En ideal, rent sinusformad signal består bara av sin grundton, som också kallas 1:a harmoniska. Så fort en signal inte längre är sinusformad, även om den bara avviker lite, innehåller den heltalsmultiplar av sin grundsvängning, som också kallas övertoner. Här är det viktigt att skilja mellan begreppen övertoner och harmoniska.
Figur UPPGRADERING-11.2.1 och tabell UPPGRADERING-11.2.2 visar sambandet mellan övertoner och harmoniska, som man bara behöver lära sig en gång. Den 1:a övertonen motsvarar den 2:a harmoniska av grundsvängningen och ligger på dubbla grundfrekvensen. Den 2:a övertonen motsvarar den 3:e harmoniska och ligger på tredubbla grundfrekvensen. Enligt denna princip utgår alla harmoniska och övertoner från grundtonen och numreras med ett ordningstal $N$.
| Multipel av grundfrekvensen | Harmonisk | Överton |
|---|---|---|
| $f_0$ | 1 | ~ |
| $2 \cdot f_0$ | 2 | 1 |
| $3 \cdot f_0$ | 3 | 2 |
| $4 \cdot f_0$ | 4 | 3 |
Beroende på typen av förvrängning av en signal uppstår relativt sett fler jämna eller udda övertoner i dess frekvensspektrum. Fyrkantsformade signaler, som till exempel uppstår när förstärkarsteg överstyrs (topparna i amplituden begränsas och plattas till), innehåller udda harmoniska, det vill säga jämna övertoner.
Här kan du undersöka Fourierapproximationen av en symmetrisk fyrkantsignal med ett valbart antal udda övertoner. Reglagen tillåter värden från 1 till 500.
| Övertoner $N$: |
Vid språngställena visar Fourier-approximationen det så kallade Gibbs fenomen: även med mycket många harmoniska finns en liten över- och underskjutning kvar där.
Sågtandsformade signaler innehåller övervägande jämna harmoniska, det vill säga udda övertoner.
Är en signals grundfrekvens känd får man frekvensen för den $N$:e harmoniska genom att multiplicera grundfrekvensen med ordningstalet $N$:
$$f_N = N \cdot f_0$$För den $N$:e övertonen gäller däremot:
$$f_\mathrm{överton,N} = (N+1)\cdot f_0$$Även om en signal på oscilloskopet först verkar sinusformad kan den ändå innehålla märkbara övertonsandelar (dvs. harmoniska av grundtonen). För att kunna bedöma en signals övertonsinnehåll både kvantitativt och kvalitativt behöver man en spektrumanalysator, som kan visa signalen i frekvensdomänen (frequency domain) och där visa amplitudvärdena för de enskilda övertonerna logaritmiskt, så att deras andelar av totalsignalen går att mäta.
