频谱分Ψ析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等々电路系统的某些参数，是种多用途的电子测量◥仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示∑ 波器、分析示波器、谐波分析器、频率性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方〖式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用¤数字电路和微处理器，具有存储和运算功能;配置标准接口，就容易构成自动测试系统。
概述
频谱分析系统主要的功能是在频域里显示输入信⌒ 号的频谱性。频谱分析仪依信号处理方式的不同，般∑有两种类型;即时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫描调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即时频率分析仪的功能为在〗同瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率∮信号而
频谱分析仪
频谱分析仪
有相对应的☆滤波器与检知器(Detector)，再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上行显示，其◥优点是能显示周期性杂散波(Periodic Random Waves)的瞬间反应，其缺点是¤价昂且性能受限于频宽范围，滤波器的数目与大的多工交换时间(Switching Time).常用的频谱分析仪是扫描调谐频谱分析仪，其基本结构类○似外差式接收器，工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器，可ω调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入≡信号混波降频后的中频信号(IF)再放大，滤波与检波传送到CRT的〗垂直方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的√对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号↑的分辨与量测，低的RBW将滤除较频率↑的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值■与设定的RBW密切相关，较的RBW固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂√讯底层值(Noise Floor)，降低量测灵敏▓度，对於侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的♂RBW宽度是正确使用「频谱分析仪重要的概念。
般维修者不使用，是他的∩价格较，二是操作较为复杂。需要配合信号发生器。但使用起来ㄨ很方便的可以查找故障
、
发展
简介
频谱分析仪是对无线电信号行测量的◤必备手段，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具。因此，应用十分※广泛，被称为工程师的射频用表。
传统产品
传统的频谱分析▓仪的前端电路是定带宽内可调谐的接收机，输入信号经变频器变频后由低通滤器输出，滤波输出作为垂ぷ直分量，频率作为水平分量，在示波器屏幕上绘▆出坐标图，就是输入☆信号的频谱图。由于变频器可
频谱分析仪
频谱分析仪
以达到很宽的频率■，例如30Hz-30GHz，与外部混频器配合，可扩展到100GHz以上，频谱分析仪是频率覆盖宽的测量仪器之。无论测量连】续信号或调制信号，频谱分析仪都是很理想的测量工具。但是，传统的频谱分析仪也有明显的缺点，它只能测量频率的幅度◥，缺少相位信息，因此属于标量仪器而不是矢量仪器「。
现代产品
基于快速傅里→叶变换(FFT)的现代频谱分析仪，通过傅里叶运算将被测ㄨ信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的结果。这种新型」的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
在这种频◤谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和分辨率，对信号行数据采集时 ADC的取样率少等于输入信号频率的⌒两倍，亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析▲仪需要ADC有200MS/S的取样率。
半导体工艺水平可制成分辨率8位和取♂样率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取样率800MS/S的ADC，亦即，原理上仪器●可达到2GHz的带宽，为了扩展频率上限█，可在ADC前端增加下变频器，本振采用数√字调谐振荡器。这种混合式的频谱分析仪可扩展╲到几GHz以下的『频段使用。
FFT的性能用取样点数和取样率来表征，例如用100KS/S的取样◎率对输入信号取样1024点，则输入频率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取样点数□为2048点，则分辨率提到25Hz。由此可知，输人频率取决于取样率，分辨率取决于取样点数。FFT运算时间与取样，点数成对数关◥系，频谱分析仪需要频率、分辨率和速运算时，要选用★速的FFT硬件，或者相应的数字信号处理器(DSP)芯片。例如，10MHz输入♀频率的1024点的运算时间80μs，而10KHz的1024点的运算时间变为64ms,1KHz的1024点的运算时间增加至＠640ms。当运算时间过200ms时，屏幕的反应变慢，不适于眼睛□ 的观察，补救办法是减少取样点数，使运ξ算时间降低至200ms以下
分类
频谱分析仪分为实时分析式和扫频式两类。前者能在被测信号发生的实际时间内取得所需要的全部频谱信息∮并行分析和显示分析结果;后者需通过多次取样过程来成々重复信息分析。实时式频谱分析仪主要用于非重复性、持续期很短的信号分析。非实时式◣频谱分析仪主要用于从声频直到亚毫米波段的某段连续射频信号和周期信号的分析。
工作原理
频谱←分析仪的工作原理
频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器，面板上布建许多功能控制按键，作为系统功能之ㄨ调整与控制，实时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫瞄ζ 调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。实时频率分析仪的功能为在同瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的】频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector)，再经由同步的多任务♀扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上，其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限々于频宽范围、滤波
频谱分析仪
器的数目与大的多任务交换时间(Switching Time)。
常用的频谱分析仪是扫瞄调Ψ谐频谱分析仪，可调变的本地振荡器经与CRT 同步的扫瞄产生器◥产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT 的垂直◤方向板，因此在CRT 的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系，信号流程架构如图1.3 所示。
影响信号反应的重要部份为滤波器频宽，滤波器之性为斯滤波器(Gaussian-Shaped Filter)，影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW，Resolution Bandwidth)。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的⊙分辨出来的低频宽差异，两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW，此时该两信号将重叠，难以分辨，较低的RBW 固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的RBW 将滤除较频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真〇值与设定的RBW 密切相关，较的RBW 固然有助于宽带带信号的侦测，将增加噪声底层值(Noise Floor)，降低★量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW 宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
另外的视频频宽(VBW，Video Bandwidth)代表单』信号显示在屏幕所需的低频宽。如前所说明，量测信号№时，视频频宽过与不及均非适宜，都将成量测的困扰，如何调整必须加以了解。通常RBW 的频宽大▼于等于VBW，调整RBW 而信号振幅并无产生明显的变化，此时之RBW 频←宽即可加以采用。量测RF 视频载波时，信号〖经设备内部的混波器降频后再加以放大、滤波(RBW 决定)及检波显示等＠ 流程，若扫描太快，RBW 滤波器▅将无法全充电到信号的振幅峰值，因此必须维持足够的扫描时间，而RBW 的宽度与扫描时间呈互动关系，RBW 较大，扫描时间也较∏快，反之亦然，RBW 适当宽度的选择因而显现其重要性。较宽的RBW 较能充分地反应输入信号的▲波形与振幅，但较低的RBW 将能区别不同频率的信号。例如使用于6MHz 频宽视讯㊣频道的量测，经验得知，RBW 为300kHz 与3MHz 时，载波振幅峰值并不产生显著变化，量测6MHz的视频信号通常选用300kHz 的RBW 以ζ降低噪声。天线信号量测时，频谱分析仪的▽展频(Span)使用100MHz，获得较宽广的信号频谱需求，RBW使用3MHz。这些的量测参数并非成不变，将会依现场状况』及过去量测的经验加以调整。
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