入示波器的Y軸通道，調節Y軸靈敏度選擇開關「V/div」及其微調旋鈕，使熒光屏顯示出便於測量的高度Hx並做好記錄，且「V/div」開關及微調旋鈕位置保持不變。

去掉被測電壓，把一個已知的可調標准電壓Vs輸入Y軸，調節標准電壓的輸出幅度，使它顯示與被測電壓相同的幅度。此時，標准電壓的輸出幅度等於被測電壓的幅度。比較法測量電壓可避免垂直系統引起和誤差，因而提高了測量精度。

(4)發射機諧波的測量方法擴展閱讀

危害

1)對旋轉的發電機、電動機而言，由於諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉子迴路及鐵心中產生附加損耗，從而降低發電、輸電及用電設備的效率。更為嚴重的是，諧波振盪容易使汽輪發電機產生振盪力矩，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產生疲勞破壞。

2)諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導致電機、變壓器、電容器等電氣設備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應力增大。

諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以電機、變壓器在嚴重的諧波負載下將產生局部過熱、振動和雜訊增大、溫升增加，從而加速絕緣老化、縮短變壓器等電氣設備的使用壽命、浪費日趨寶貴的能源、降低供電可靠性。

3)由於電機、變壓器、電力電容器、電纜等負載處於經常的變動之中，極易與電網中含有的大量諧波源構成串聯或並聯的諧振條件，形成諧波振盪，產生過電壓或過電流，危及電機、變壓器等負載及電力系統的安全運行，引發輸配電事故的發生。

4)電網諧波將使測量儀表、計量裝置產生誤差，達不到正確指示及計量。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的開斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發生短路，甚至斷路器爆炸。

5)另外，由於諧波的存在，易使電網的各類保護及自動裝置產生誤動或拒動以及在通信系統內產生聲頻干擾，嚴重時將威脅通信設備及人身安全等。

參考資料來源：網路-示波器

參考資料來源：網路-諧波

5. 示波器諧波分析的測試步驟是什麼呢

一般在示波器math功能裡面，有個FFT分析，可以分析波形的頻域信息。

6. 如何測量諧波的頻率

可以用示波器測量信號在進行FFT運算，找到需要計算的N次諧波位置即可算出頻率

如下圖紅色直方圖就是對示波器的校準方波進行FFT（快速傅里葉變換）以後的樣子。從紅色直方圖中可以看出，頻率為0Hz的信號成分電壓為0，代表該信號不含有直流成分。而第一根紅線就是該信號的基波，其頻率為1KHZ，幅值為896.6mV。通過X軸游標X1和X2的差值，我們發現第五條直線的頻率為9KHz，是基波的9倍，那就是九次諧波。通過Y軸游標Y1和Y2的差值，我們可以得知該次諧波的幅值為104mv。

7. 頻譜分析儀諧波失真的測量方法有哪些

一種是以正弦信號輸入待測設備，然後分析設備響應信號的頻率成分，可以得到諧波失真。另一種更簡單的測量方法是首先利用帶阻濾波器濾除響應信號中的基頻成分，然後直接測量剩餘信號的電壓，將其與原響應信號作比較，就可以得到諧波失真。

8. 諧波含量的處理測量

D1 諧波電壓（或電流）測量應選擇在電網正常供電時可能出現的最小運行方式，且應在諧波
源工作周期中產生的諧波量大的時段內進行（例如：電弧煉鋼爐應在熔化期測量）。
當測量點附近安裝有電容器組時，應在電容器組的各種運行方式下進行測量。
D2 測量的諧波次數一般為第2 到第19 次，根據諧波源的特點或測試分析結果，可以適當
變動諧波次數測量的范圍。
D3 對於負荷變化快的諧波源（例如：煉鋼電弧爐、晶閘管變流設備供電的軋機、電力機車
等），測量的間隔時間不大於2min，測量次數應滿足數理統計的要求，一般不少於30 次。
對於負荷變化慢的諧波源（例如：化工整流器、直流輸電換流站等），測量間隔和持續時
間不作規定。
D4 諧波測量的數據應取測量時段內各相實測量值的95%概率值中最大的一相值，作為判斷
諧波是否超過允許值的依據。
但對負荷變化慢的諧波源，可選五個接近的實測值，取其算術平均值。
註：為了實用方便，實測值的95%概率值可按下述方法近似選取：將實測值按由大到
小次序排列，舍棄前面5%的大值，取剩餘實測值中的最大值。
D5 諧波的測量儀器。
D5.1 儀器的功能應滿足本標准測量要求。
D5.2 為了區別暫態現象和諧波，對負荷變化快的諧波，
每次測量結果可為3s 內所測值的平均值。推薦採用下式計算：
（） U
m
U h hk
k=1
m
= ∑ 1 2
（D1)
式中Uhk——3s 內第k 次測得的h 次諧波的方均根值；
m——3s 內取均勻間隔的測量次數，m≥6。
D5.3 儀器准確度
諧波測量儀的允許誤差見表D1。
表D1 諧波測量儀的允許誤差
等級被測量條件允許誤差
電壓
Uh≥1%UN
Uh<1%UN
5%Uh
0.05%UN
A
電流
Ih≥3%IN
Ih<3%IN
5%Ih
0.15%IN
電壓
Uh≥3%UN
Uh<3%UN
5%
Uh0.15%UN B
電流
Ih≥10%IN
Ih<10%IN
5%Ih
0.50%IN
註：①UN 為標准電壓，Uh 為諧波電壓；IN 為額定電流，Ih 為諧波電流。
②A 級儀器頻率測量范圍為0～2500Hz，用於較精確的測量，儀器的相角測量誤差不大
於±5°或±1°；B 級儀器用於一般測量。
D5.4 儀器有一定的抗電磁干擾能力，便於現場使用。儀器應保證其電源在標稱電壓±15%，
頻率在49～51Hz 范圍內電壓總諧波畸變率不超過8%條件下能正常工作。
D6 對不符合D5.2 條規定的儀器，可用於負荷變化慢的諧波源的測量。如用於負荷變化快
的諧波源的測量，測量條件和次數應分別符合D1 條和D3 條的規定。
D7 在測量的頻率范圍內，儀用互感器、電容式分壓器等諧波感測設備應有良好的頻率特性，
其引入的幅值誤差不應大於5%，相角誤差不大於5°。在沒有確切的頻率響應誤差特性時，
電流互感器和低壓電壓互感器用於2500Hz 及以下頻率的諧波測量；6～110kV 電磁式電壓
互感器可用於1000Hz 及以下頻率測量；電容式電壓互感器不能用於諧波測量。在諧波電壓
測量中，對諧波次數或測量精度有較高需要時，應採用電阻分壓器（UN<1kV=或電容式分
壓器（UN≥1kV）。