頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是種多用途的電子測量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率性分析儀或傅里葉分析儀等?，F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無線電頻段的電信號。儀器內若采用數字電路和微處理器，具有存儲和運算能;配置標準接口，就容易構成自動測試系統。
概述
頻譜分析系統主要的能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，般有兩種類型;即時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃描調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即時頻率分析儀的能為在同瞬間顯示頻域的信號振幅，其作原理是針對不同的頻率信號而
頻譜分析儀
頻譜分析儀
有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經由同步的多掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上行顯示，其優點是能顯示周期性雜散波(Periodic Random Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數目與大的多交換時間(Switching Time).常用的頻譜分析儀是掃描調諧頻譜分析儀，其基本結構類似外差式接收器，作原理是輸入信號經衰減器直接外加到混波器，可調變的本地振蕩器經與CRT同步的掃描產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大，濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系。較低的RBW固然有助於不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW密切相關，較的RBW固然有助於寬頻帶信號的偵測，將增加雜訊底層值(Noise Floor)，降低量測靈敏度，對於偵測低強度的信號易產生阻礙，因此適當的RBW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
般維修者不使用，是他的價格較，二是操作較為復雜。需要配合信號發生器。但使用起來很方便的可以查找故障
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發展
簡介
頻譜分析儀是對無線電信號行測量的備手段，是從事電子產品研發、生產、檢驗的常用具。因此，應用十分廣泛，被稱為程師的射頻用表。
傳統產品
傳統的頻譜分析儀的前端電路是定帶寬內可調諧的接收機，輸入信號經變頻器變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為垂直分量，頻率作為水平分量，在示波器屏幕上繪出坐標圖，就是輸入信號的頻譜圖。由于變頻器可
頻譜分析儀
頻譜分析儀
以達到很寬的頻率，例如30Hz-30GHz，與外混頻器配合，可擴展到100GHz以上，頻譜分析儀是頻率覆蓋寬的測量儀器之。無論測量連續信號或調制信號，頻譜分析儀都是很理想的測量具。但是，傳統的頻譜分析儀也有明顯的缺點，它只能測量頻率的幅度，缺少相位信息，因此屬于標量儀器而不是矢量儀器。
現代產品
基于快速傅里葉變換(FFT)的現代頻譜分析儀，通過傅里葉運算將被測信號分解成分立的頻率分量，達到與傳統頻譜分析儀同樣的結果。這種新型的頻譜分析儀采用數字方法直接由模擬/數字轉換器(ADC)對輸入信號取樣,再經FFT處理后獲得頻譜分布圖。
在這種頻譜分析儀中，為獲得良好的儀器線性度和分辨率，對信號行數據采集時 ADC的取樣率少等于輸入信號頻率的兩倍，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。
半導體藝水平可制成分辨率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，則分辨率提到25Hz。由此可知，輸人頻率取決于取樣率，分辨率取決于取樣點數。FFT運算時間與取樣，點數成對數關系，頻譜分析儀需要頻率、分辨率和速運算時，要選用速的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。當運算時間過200ms時，屏幕的反應變慢，不適于眼睛的觀察，補救辦法是減少取樣點數，使運算時間降低至200ms以下
分類
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頻譜信息并行分析和顯示分析結果;后者需通過多次取樣過程來成重復信息分析。實時式頻譜分析儀主要用于非重復性、持續期很短的信號分析。非實時式頻譜分析儀主要用于從聲頻直到亞毫米波段的某段連續射頻信號和周期信號的分析。
作原理
頻譜分析儀的作原理
頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許多能控制按鍵，作為系統能之調整與控制，實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的能為在同瞬間顯示頻域的信號振幅，其作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經由同步的多務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波
頻譜分析儀
器的數目與大的多務交換時間(Switching Time)。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀，可調變的本地振蕩器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板，因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系，信號流程架構如圖1.3 所示。
影響信號反應的重要份為濾波器頻寬，濾波器之性為斯濾波器(Gaussian-Shaped Filter)，影響的能就是量測時常見到的解析頻寬(RBW，Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的低頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW 將濾除較頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW 密切相關，較的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值(Noise Floor)，降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產生阻礙，因此適當的RBW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬(VBW，Video Bandwidth)代表單信號顯示在屏幕所需的低頻寬。如前所說明，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將成量測的困擾，如何調整須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調整RBW 而信號振幅并無產生明顯的變化，此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時，信號經設備內的混波器降頻后再加以放大、濾波(RBW 決定)及檢波顯示等流程，若掃描太快，RBW 濾波器將無法充電到信號的振幅峰值，因此須維持足夠的掃描時間，而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關系，RBW 較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW 適當寬度的選擇因而顯現其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，載波振幅峰值并不產生顯著變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時，頻譜分析儀的展頻(Span)使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數并非成不變，將會依現場狀況及過去量測的經驗加以調整。
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