最全的频谱分析仪基础知识

果3kHz滤波器的形状因数是15:1，于是滤波器下降60dB的带宽是45kHz，失真产物将隐藏在测试信号响应的裙边下。如果换接到另外一个窄带滤波器（如1kHz滤波器），60dB带宽15kHz，失真产物是容易被观察到的（因为60dB带宽的一半是7.5kHz，它小于边带的间隔）。因此，对于本测量所需的分辨带宽应不大于1kHz(<>

滤波器形状系数（shape factors)的范围：

模拟滤波器：15:1或11:1

数字滤波器：5:1

以上分析的结论：

频谱分析仪矩形系数越小，其对不等幅信号的频率分辨率越高。

相位噪声

影响分辨率的另一个因素是频谱分析仪本地振荡器的频率稳定度。

剩余调频使显示的信号模糊不清，以致在规定的剩余调频之内的两个信号不能分辨出来一个频谱分析仪的分辨带宽不可能如此窄，以致能够观察到它自身的不稳定度。如果它能够这样做，那么我们将不能够区分出频谱分析仪和输入信号的剩余调频（Residual FM), 。

这就意味着，频谱分析仪的剩余调频决定了可允许的最小分辨带宽。同样，它决定了等幅信号的最小间隔。本测量所要求的剩余调频是不大于1kHz（<=1khz>

锁相本振作为参考源可提高剩余调频指标，也降低了最小可允许的分辨带宽。高性能的频谱分析仪价格比较贵，因为它采用高性能锁相本振源，具有较低的剩余调频和较小的最小分辨带宽。

作为在信号频谱显示的噪声边带来源于本振的频率不稳定性，这个噪声可能掩盖近端（靠近载波）低电平信号。换句话说，只考虑带宽和形状因数，我们可能会看到它。但是频谱分析仪内部本振的相位噪声将叠加在输入信号上，这些噪声边带影响了近端低电平信号的分辨率。

测量的例子：

要求测量的信号：

偏离载波10kHz处1kHz频率带宽内噪声边带功率<><=-80dbc hz,="">

图8  频谱分析仪本振相位噪声对测量的影响

灵敏度

频谱分析仪在不加任何信号时会显示噪声电平，由于频谱分析仪自身产生的噪声，其大部分来自中频放大器的第一级。  

频谱分析仪的灵敏度定义为它所显示的平均噪声电平（DANL），这项指标关系到仪表对弱信号的检测能力。若一信号的电平等于显示的平均噪声电平，它将以近似3dB突起显示在平均噪声电平之上，这一信号被认为是最小的可测量信号电平，但是如果不用视频滤波器平均噪声，总是不能看到这一现象的。

频谱分析仪的灵敏度定义为在一定的分辨带宽下显示的平均噪声电平。"平均"意味着噪声信号的幅度随时间和频率都是随机变化的，要对噪声功率进行定量测试，只能得到其平均值。

频谱分析仪表的灵敏度是仪表的重要指标，

频谱分析仪灵敏度与其RBW；VBW；衰减器设值有关。

图9  频谱分析仪测试灵敏度

从不同方面可以反映频谱分析仪表内部噪声对测试的影响。

1、当输入信号功率电平小于仪表噪声电平时，该信号不会被显示，仪表对该小信号没有测试能力。

2、当输入信号幅度大于仪表噪声时，仪表噪声会叠加在输入信号上，既最终显示信号电平为输入信号电平和仪表噪声的功率和。

当被测试信号功率比仪表内部噪声功率大10~20dB 以上,频谱分析仪内部噪声的影响可忽略不计。

前面明确了频谱仪产生噪声的原因和噪声对仪表测试的影响，下面分析以下仪表设置会影响的噪声电平的因素。

影响频率谱分析仪噪声电平因素1：输入衰减设置。

衰减器衰减量每增加10dB, 频谱仪显示噪声电平提高10dB。

衰减器设值影响频谱仪灵敏度的分析：

输入信号的电平不随衰减增加而下降，这是因为当衰减降低加到检波器的信号电平时，而中放（IF）增益同时增加10dB来补偿这个损失，其结果使仪表显示的信号幅度保持不变。但是，噪声信号只会受到放大器的影响很大，其电平被放大，增加了10dB。

既然内部噪声主要由中放第一级产生，因而输入衰减器不影响内部噪声电平。但是，输入衰减器影响到混频器的信号电平，并降低信噪比。

提高频谱仪表灵敏度的方法1：

用尽可能小的输入衰减以得到最好的灵敏度。

仪表内部产生的噪声是宽带白色噪声。即它在整个频率范围内的电平是平坦的随机噪声，与分辨带宽滤波器相比它的频带是宽的。因此，分辨带宽滤波器只通过一小部分噪声能量到包络检波器。如果分辨带宽增加（或减少）10倍，则增加（或减少）10倍的噪声能量到达检波器，并且显示的平均噪声电平将增加（或减少）10dB.

显示的噪声电平和分辨带宽RBW之间的关系是：

噪声电平变化（dB）=10log（