频谱分析仪简介

    频谱分析仪是观察和测量信号幅度及信号失真的一种快速方法。其显示结果可以直观反映出输入信号的傅里叶变换的幅度。傅里叶变换将时域信号作为正弦和余弦的集合映射到频域内。信号频谱分析的测量范围及其宽广，超过了140dB。这些能力使频谱分析仪成为特别适于现代通讯领域的多用途仪器。频谱分析实质上是考察给定信号源、天线或信号分配系统的幅度于频率的关系。这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度、失真、幅度以及调制的类型和质量。利用这种信息，可以进行电路或系统调节，以提高效率或验证在所需的信号发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。

    现代频谱分析仪已经得到许多综合应用，其范围从研发实验室到生产制造和现场维护。频谱分析仪已经成为具有重要价值的实验仪器。能快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来仔细考察所关心的的信号已受到研发工程师们的高度重视。在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速、精确和重复地完成一些极其复杂的测量。

    （1）、应用
    许多因素正影响着对信号分析仪的利用和需要，例如，高速计算机的急剧增多需要宽频率范围的诊断仪器。
    射频电信的快速发展导致更多的测试，以检验对传输模式的管理要求。当今对于移动无线电话的要求是相当严格的，这些要求包括测量频谱占用、功率电平、时域响应和其它杂散发射。有线电视和广播电视也为利用信号分析仪提供了机会，调制带宽、信噪比、载波电平和谐波便是例子。
射频和微波应用领域持续不断地对最终使用的设备和测试设备提出越来越高的要求。正如对每个最终用户的设备在变化一样，对相关信号分析仪的要求也在变化。因此，在选择合适的频谱分析仪之前，需要对既定应用有全面了解。随着特殊类型的测量变得更为迫切，寻找专门适合有关应用项目的信号分析仪也成为可能。由于已设计出用于特殊应用领域的信号分析仪，故它们不仅显示原始的频率和幅度测量结果，而且要将那些测量变换为更全面的解决方案。目前，频谱分析仪已经能够帮助数字设计师诊断和改进他们的高速数字系统的射频干扰性能。这些频谱分析仪的设计更加面向应用，且更容易被电磁干扰设计工程师们操作和理解。许多其它领域，如移动通信和有线电视或广播电视市场也可以举出类似的例子。

    （2）、时域和频域的关系
    频谱分析仪的效用可以通过对简单信号的时域分析和频域分析比较作出最佳说明。

时域图像复杂，不容易理解

在频域中，很容易看出基波和两个谐波的分量

时域与频域之间的映射图像

    时域示波器显示幅度与时间的关系（如图a），显示的垂直轴代表信号的幅度，而水平轴代表时间，从左到右增大。在频谱分析仪中，仪器显示幅度与频率的关系（如图b），显示的垂直轴也代表信号的幅度，而水平轴是频率，从左到右增大。图c描写了这两种分析技术的关系，频谱分析仪分辨信号的频谱组成，并在宽广的幅度和频率范围内加以显示。现代频谱仪拥有频率从几Hz到远远超过100GHz和幅度范围超过100dB的分析能力，这种仪器能迅速显示并定量确定信号的完整组成。

二、频谱分析仪的原理
    扫频超外差式频谱分析仪和快速傅里叶变换频谱仪是目前射频和微波工作中最常用的仪器。
    （1）方块图
    下图示出了扫频超外差式频谱分析仪的方块图，这里，关键在于频谱分析仪实质上是一台超外差接收机。频谱分析仪具有某些特殊之处，即频率范围比大多数接收机的宽，第一本振能被扫描，而主要差别在于中频结构方面。

扫频超外差式频谱分析仪的简化方块图

    输入衰减器：衰减器的作用是限制输入信号的功率，使仪器的其余部分维持在它的正常工作范围内。大多数频谱分析仪都能承受0～10dBm功率加到输入混频器上（dBm指以1mW为参考的分贝数）。输入衰减器用于使较大的信号维持在这个阈值之下，以及使频谱分析仪的测量动态范围达到最佳。衰减器本身通常处在0.5～1W功率承受范围。这就能调节仪器在不损坏的情况下可能承受的最大输入电平。
    输入滤波器：本单元是用于镜像抑制或预选的滤波器。由于混频器对和频和差频两者都起响应，故必须用一输入滤波器来抑制不希望的混频产物或者