頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用於信號失真度、調製度、譜純度、pinlvwendingduhejiaotiaoshizhendengxinhaocanshudeceliang
，keyongyiceliangfangdaqihelvboqidengdianluxitongdemouxiecanshu，shiyizhongduoyongtudedianziceliangyiqi。tayoukechengweipinyushiboqi、跟蹤示波器、分析示波器
、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅裏葉分析儀等。

 

現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。儀器內部若采用數字電路和微處理器，具有存儲和運算功能；配置標準接口
，就容易構成自動測試係統。

 

 

傳chuan統tong的de頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de前qian端duan電dian路lu是shi一yi定ding帶dai寬kuan內nei可ke調tiao諧xie的de接jie收shou機ji
，輸shu入ru信xin號hao經jing變bian頻pin器qi變bian頻pin後hou由you低di通tong濾lv器qi輸shu出chu，濾lv波bo輸shu出chu作zuo為wei垂chui直zhi分fen量liang，頻pin率lv作zuo為wei水shui平ping分fen量liang
，在zai示shi波bo器qi屏ping幕mu上shang繪hui出chu坐zuo標biao圖tu
，就jiu是shi輸shu入ru信xin號hao的de頻pin譜pu圖tu。由you於yu變bian頻pin器qi可ke

 

以達到很寬的頻率，例如30Hz-30GHz，與外部混頻器配合
，可擴展到100GHzyishang，pinpufenxiyishipinlvfugaizuikuandeceliangyiqizhiyi。wuluncelianglianxuxinhaohuotiaozhixinhao，pinpufenxiyidoushihenlixiangdecelianggongju。danshi
，chuantongdepinpufenxiyiyeyoumingxiandequedian，tazhinengceliangpinlvdefudu，queshaoxiangweixinxi，yincishuyubiaoliangyiqierbushishiliangyiqi。

 

 

基於快速傅裏葉變換（FFT）的de現xian代dai頻pin譜pu分fen析xi儀yi
，通tong過guo傅fu裏li葉ye運yun算suan將jiang被bei測ce信xin號hao分fen解jie成cheng分fen立li的de頻pin率lv分fen量liang，達da到dao與yu傳chuan統tong頻pin譜pu分fen析xi儀yi同tong樣yang的de結jie果guo。這zhe種zhong新xin型xing的de頻pin譜pu分fen析xi儀yi采cai用yong數shu字zi方fang法fa直zhi接jie由you模mo擬ni/數字轉換器（ADC）對輸入信號取樣
，再經FFT處理後獲得頻譜分布圖。

 

在這種頻譜分析儀中
，為獲得良好的儀器線性度和高分辨率
，對信號進行數據采集時 ADC的取樣率最少等於輸入信號最高頻率的兩倍，亦即頻率上限是100MHz的實時頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的取樣率。

 

半導體工藝水平可製成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC，亦即，原理上儀器可達到2GHz的帶寬，為了擴展頻率上限，可在ADC前端增加下變頻器
，本振采用數字調諧振蕩器。這種混合式的頻譜分析儀可擴展到幾GHz以下的頻段使用。

 

FFT的性能用取樣點數和取樣率來表征

，例如用100KS/S的取樣率對輸入信號取樣1024點，則最高輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取樣點數為2048點
，則分辨率提高到25Hz。由此可知

，最高輸人頻率取決於取樣率
，分辨率取決於取樣點數。FFT運算時間與取樣，點數成對數關係，頻譜分析儀需要高頻率、高分辨率和高速運算時
，要選用高速的FFT硬件，或者相應的數字信號處理器（DSP）芯片。例如
，10MHz輸入頻率的1024點的運算時間80μs
，而10KHz的1024點的運算時間變為64ms，1KHz的1024點的運算時間增加至640ms。當運算時間超過200ms時，屏幕的反應變慢，不適於眼睛的觀察，補救辦法是減少取樣點數

