頻譜分析儀能測什么？為什么要測量頻譜？

　　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。

　　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。

N9020B-RT2實時頻譜分析儀

　　用FFT計算信號頻譜的算法

　　離散付里葉變換X(k)可看成是z變換在單位圓上的等距離采樣值

　　同樣，X(k)也可看作是序列付氏變換X(ejω)的采樣，采樣間隔為ωN=2π/N

　　由此看出，離散付里葉變換實質上是其頻譜的離散頻域采樣，對頻率具有選擇性(ωk=2πk/N)，在這些點上反映了信號的頻譜。

　　根據采樣定律，一個頻帶有限的信號，可以對它進行時域采樣而不丟失任何信息，FFT變換則說明對于時間有限的信號(有限長序列)，也可以對其進行頻域采樣，而不丟失任何信息。所以只要時間序列足夠長，采樣足夠密，頻域采樣也就可較好地反映信號的頻譜趨勢，所以FFT可以用以進行連續信號的頻譜分析。

　　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全部頻譜信息并進行分析和顯示分析結果；后者需通過多次取樣過程來完成重復信息分析。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一段連續射頻信號和周期信號的分析。

羅德與施瓦茨FPC1500頻譜分析儀

　　為什么要測量頻譜?

　　1.頻域測量更適于確定信號的諧波分量

　　在無線通信領域，人們非常關心帶外輻射和雜散輻射。例如在蜂窩通信系統中，必須檢查載波信號的諧波成分，以防止對其它有著相同工作頻率與諧波的通信系統產生干擾。工程師和技術人員對調制到載波上的信息的失真也非常關心。三階交調(復合信號的兩個不同頻譜分量互相調制)產生的干擾相當嚴重，因為其失真分量可能直接落入分析帶寬之內而無法濾除。

　　2.頻譜監測是頻域測量的又一重要領域

　　**管理機構對各種各樣的無線業務分配不同的頻段，例如廣播電視、無線通信、移動通信、警務和應急通信等其它業務。保證不同業務工作在其被分配的信道帶寬內是至關重要的，通常要求發射機和其它輻射設備應工作于緊鄰的頻段。在這些通信系統中，針對功率放大器和其它模塊的一項重要測量是檢測溢出到鄰近信道的信號能量以及由此所引起的干擾。

　　3.EMI測試對于電氣或者電子產品制造行業的必要性

　　電磁干擾(EMI)是用來研究來自不同發射設備的有意或無意的無用輻射。在此我們關心的問題是，無論是輻射還是傳導(通過電力線或其它互導連線產生)，其引起的干擾都可能影響其它系統的正常運行。根據由**機構或行業標準制定的有關條例，幾乎任何從事電氣或電子產品設計制造的人員都必須對輻射電平與頻率的關系進行測試。

　　4.部分示波器也有FFT功能，同頻譜儀的區別在哪里?

　　示波器一般有一個FFT功能可以從頻率域的角度顯示信號，但它的性能指標一般不足以分析射頻的，特別是帶調制的信號。這個性能不足主要表現在兩個方面：

　　第一測量的帶寬不同：示波器的設計主要用于觀察基帶信號的，所以一般來說帶寬都不是很寬，最常見的是幾十到幾百MHz。當然，隨著數字電路技術的快速發展，基帶信號的速率也在快速提升，所以，一些中高檔的示波器也能到GHz這個數量級。而頻譜儀主要用以分析載波及調制了的射頻信號，所以頻譜儀的頻率范圍通常要寬很多，某些產品達到50GHz。

　　第二是靈敏度和動態范圍不一樣。大家知道示波器的所能測到的最小信號的幅度一般是1毫伏。我們可以換算一下，阻抗是50歐姆的條件下，一毫伏等于-47dBm，頻譜儀遠遠超過于此。這種測量最小信號的能力也決定了頻譜儀在同時觀測大信號和小信號方面遠勝于示波器，這種同時觀測大信號和小信號的能力，也就是平常我們所說的動態范圍。

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