频率响应

频率响应是 指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关 联的变化关系称为频率响应。也是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内信号的变化量称为频率响应，也叫频率特性。在额定的频率 范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数（dB）来表示其不均匀度。频率响应在电能质量概念中通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。

系统对正弦信号的稳态响应特性。稳态是系统的运动在过渡过程结束后的状态。系统的频率响应由幅 频特性和相频特性组成。幅频特性表示增益的增减同信号频率的关系；相频特性表示不同信号频率下的相位畸变关系。根据频率响应可以比较直观地评价系统复现信 号的能力和过滤噪声的特性。在控制理论中，根据频率响应可以比较方便地分析系统的稳定性和其他运动特性。频率响应的概念在系统设计中也很重要。引入适当形 式的校正装置（见控制系统校正方法）可以调整频率响应的特性，使系统的性能得到改善。建立在频率响应基础上的分析和设计方法，称为频率响应法。它是经典控 制理论的基本方法之一。

在控制工程中 又称为频率特性它是系统对不同频率的正弦信号的稳态响应特性

确认频率响应的方法

分析法

基于物理机理的理论计算方法，只适用于系统结构组成易于确定的情况。在系统的结构组成给定后，运用相应的物理定律，通过推导和计算即可定出系统的频率响应。分析的正确程度取决于对系统结构了解的精确程度。对于复杂系统，分析法的计算工作量很大。

实验法

采用仪表直接量测的方法，可用于系统结构难以确定的情况。常用的实验方式是以正弦信号作为试验 信号，在所考察的频率范围内选择若干个频率值，分别测量各个频率下输入和稳态输出正弦信号的振幅和相角值。输出与输入的振幅比值随频率的变化特性是幅频特 性，输出与输入的相角差值随频率的变化特性是相频特性。

频率响应图

在采用频率响应法分析和设计控制系统时，常以频率响应的曲线图作为研究问题的出发点。频率响应图的主要形式有奈奎斯特图、波特图和尼克尔斯图。

奈奎斯特图

又称极坐标图。它是当频率ω由零变化到无穷大时，表示在 极坐标上的频率响应 G（jω）的幅值 |G(jω)|与相角∠G（jω）的一条关系曲线 (图1）。极坐标图的优点是，频率响应曲线上能显示出频率ω的分布情况。为了绘制极坐标图，必须对选定的每个ω 值计算出相应的G（jω）的幅 值|G(jω)|和相角∠G（jω）；由|G(jω)|和∠G（jω）可构成极坐标图上的一个矢量G（jω）。奈奎斯特图就是当ω由零变化到无穷大时矢量 G（jω）终端扫描得到的一条轨迹。

波特图

又称对数坐标图。波特图由频率响应G（jω）的对数幅值特性图和相角特性图组成（图2）。在对 数幅值特性图中,频率轴采用对数分度;幅值轴取为20log|G(jω)|，单位为分贝(dB),采用线性分度。在相角特性图中，频率轴也采用对数分度； 角度轴是线性分度，单位为度。波特图的优点是可将幅值相乘转化为对数幅值相加，而且在只需要频率响应的粗略信息时常可归结为绘制由直线段组成的渐近特性 线，作图非常简便。如果需要精确曲线，则可在渐近线的基础上进行修正，绘制也比较简单。

尼科尔斯图

又称对数幅相图。它是在直角坐标上以频率ω为参量表示的对数幅值 20 log|G(jω)|与相角∠G（jω）的一种关系图(图3)。对数幅相图很容易根据波德图上的对数幅值特性和相角特性来绘制。尼科尔斯图的优点是能较容易地确定控制系统的相对稳定性。