，使運算時間降低至200ms以下。
 

 

頻譜分析儀分為實時分析式和掃頻式兩類。前者能在被測信號發生的實際時間內取得所需要的全部頻譜信息並進行分析和顯示分析結果；後者需通過多次取樣過程來完成重複信息分析。實時式頻譜分析儀主要用於非重複性、持續期很短的信號分析。非實時式頻譜分析儀主要用於從聲頻直到亞毫米波段的某一段連續射頻信號和周期信號的分析。

 

 

它是具有顯示裝置的掃頻超外差接收機
，主要用於連續信號和周期信號的頻譜分析。它工作於聲頻直至亞

 

毫米的波頻段，隻顯示信號的幅度而不顯示信號的相位。它的工作原理是：本ben地di振zhen蕩dang器qi采cai用yong掃sao頻pin振zhen蕩dang器qi，它ta的de輸shu出chu信xin號hao與yu被bei測ce信xin號hao中zhong的de各ge個ge頻pin率lv分fen量liang在zai混hun頻pin器qi內nei依yi次ci進jin行xing差cha頻pin變bian換huan
，所suo產chan生sheng的de中zhong頻pin信xin號hao通tong過guo窄zhai帶dai濾lv波bo器qi後hou再zai經jing放fang大da和he檢jian波bo，加jia到dao視shi頻pin放fang大da器qi作zuo示shi波bo管guan的de垂chui直zhi偏pian轉zhuan信xin號hao，使shi屏ping幕mu上shang的de垂chui直zhi顯xian示shi正zheng比bi於yu各ge頻pin率lv分fen量liang的de幅fu值zhi。本ben地di振zhen蕩dang器qi的de掃sao頻pin由you鋸ju齒chi波bo掃sao描miao發fa生sheng器qi所suo產chan生sheng的de鋸ju齒chi電dian壓ya控kong製zhi，鋸ju齒chi波bo電dian壓ya同tong時shi還hai用yong作zuo示shi波bo管guan的de水shui平ping掃sao描miao，從cong而er使shi屏ping幕mu上shang的de水shui平ping顯xian示shi正zheng比bi於yu頻pin率lv。

 

工作原理如圖4（a）所示。用掃頻振蕩器作為超外差接收機的本機振蕩器，當選擇開關S置於1，鋸齒波掃描電壓對本機振蕩器I進jin行xing掃sao頻pin
，輸shu入ru信xin號hao中zhong的de各ge個ge頻pin率lv分fen量liang在zai混hun頻pin器qi中zhong與yu本ben機ji掃sao頻pin信xin號hao進jin行xing差cha頻pin，它ta們men依yi次ci落luo入ru第di一yi中zhong放fang窄zhai帶dai濾lv波bo器qi的de通tong帶dai內nei
，被bei濾lv波bo器qi選xuan出chu
，經jing二er次ci變bian頻pin、檢波、fangdahou，jiadaoshiboguandechuizhipianzhuanxitong，shipingmushangdechuizhixianshizhengbiyugegepinlvfenliangdezhenfu。saomiaodianyatongshijiadaoshiboguandeshuipingpianzhuanxitong，congershipinmudeX坐標變成頻率坐標
，並在屏幕上顯示出被分析的輸入信號頻譜圖。上述工作方式在本機振蕩器I上進行掃頻
，稱“掃前式”工作模式，具有很寬的分析頻帶。當S置於2時，也可在本機振蕩器Ⅱ上進行掃頻
，稱“掃中頻式”工作模式，這時可進行窄帶頻譜分析。

 

 

