對(duì)于通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，諧波失真信號(hào)表現(xiàn)為通信頻帶中的干擾信號(hào)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的信噪比下降，嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的容量和質(zhì)量，因此快速精確的測(cè)量諧波失真顯得非常重要。

諧波失真產(chǎn)物屬于一種可預(yù)見(jiàn)性的失真，它們直接與輸入信號(hào)的頻率相關(guān)。在實(shí)際測(cè)量中，通常使用頻譜分析儀來(lái)測(cè)量信號(hào)的總諧波失真（Total Harmonic Distortion，簡(jiǎn)稱THD），并以此作為諧波失真程度的評(píng)估依據(jù)。

方法一：利用掃頻分析功能手動(dòng)測(cè)量分析

利用頻譜分析儀測(cè)量信號(hào)的諧波失真時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次手動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率、分辨率帶寬、掃描時(shí)間、頻寬等儀器測(cè)量參數(shù)，并利用標(biāo)記讀出各次諧波的幅度值，然后根據(jù)諧波失真計(jì)算公式手動(dòng)計(jì)算總諧波失真值。圖1為使用4051信號(hào)/頻譜分析儀測(cè)量基頻為500MHz的各次諧波的情況，標(biāo)記報(bào)表中給出了基頻、二次諧波和三次諧波的頻率和幅度。

圖1 掃頻分析功能手動(dòng)測(cè)量諧波

根據(jù)標(biāo)記報(bào)表我們可以方便的測(cè)量出各次諧波與基頻信號(hào)之間的幅度差，以dB來(lái)表示。由于頻譜分析儀通常顯示對(duì)數(shù)功率（單位dBm），因此在計(jì)算總諧波失真時(shí)，需要將相應(yīng)的幅度量轉(zhuǎn)換成電壓。為了方便計(jì)算，根據(jù)如下推導(dǎo)公式（1）可快速計(jì)算總諧波失真。

因此，利用圖1方法手動(dòng)計(jì)算得到的信號(hào)總諧波失真結(jié)果為3.679%。

方法二：利用諧波失真測(cè)量功能快速自動(dòng)測(cè)量

4051信號(hào)/頻譜分析儀內(nèi)置了諧波失真測(cè)量功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波分量及總諧波失真的一鍵式自動(dòng)測(cè)量，并給出軌跡和測(cè)量結(jié)果報(bào)表。該功能位于頻譜分析測(cè)量模式下，為用戶提供了自動(dòng)搜索基頻和范圍列表編輯兩種測(cè)量方式。這兩種測(cè)量方式是互斥的，默認(rèn)采用自動(dòng)搜索基頻的測(cè)量方式，當(dāng)諧波編輯列表打開(kāi)時(shí)，儀器將按照列表的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。在自動(dòng)搜索基頻的測(cè)量方式中，儀器執(zhí)行全頻寬范圍內(nèi)的基頻信號(hào)自動(dòng)搜索功能，并在零頻寬下對(duì)基頻和諧波分別進(jìn)行測(cè)量。具體地說(shuō)，對(duì)于每個(gè)被測(cè)的諧波分量，中心頻率將設(shè)置為搜索基頻的整數(shù)倍，并且執(zhí)行一次零頻寬掃描，幅度由測(cè)量數(shù)據(jù)的功率平均計(jì)算得到。測(cè)量完指定數(shù)目的諧波和幅度之后，總諧波失真測(cè)量結(jié)果將自動(dòng)計(jì)算并顯示在數(shù)據(jù)報(bào)表窗口。圖2為使用諧波失真測(cè)量功能自動(dòng)測(cè)量得到的顯示界面，數(shù)據(jù)報(bào)表窗口中順序列出了基頻與諧波分量的頻率和幅度，并給出了總諧波失真。根據(jù)測(cè)量報(bào)表，假設(shè)系統(tǒng)中只有這兩個(gè)諧波分量的話，總諧波失真為3.67%。該結(jié)果可由公式（1）手動(dòng)計(jì)算驗(yàn)證，報(bào)表中二次諧波與基頻的幅度差為-29.01dB，三次諧波與基頻的幅度差為-40.40dB，則總諧波失真為：

圖2 諧波失真測(cè)量功能一鍵自動(dòng)測(cè)量

由此可見(jiàn)，圖2中諧波失真自動(dòng)測(cè)量的結(jié)果與圖1中手動(dòng)測(cè)量的結(jié)果是相互吻合的。使用諧波失真測(cè)量功能可以實(shí)現(xiàn)快速精確測(cè)量諧波分量及總諧波失真的目的，能有效避免手動(dòng)測(cè)量中的繁瑣操作帶來(lái)的錯(cuò)誤，同時(shí)大大提高了測(cè)量效率。