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頻譜分析是觀察和測量信號幅度和信號失真的一種快速方法，其顯示結(jié)果可以直觀反映出輸入信號的傅立葉變換的幅度。信號頻域分析的測量范圍極其寬廣，超過140dB，這使得頻譜分析儀成為適合現(xiàn)代通信和微波領(lǐng)域的多用途儀器。頻譜分析實(shí)質(zhì)上是考察給定信號源，天線，或信號分配系統(tǒng)的幅度與頻率的關(guān)系，這種分析能給出有關(guān)信號的重要信息，如穩(wěn)定度，失真，幅度以及調(diào)制的類型和質(zhì)量。利用這些信息，可以進(jìn)行電路或系統(tǒng)的調(diào)試，以提率或驗(yàn)證在所需要的信息發(fā)射和不需要的信號發(fā)射方面是否符合不斷涌現(xiàn)的各種規(guī)章條例。
現(xiàn)代頻譜分析儀已經(jīng)得到許多綜合利用，從研究開發(fā)到生產(chǎn)制造，到現(xiàn)場維護(hù)。新型頻譜分析儀已經(jīng)改名叫信號分析儀，已經(jīng)成為具有重要價(jià)值的實(shí)驗(yàn)室儀器，能夠快速觀察大的頻譜寬度，然后迅速移近放大來觀察信號細(xì)節(jié)已受到的高度重視。在制造領(lǐng)域，測量速度結(jié)合通過計(jì)算機(jī)來存取數(shù)據(jù)的能力，可以快速，和重復(fù)地完成一些極其復(fù)雜的測量。
有兩種技術(shù)方法可完成信號頻域測量（統(tǒng)稱為頻譜分析）。
1．FFT分析儀用數(shù)值計(jì)算的方法處理一定時(shí)間周期的信號，可提供頻率；幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT的特點(diǎn)是速度快；精度高，但其分析頻率帶寬受ADC采樣速率限制，適合分析窄帶寬信號。
2．掃頻式頻譜分析儀可分析穩(wěn)定和周期變化信號，可提供信號幅度和頻率信息，適合于寬頻帶快速掃描測試。
FFT分析儀能夠完成多通道濾波器式同樣的功能，但無需使用許多帶通濾波器，它使用數(shù)字信號處理來實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立濾波器相當(dāng)?shù)墓δ?。從概念上講，F(xiàn)FT方法是簡單明確的：對信號進(jìn)行數(shù)字化，再計(jì)算頻譜。實(shí)際上，為了使測量具有意義，還需要考慮很多因素。
FFT的實(shí)質(zhì)是基帶變換，換句話說，F(xiàn)FT的頻率范圍總是從0Hz開始并延伸到某個(gè)頻率處。這對需要分析較窄頻帶（不是從直流開始）的測量情況可能是一個(gè)重大限制。例如，F(xiàn)FT分析儀具有取樣頻率，F(xiàn)FT的頻率范圍是0Hz到128KHz。若N=1024，則頻率分辨力將是，故不能分辨間隔小于250Hz的譜線。
提高頻率分辨力的一種方法是時(shí)間記錄中的取樣點(diǎn)數(shù)N，這也FFT輸出的節(jié)點(diǎn)數(shù)。不過，問題在于，這會(huì)增加FFT所要處理的數(shù)組長度，從而增加計(jì)算時(shí)間。FFT算法的計(jì)算時(shí)間往往限制了儀器的性能（比如屏幕刷新速度），所以增加FFT的長度往往是可取的。
另一種方法是使用數(shù)字下變頻器，對于帶限信號，進(jìn)行數(shù)字下變頻，這樣等效降低了采樣速率，可以提高頻率分辨力。ADC的輸出與數(shù)字正弦波相乘，借助數(shù)字混頻使數(shù)字正弦波的頻率降低。

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構(gòu)猶如時(shí)域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統(tǒng)功能之調(diào)整與控制，實(shí)時(shí)頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。實(shí)時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應(yīng)的濾波器與檢知器（Detector），再經(jīng)由同步的多任務(wù)掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波（PeriodicRandom Waves）的瞬間反應(yīng)，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與的多任務(wù)交換時(shí)間（Switching Time）。
常用的頻譜分析儀是掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT 同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩頻率，經(jīng)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(yīng)關(guān)系，信號流程架構(gòu)如圖1.3 所示。
影響信號反應(yīng)的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功能就是量測時(shí)常見到的解析頻寬（RBW，Resolution Bandwidth）。RBW 代表兩個(gè)不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的頻寬差異，兩個(gè)不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時(shí)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 將濾除較高頻率的信號成份，導(dǎo)致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW 密切相關(guān)，較高的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(qiáng)度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當(dāng)?shù)腞BW 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）代表單一信號顯示在屏幕所需的頻寬。如前所說明，量測信號時(shí)，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將造成量測的困擾，如何調(diào)整必須加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調(diào)整RBW 而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變化，此時(shí)之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時(shí)，信號經(jīng)設(shè)備內(nèi)部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 濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的掃描時(shí)間，而RBW 的寬度與掃描時(shí)間呈互動(dòng)關(guān)系，RBW 較大，掃描時(shí)間也較快，反之亦然，RBW 適當(dāng)寬度的選擇因而顯現(xiàn)其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應(yīng)輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區(qū)別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經(jīng)驗(yàn)得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時(shí)，載波振幅峰值并不產(chǎn)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(shí)，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(shù)并非一成不變，將會(huì)依現(xiàn)場狀況及過去量測的經(jīng)驗(yàn)加以調(diào)整。

頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一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、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等?，F(xiàn)代頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)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(nèi)部若采用數(shù)字電路和微處理器，具有存儲(chǔ)和運(yùn)算功能；配置標(biāo)準(zhǔn)接口，就容易構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。
頻譜分析系統(tǒng)主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；即時(shí)頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃描調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即時(shí)頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應(yīng)的濾波器與檢知器（Detector)，再經(jīng)由同步的多工掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上進(jìn)行顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示周期性雜散波（Periodic Random Waves）的瞬間反應(yīng)，其缺點(diǎn)是價(jià)昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數(shù)目與的多工交換時(shí)間（Switching Time).常用的頻譜分析儀是掃描調(diào)諧頻譜分析儀，其基本結(jié)構(gòu)類似超外差式，工作原理是輸入信號經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT同步的掃描產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩頻率，經(jīng)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(yīng)關(guān)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將濾除較高頻率的信號成份，導(dǎo)致信號顯示時(shí)產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW密切相關(guān)，較高的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(qiáng)度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當(dāng)?shù)腞BW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
一般維修者不使用，一是他的價(jià)格較高，二是操作較為復(fù)雜。需要配合信號發(fā)生器。但使用起來很方便的可以查找故障。

頻譜分析儀具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點(diǎn)，采用了全數(shù)字中頻處理、全自動(dòng)頻譜識(shí)別與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)、寬帶微波毫米波集成等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，性能優(yōu)異，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想，一方面使可生產(chǎn)性、可調(diào)試性、可維修性以及可靠性有較大幅度提高，另一方面增強(qiáng)了各個(gè)功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的組合，可形成系列化產(chǎn)品，并且便于后續(xù)功能升級和擴(kuò)展。
可對調(diào)制信號、諧波失真、三階交調(diào)、激勵(lì)響應(yīng)、脈沖射頻信號、相位噪聲等多種類型的信號進(jìn)行頻率、功率、帶寬、調(diào)制等參數(shù)測量分析?？蓱?yīng)用于通信、、導(dǎo)航、頻譜管理、信號監(jiān)測、信息安全等測試領(lǐng)域，可用于電子元器件、部件和設(shè)備的科研、生產(chǎn)、測試、試驗(yàn)以及計(jì)量等。
頻譜分析儀全面采用正向設(shè)計(jì)，擁有完全自主產(chǎn)權(quán)，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)均屬國內(nèi)首創(chuàng)，是41所推出的全新一代高性能微波毫米波頻譜分析儀，也是當(dāng)前國產(chǎn)較高性能的頻譜分析儀，綜合性能達(dá)到目前國際水平。
主要特點(diǎn)：
◆高性能
?載波1GHz頻偏1kHz時(shí)，-108dBc/Hz的典型相噪
?頻率計(jì)數(shù)分辨率可達(dá)0.001Hz
?可達(dá)-152dBm的典型顯示平均噪聲電平
?+7dBm的典型1dB增益壓縮
?+17dBm的典型TOI
?全數(shù)字中頻設(shè)計(jì)，減小了中頻誤差
◆靈活性
?可以使用數(shù)字分辨率帶寬濾波器的連續(xù)掃頻測量或使用FFT兩種方式進(jìn)行測量，可靈活優(yōu)化測量速度和靈敏度
?160檔數(shù)字分辨率帶寬設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)掃寬和分辨率帶寬的**組合，優(yōu)化測量結(jié)果
?2dB步進(jìn)衰減器，優(yōu)化失真測量動(dòng)態(tài)范圍
?提供中頻、視頻、掃描、觸發(fā)等多種輸出接口，方便用戶后續(xù)分析
?采用嵌入式計(jì)算機(jī)及多任務(wù)操作系統(tǒng)，方便對測量結(jié)果的存儲(chǔ)、打印及數(shù)據(jù)共享
?支持GPIB、USB、LAN、串口等功能接口，方便組建自動(dòng)測試系統(tǒng)
?系列化產(chǎn)品、多種選件配置方式，可滿足不同用戶的需求
◆人機(jī)界面
?中、英文雙語操作界面，內(nèi)嵌使用說明和聯(lián)機(jī)幫助信息
?8.4英寸高亮度、高分辨率液晶顯示器，170度視角
◆適應(yīng)性
?采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)
?電源能夠自動(dòng)適應(yīng)110V/220V兩種電網(wǎng)體系
極低的顯示平均噪聲電平
集成化微波部件設(shè)計(jì)以及數(shù)字中頻技術(shù)的應(yīng)用，使4036擁有強(qiáng)大的測試微弱信號的能力。
■-152dBm的典型平均噪聲電平，1GHz。選通前置放大器優(yōu)于-160dBm。
■-155dBm的典型平均噪聲電平，5GHz。
■-134dBm的典型平均噪聲電平，40GHz。
大動(dòng)態(tài)范圍
全新的電路設(shè)計(jì)，采用三階截獲點(diǎn)(TOI)高的器件，優(yōu)異的顯示平均噪聲電平，小2dB步進(jìn)的衰減器設(shè)置，內(nèi)置可選低噪聲前置放大器，160檔的分辨率帶寬精細(xì)設(shè)置(10%步進(jìn))，保證4036具有業(yè)內(nèi)寬可用動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行精細(xì)調(diào)諧測量。
■2dB步進(jìn)衰減器，優(yōu)化失真測量動(dòng)態(tài)范圍
■+17dBm的典型TOI
優(yōu)異的相位噪聲
采用低相噪合成本振技術(shù)，相位噪聲比以往403X系列改善了近10dB。
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