1频率响应
频率响应示意图
系统对正弦波信号的稳态响应特性。 稳态是指系统运动在过渡过程结束后的状态。 系统的频率响应由振幅特性和相位特性组成。 振幅特性表示增益增减与信号频率的关系； 相位特性表示不同信号频率中的相位失真的关系。 从频率响应可以比较直观地评估系统再现信号的能力和噪声滤波特性。 在控制理论中，可以基于频率响应比较容易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。 通过引入适当形式的校准装置(参见控制系统的校准方法)，可以调整频率响应的特性，改善系统性能。 基于频率响应的分析和设计方法称为频率响应法。 这是经典控制理论的基本方法之一。
控制工程中也称为频率特性，是系统对不同频率正弦波信号的稳态响应特性。
2决定方法
分析法
频率响应
基于物理机制的理论计算方法仅适用于系统结构组成容易确定的情况。 给定系统结构后，利用适当的物理规律，通过推导和计算可以确定系统的频率响应。 分析的正确性取决于系统结构的正确性。 在复杂系统中，分析法的计算工作量很大。
实验法
在直接测量仪表的方法中，难以了解系统结构的情况下可以使用。 典型的实验方式是以正弦信号为测试信号，在所考察的频率范围内选择几个频率值，分别测量各频率下输入和稳态输出正弦信号的幅值和相角值。 输出相对于输入的振幅比随频率的变化特性为振幅特性，输出相对于输入的相位角差随频率的变化特性为相位特性。
3响应图
在采用频率响应法分析设计控制系统时，往往以频率响应图作为研究问题的出发点。 频率响应图的主要形式为yjfdcc图、波特图、尼科尔斯茨。 [1]
yjfdcc图
也称为极坐标映射。 这是表示频率从零变化为无限大时，极坐标上频率响应g(j)的振幅|g ) j) |与相角g ) j)的关系的曲线(图1 )。 极坐标图的优点在于可表示频率在频率响应曲线内的分布。 要创建极坐标映射，必须计算与每个选定值对应的g(j)的振幅|g ) j)和相位角g ) j)。 |g(j)和g ) j)可以构成极坐标图上的一个矢量g ) j)。 yjfdcc图是从零变化到无限大时，扫描向量g(j)的末端得到的轨迹。
波特图
频率响应-图2
也称为对数图。 波特图由频率响应g(j)的对数振幅特性图和相位角特性图组成(图2 )。 在对数幅频特性图中，频率轴采用对数刻度； 振幅轴为20log|g(j)，单位为分贝(dB )，采用线性索引。 在相位角特性图中，频率轴也采用对数刻度； 角度轴是线性标尺，单位为度。 波特图的优点是可以将振幅相乘后变换为对数振幅进行加法运算。 另外，在只需要频率响应的大致信息中，常常可以归结为绘制由直线段构成的渐近特性线，作图非常简单。 如果需要准确的曲线，可以根据渐近线进行修正，绘制也很简单。
尼科尔斯茨
也称为对数幅相图。 图3是在直角坐标系上以频率为参数表示的对数振幅20log|g(j)与相位角g ) j)的关系图。 对数振幅图可以根据波德图上的对数振幅特性和相位角特性很容易地制作出来。 Nicoster的优点是可以很容易地确定控制系统的相对稳定性。
4性能
系统的过渡过程与频率响应有确定的关系，可以用数学方法求出。 但是，除了一阶和二阶系统，这样做需要很多时间，大多数情况下，实际上意义不大。 常用的方法是根据频率响应的特征量直接估计系统过渡过程的性能。 频率响应的主要特征量是增益容限和相位角容限、谐振峰值和谐振频率、带宽和截止频率。
增益容限和相位角容限
提供控制系统是否稳定、有多少稳定余量的信息。
谐振峰值Mr和谐振频率r
Mr和r被规定为与振幅特性|g(j)最大值对应的频率值(图4 )。 在具有一对共轭复主导极(见根轨迹法)的高阶线性定常系统中，当Mr值在(1.0(1.4 ) M0的范围内时，可以获得比较好的瞬态过程性能。 在此，M0为=0时的频率响应的振幅。 r的大小表示过渡过程的快速性，r的值越大，系统单位阶跃输出响应的快速性越好。
带宽和截止频率
截止频率c被确定为振幅特性|g(j)达到0.7M0并继续下降时的临界频率(图4 )。 相应的频率范围0c称为带宽。 截止频率是指具有过滤高于c频率的信号成分的功能，低于c频率的信号成分可以直接通过或稍微衰减。 从再现输入信号的角度来看，经常要求带宽较大，它对应着较小的上升时间和较快的响应速度。 但是，从抑制高频噪声的角度来看，带宽不要太大。 因此，确定带宽需要全面考虑。
5个范围
频率响应和方向性图
频率范围是音响系统可以播放的最低有效播放频率和最高有效播放频率之间的范围。 频率响应是指将恒压输出的音频信号连接到系统时，扬声器发出的声压随频率的变化而增大或衰减，相位随频率变化的现象。 这种声压、相位和频率之间的相关变化关系(变化量)称为频率响应，称为单位分贝(dB )。 频率范围和频率响应两个概念可不区分，称之为频率响应。
音响系统的频率特性是以分贝刻度的纵轴表示功率，以对数刻度的横轴表示频率
的频率响应曲线来描述。当声音功率比正常功率低3dB时，这个功率点称为频率响应的高频截止点和低频截止点。高频截止点与低频截止点之间的频率，即为该设备的频率响应；声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”，合称“频率特性”。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性能和价位有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。从理论上讲，20～20000Hz的频率响应足够了。低于20Hz的声音，虽听不到但人的其它感觉器官却能觉察，也就是能感觉到所谓的低音力度，因此为了完美地播放各种乐器和语言信号，放大器要实现高保真目标，才能将音调的各次谐波均重放出来。所以应将放大器的频带扩展，下限延伸到20Hz以下，上限应提高到20000Hz以上。对于信号源(收音头、录音座和激光唱机等)频率响应的表示方法有所不同。例如欧洲广播联盟规定的调频立体声广播的频率响应为40～15000Hz时十/—2dB，国际电工委员会对录音座规定的频率响应最低指标：40～12500Hz时十/—2．5十/—4．5dB(普通带)，实际能达到的指标都明显高于此数值。CD机的频率响应上限为20000Hz，低频端可做到很低，只有几个赫兹，这是CD机放音质量好的原因之一。
6放大电路
由于放大器件(双极结型三极管或场效应三极管)本身具有极间电容，此外，放大电路中有时存在电抗性元件，所以，当放大电路输入不同频率的正弦波信号时，电路的放大倍数将有所不同，而成为频率的函数。这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。
7、滤波器电路
滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。 滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
8、测量仪器