頻譜分析儀是用來顯示頻域信號(hào)幅度的儀器，在射頻領(lǐng)域有“射頻萬用表”的美稱。在射頻領(lǐng)域，傳統(tǒng)的萬用表已經(jīng)不能有效測(cè)量信號(hào)的幅度，示波器測(cè)量頻率很高的信號(hào)也比較困難，而這正是頻譜分析儀的強(qiáng)項(xiàng)。

頻譜分析儀的發(fā)展歷程

30年代末期，第一代掃頻式頻譜儀誕生。

60年代末期，可以為頻譜儀提供頻率和幅度的校準(zhǔn)，前端預(yù)選的頻譜儀問世。它標(biāo)志著頻譜儀從此進(jìn)入了定量測(cè)試的時(shí)代。

70年代末，隨著集成電路技術(shù)，快速A/D變換技術(shù)，頻率合成技術(shù)，數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)，尤其是微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，頻譜儀的技術(shù)指標(biāo)大幅度提高。頻率范圍擴(kuò)展到100Hz-20GHz，分辨力帶寬達(dá)到10Hz。

現(xiàn)在，頻譜分析儀的測(cè)量頻率范圍已達(dá)到50GHz以上，外混頻可以擴(kuò)展到mm波波段。

未來的頻譜分析儀的發(fā)展方向是：

?向更寬頻帶、高靈敏度、高分辨率和大動(dòng)態(tài)范圍方向發(fā)展

現(xiàn)代頻譜分析儀的頻率范圍更寬，靈敏度更高，分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高，測(cè)量速度更快，更易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程的自動(dòng)化，易于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化。

?向?qū)拵Ц咚賹?shí)時(shí)方向發(fā)展

實(shí)時(shí)頻譜分析可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，可以在時(shí)域、頻域、調(diào)制域和碼域等多域內(nèi)，同時(shí)對(duì)信號(hào)的指標(biāo)進(jìn)行全景式的觀察、監(jiān)測(cè)和分析，專用的信號(hào)分析軟件能夠完成復(fù)雜的測(cè)量任務(wù)，是現(xiàn)代通信分析儀的發(fā)展趨勢(shì)。

頻譜分析儀的種類

主要類型有：掃頻式頻譜分析儀（SSA）和實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA）。

（1）掃頻式頻譜分析儀（SSA）使用調(diào)諧元件沿所需的頻率范圍進(jìn)行掃描。老式的掃頻式頻譜分析儀（SSA）在工作時(shí)使用模擬調(diào)諧、濾波及顯示元件，而現(xiàn)代掃頻式頻譜分析儀（SSA）將輸入信號(hào)數(shù)字化，并使用快速傅立葉變換（FFT）方法將時(shí)域輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域。

它的工作原理是：本地振蕩器采用掃頻振蕩器，它的輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)中的各個(gè)頻率分量在混頻器內(nèi)依次進(jìn)行差頻變換，所產(chǎn)生的中頻信號(hào)通過窄帶濾波器后再經(jīng)放大和檢波，加到視頻放大器作示波管的垂直偏轉(zhuǎn)信號(hào)，使屏幕上的垂直顯示正比于各頻率分量的幅值。本地振蕩器的掃頻由鋸齒波掃描發(fā)生器所產(chǎn)生的鋸齒電壓控制，鋸齒波電壓同時(shí)還用作示波管的水平掃描，從而使屏幕上的水平顯示正比于頻率。

（2）實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA）與掃頻式頻譜分析儀（SSA）相似，不同之處在于實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA）在掃描時(shí)，使用疊加的FFT，從而可以捕獲持續(xù)時(shí)間非常短的信號(hào)。實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA）還可以用于在設(shè)定的頻率范圍內(nèi)連續(xù)捕獲信號(hào)信息，直到達(dá)到實(shí)時(shí)帶寬的極限。

基本工作原理是把被分析的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換電路變換成數(shù)字信號(hào)后，加到數(shù)字濾波器進(jìn)行傅里葉分析；由中央處理器控制的正交型數(shù)字本地振蕩器產(chǎn)生按正弦律變化和按余弦律變化的數(shù)字本振信號(hào)，也加到數(shù)字濾波器與被測(cè)信號(hào)作傅里葉分析。正交型數(shù)字式本振是掃頻振蕩器，當(dāng)其頻率與被測(cè)信號(hào)中的頻率相同時(shí)就有輸出，經(jīng)積分處理后得出分析結(jié)果供示波管顯示頻譜圖形。正交型本振用正弦和余弦信號(hào)得到的分析結(jié)果是復(fù)數(shù)，可以換算成幅度和相位。分析結(jié)果也可送到打印繪圖儀或通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)相連。

（3）矢量信號(hào)分析儀(VSA)也像傅立葉分析儀那樣對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，但它在數(shù)字化之前通過下變頻器將功能擴(kuò)展到了射頻頻率范圍。它們能夠支持快速、高分辨率的頻譜測(cè)量、解調(diào)分析和高級(jí)時(shí)域分析，特別適于用來測(cè)量諸如脈沖信號(hào)、瞬態(tài)信號(hào)或調(diào)制信號(hào)等這些在通信、視頻、廣播、聲波導(dǎo)航和超聲波成像等系統(tǒng)中使用的復(fù)雜信號(hào)。

雖然我們將頻譜分析儀和矢量信號(hào)分析儀定義為截然不同的類型，但數(shù)字技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展使它們之間的差異日漸縮小。關(guān)鍵的差別在于信號(hào)是在哪一步被數(shù)字化的。最初數(shù)字轉(zhuǎn)換器工作頻率被限制在幾十kHz，只能對(duì)頻譜分析儀中的視頻(基帶)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，而視頻信號(hào)不攜帶相位信息，因此只能顯示信號(hào)的幅值。但即使是這樣有限的數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，也同樣促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步:緩慢掃描的無抖動(dòng)顯示、顯示信息的標(biāo)記、不同的平均方式以及可將數(shù)據(jù)輸出至計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等。

頻譜分析儀的應(yīng)用

頻譜分析儀廣泛應(yīng)用于無線電技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，例如：電子對(duì)抗、衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊、散射通訊、雷達(dá)、遠(yuǎn)控遠(yuǎn)測(cè)、偵察干擾、射電天文、衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天和頻譜監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。據(jù)博宇訊銘了解，頻譜分析儀對(duì)各種類型的信號(hào)進(jìn)行丈量和分析時(shí)，可丈量信號(hào)的不同特性。例如：信號(hào)的傳輸和反射特性丈量、諧波失真丈量、三階交調(diào)丈量、激勵(lì)響應(yīng)測(cè)試、載噪比測(cè)試、信道功率丈量、相位噪聲丈量、衛(wèi)星頻譜丈量、互調(diào)丈量和電磁干擾丈量等等。

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