频谱分析仪简介

由于镜频信号而可能发生不希望的响应。在典型射频频谱分析仪中，这是用低通滤波器来实现的。在大多数现代微波频谱分析仪中，这需要利用跟踪滤波器来满足。存在着能连续调节，以对频谱分析仪的调谐频率进行跟踪的电调谐滤波器。在频率很高的毫米波段（高于50GHz），这类滤波器难以具体实现，因此，采用了非预选式混频器。这意味着对一个输入信号将有多个响应，因为混频器对本振的和频与差频两种信号都有响应。必须小心识别要观察的那些产物。大多数信号分析仪都提供了使这个过程容易进行的所谓信号识别（ID）功能。标记或光标放在未知信号上，信号分析仪显示响应的真实频率。
    中频（IF）级：中频是信号分析仪中进行实际分析的地方。主要功能是提供分辨率带宽滤波器的多种选择。这些滤波器由它们的3dB带宽描述（如下图a）。

    图a表示分辨率带宽的主要指标；图b表示60dB/3dB比值及其与选择性的关系；图c表示分辨率带宽与带宽类型的差别
    分辨率带宽是仪器分辨率的测度，滤波器的分辨带宽越窄，两个信号越近且仍可作为独立响应看到。分辨率带宽滤波器通常由LC滤波器、晶体滤波器和数字滤波器的组合实现。形状因数和滤波器类型是说明这些滤波器特性的重要因素。形状因数为滤波器是如何选择的一个测度，通常规定为3dB/60dB带宽之比，图b中可以看出它的影响。比值（3dB/60dB）表示出如何在3dB带宽内的大信号附近分辨率小1百万倍（-60dB）的信号，这类滤波器对频谱分析仪的性能有重大影响。虽然某些滤波器类型如巴特沃兹（Butterworth）滤波器或切比雪夫（Chebychev）滤波器具有优良的选择性（信号分离的能力），以及高斯滤波器和同步调谐滤波器具有较好的时域性能（较好的扫描幅度精度），但最终应用在哪类滤波器属最佳将其重大作用。优良的形状因数性能对紧靠在一起的信号提供较好的分辨率。较好的时域性能（无过冲）提供了更快的扫描速度和良好的幅度精度。图c示出不同的分辨率带宽和不同的滤波器类型会如何影响分辨率的信号。还有另一些影响分辨率的因素，它们与本振的稳定度直接相关。带有精确放大设置的步进增益放大器可用来精密调节频谱分析仪的灵敏度和测量范围，这类放大器提供仪器增益的极精密步进，通常在超过50dB的范围可以至少以1dB或更小的步距进行调节。
    对数放大器：对数放大器以对数方式处理输入信号，允许有大的待测量和待比较的输入信号范围。实现这种压缩的一种方法是构建增益随信号幅度而变化的放大器。在低电平信号下，增益可能为10dB，而在较大的幅度下，增益下降到0。为了获得所需的对数范围，必须将若干级这类放大器进行级联。对数放大器通常具有约70dB到超过100dB的范围。除对数范围外，逼真度（对数压缩与对数曲线相符的接近程度）是应考虑的重要因素，这个误差将直接反映测量的幅度误差。
    检波器：最基本的频谱分析仪中的检波器是与调幅无线电设备中所用检波器相似的线性包络检波器。对于已经用对数放大器压缩的信号，线性检波器能给出大的范围，而未对检波器提出大线性范围的要求。某些分析仪采取不同的方法。在这些仪器中，使用了像同步检波器那样的大范围线性检波器，检波器后接直流对数放大器，仍给出80～100dB的显示。
    视频滤波器：这类滤波器能对检波输出进行某种后置滤波或取平均。除非测量需要取平均，否则，视频滤波器一般都调到与分辨率带宽相同的带宽或大于分辨带宽。在存在噪声和信号的结合时，可能需要取平均。在此，随机噪声被平均过程去除，而信号被保留下来。
    模数转换器：在理想情况下，应利用工作速度大于最大分辨率带宽的多位（16位或更大）模-数转换器。由于某些情况下模-数转换器也消耗功率或者不能利用，而需要另外的电路来获得所需信息。在许多情况下，为了记录给定时刻或时段内的最大值，采用了模拟和数字峰值检波器系统。为了给出实际信号或噪声带宽的感觉，采用了峰值和最小值检波器的各种组合，以及采用各种算法来选择能显示接近实际模拟信号幅度变化的那些检波器。一种方法是检测在测量期间既上升又下降的信号，倘若如此，便交替显示峰值和最小值。
    扫描本振：扫描本振是整个信号分析仪中的关键部分。扫描本振的稳定度和频谱纯度对许多性能指标可能是一个限制因素，残余调频是本振稳定度的测度，理想本振应当是完全