在(zai)存(cun)在(zai)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)有(you)限(xian)時(shi)間(jian)內(nei)提(ti)取(qu)信(xin)號(hao)的(de)全(quan)部(bu)頻(pin)譜(pu)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)並(bing)顯(xian)示(shi)其(qi)結(jie)果(guo)的(de)儀(yi)器(qi)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)分(fen)析(xi)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)的(de)非(fei)重(zhong)複(fu)性(xing)平(ping)穩(wen)隨(sui)機(ji)過(guo)程(cheng)和(he)暫(zan)態(tai)過(guo)程(cheng)，也(ye)能(neng)分(fen)析(xi)40兆zhao赫he以yi下xia的de低di頻pin和he極ji低di頻pin連lian續xu信xin號hao
，能neng顯xian示shi幅fu度du和he相xiang位wei。傅fu裏li葉ye分fen析xi儀yi是shi實shi時shi式shi頻pin譜pu分fen析xi儀yi

，其qi基ji本ben工gong作zuo原yuan理li是shi把ba被bei分fen析xi的de模mo擬ni信xin號hao經jing模mo數shu變bian換huan電dian路lu變bian換huan成cheng數shu字zi信xin號hao後hou，加jia到dao數shu字zi濾lv波bo器qi進jin行xing傅fu裏li葉ye分fen析xi；由you中zhong央yang處chu理li器qi控kong製zhi的de正zheng交jiao型xing數shu字zi本ben地di振zhen蕩dang器qi產chan生sheng按an正zheng弦xian律lv變bian化hua和he按an餘yu弦xian律lv變bian化hua的de數shu字zi本ben振zhen信xin號hao，也ye加jia到dao數shu字zi濾lv波bo器qi與yu被bei測ce信xin號hao作zuo傅fu裏li葉ye分fen析xi。正zheng交jiao型xing數shu字zi式shi本ben振zhen是shi掃sao頻pin振zhen蕩dang器qi，當dang其qi頻pin率lv與yu被bei測ce信xin號hao中zhong的de頻pin率lv相xiang同tong時shi就jiu有you輸shu出chu，經jing積ji分fen處chu理li後hou得de出chu分fen析xi結jie果guo供gong示shi波bo管guan顯xian示shi頻pin譜pu圖tu形xing。正zheng交jiao型xing本ben振zhen用yong正zheng弦xian和he餘yu弦xian信xin號hao得de到dao的de分fen析xi結jie果guo是shi複fu數shu，可ke以yi換huan算suan成cheng幅fu度du和he相xiang位wei。分fen析xi結jie果guo也ye可ke送song到dao打da印yin繪hui圖tu儀yi或huo通tong過guo標biao準zhun接jie口kou與yu計ji算suan機ji相xiang連lian。

 

 

頻譜分析儀進行正常工作的頻率區間。現代頻譜儀的頻率範圍能從低於1赫直至300吉赫。

 

 

頻譜分析儀在顯示器上能夠區分最鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀最重要的技術指

 

標。分辨力與濾波器型式
、波形因數、帶寬、本振穩定度
、剩餘調頻和邊帶噪聲等因素有關，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關。分辨帶寬越窄越好。現代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。

 

 

又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率範圍
，可等於或小於儀器的頻率範圍，通常是可調的。

 

 

完wan成cheng一yi次ci頻pin譜pu分fen析xi所suo需xu的de時shi間jian
，它ta與yu分fen析xi譜pu寬kuan和he分fen辨bian力li有you密mi切qie關guan係xi。對dui於yu實shi時shi式shi頻pin譜pu分fen析xi儀yi，分fen析xi時shi間jian不bu能neng小xiao於yu其qi最zui窄zhai分fen辨bian帶dai寬kuan的de倒dao數shu。

 

掃頻速度：分析譜寬與分析時間之比
，也就是掃頻的本振頻率變化速率。

 

 

頻pin譜pu分fen析xi儀yi顯xian示shi微wei弱ruo信xin號hao的de能neng力li，受shou頻pin譜pu儀yi內nei部bu噪zao聲sheng的de限xian製zhi
，通tong常chang要yao求qiu靈ling敏min度du越yue高gao越yue好hao。動dong態tai範fan圍wei指zhi在zai顯xian示shi器qi上shang可ke同tong時shi觀guan測ce的de最zui強qiang信xin號hao與yu最zui弱ruo信xin號hao之zhi比bi。現xian代dai頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de動dong態tai範fan圍wei可ke達da80分貝。

 

 

頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關係。通常有線性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。

 

 

顯示器上出現不應有的譜線。這對超外差係統是不可避免的，應設法抑止到最小，現代頻譜分析儀可做到小於-90分貝毫瓦。
 

 

硬鍵、軟鍵和旋鈕

 

這是儀器的基本操作手段。

 

1．三個大硬鍵和一個大旋鈕：大旋鈕的功能由三個大硬鍵設定。按一下頻率硬鍵
，則旋鈕可以微調儀器顯示的中心頻率；按一下掃描寬度硬鍵
，則旋鈕可以調節儀器掃描的頻率寬度
；按一下幅度硬鍵，則旋鈕可以調節信號幅度。旋動旋鈕時
，中心頻率、掃描寬度（起始、終止頻率）
、和幅度的dB數同時顯示在屏幕上。

 

2．軟鍵：在屏幕右邊
，有一排縱向排列的沒有標誌的按鍵
，它的功能隨項目而變，在屏幕的右側對應於按鍵處顯示什麼
，它就是什麼按鍵。

 

3． 其它硬鍵：儀器狀態（INSTRUMNT STATE）控製區有十個硬鍵：RESET清零、CANFIG配置、CAL校準

、AUX CTRL輔助控製、COPY打印、MODE模式、SAVE存儲、RECALL調用、MEAS/USER測量/用戶自定義
、SGL SWP信號掃描。光標（MARKER）區有四個硬鍵：MKR光標
、MKR 光標移動、RKR FCTN光標功能
、PEAK SEARCH峰值搜索。控製（CONTRL）區有六個硬鍵：SWEEP掃描、BW帶寬、TRIG觸發、AUTO COVPLE自動耦合、TRACE跟蹤、DISPLAY顯示。在數字鍵區有一個BKSP回退，數字鍵區的右邊是一縱排四個ENTER確認鍵
，同時也是單位鍵。大旋鈕上麵的三個硬鍵是窗口鍵：ON打開、NEXT下一屏、ZOOM縮放。大旋鈕下麵的兩個帶箭頭的鍵STEP配合大旋鈕使用作上調

、下調。

 

 

位於一起麵板下邊一排。TV IN測視頻指標的信號輸入口

；VOL INTEN是內外一套旋鈕控製
、調節內置喇叭的音量和屏幕亮度；CAL OUT儀器自檢信號輸出；300Mhz 29dBmv儀器標準信號輸出口
；PROBE PWR儀器探針電源；IN 75Ω1M—1.8G測試信號總輸入口。

 

 

1．限製性保護：規定最高輸入射頻電平和造成永久性損壞的最高電壓值：直流25V，交流峰峰值100V。

 

2．預熱：測試須等到OVER COLD消失。

 

3．自校：使用三個月
，或重要測量前


，要進行自校。

 

4． 係統測量配置：配置是測量之前把測量的一些參數輸入進去，省去每次測量都進行一次參數輸入。內容：測試項目、信號輸入方式（頻率還是頻道）
、顯示單位、製式
、噪聲測量帶寬和取樣點
、測CTB
、CSO的頻率點


、測試行選通等。配置步驟：按MODE鍵——CABLE TV ANALYZER軟鍵——Setup軟鍵，進入設置狀態。細節為tune config調諧配置：包括頻率
、頻道
、製式、電平單位。Analyzer input輸入配置：是否加前置放大器。Beats setup拍頻設置、測CTB、CSO的頻點（頻率偏移CTB FRQ offset、CSO FRQ offset）。GATING YES NO是否選通測試行。C/N setup載噪比設置：頻點（頻率偏移C/N FRQ offset）、帶寬。