电子发烧友App
频谱分析仪是用来显示频域信号幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。
频谱分析仪的发展历程
30年代末期，第一代扫频式频谱仪诞生。
60年代末期，可以为频谱仪提供频率和幅度的校准，前端预选的频谱仪问世。它标志着频谱仪从此进入了定量测试的时代。
70年代末，随着集成电路技术，快速A/D变换技术，频率合成技术，数字存储技术，尤其是微处理器技术的飞速发展，频谱仪的技术指标大幅度提高。频率范围扩展到100Hz-20GHz，分辨力带宽达到10Hz。
现在，频谱分析仪的测量频率范围已达到50GHz以上，外混频可以扩展到mm波波段。
未来的频谱分析仪的发展方向是：
•向更宽频带、高灵敏度、高分辨率和大动态范围方向发展
现代频谱分析仪的频率范围更宽，灵敏度更高，分辨率高、动态范围大，测量精度高，测量速度更快，更易于实现测量过程的自动化，易于实现仪器的小型化。
•向宽带高速实时方向发展
实时频谱分析可以对信号进行实时测试，可以在时域、频域、调制域和码域等多域内，同时对信号的指标进行全景式的观察、监测和分析，专用的信号分析软件能够完成复杂的测量任务，是现代通信分析仪的发展趋势。
频谱分析仪的种类
主要类型有：扫频式频谱分析仪（SSA）和实时频谱分析仪（RTSA）。
（1）扫频式频谱分析仪（SSA）使用调谐元件沿所需的频率范围进行扫描。老式的扫频式频谱分析仪（SSA）在工作时使用模拟调谐、滤波及显示元件，而现代扫频式频谱分析仪（SSA）将输入信号数字化，并使用快速傅立叶变换（FFT）方法将时域输入信号转换为频域。
它的工作原理是：本地振荡器采用扫频振荡器，它的输出信号与被测信号中的各个频率分量在混频器内依次进行差频变换，所产生的中频信号通过窄带滤波器后再经放大和检波，加到视频放大器作示波管的垂直偏转信号，使屏幕上的垂直显示正比于各频率分量的幅值。本地振荡器的扫频由锯齿波扫描发生器所产生的锯齿电压控制，锯齿波电压同时还用作示波管的水平扫描，从而使屏幕上的水平显示正比于频率。
（2）实时频谱分析仪（RTSA）与扫频式频谱分析仪（SSA）相似，不同之处在于实时频谱分析仪（RTSA）在扫描时，使用叠加的FFT，从而可以捕获持续时间非常短的信号。实时频谱分析仪（RTSA）还可以用于在设定的频率范围内连续捕获信号信息，直到达到实时带宽的极限。
基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后，加到数字滤波器进行傅里叶分析；由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号，也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器，当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出，经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数，可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。
（3）矢量信号分析仪(VSA)也像傅立叶分析仪那样对时域信号进行数字化，但它在数字化之前通过下变频器将功能扩展到了射频频率范围。它们能够支持快速、高分辨率的频谱测量、解调分析和高级时域分析，特别适于用来测量诸如脉冲信号、瞬态信号或调制信号等这些在通信、视频、广播、声波导航和超声波成像等系统中使用的复杂信号。
虽然我们将频谱分析仪和矢量信号分析仪定义为截然不同的类型，但数字技术和数字信号处理技术的发展使它们之间的差异日渐缩小。关键的差别在于信号是在哪一步被数字化的。最初数字转换器工作频率被限制在几十kHz，只能对频谱分析仪中的视频(基带)信号进行数字化，而视频信号不携带相位信息，因此只能显示信号的幅值。但即使是这样有限的数字技术的应用，也同样促进了技术进步:缓慢扫描的无抖动显示、显示信息的标记、不同的平均方式以及可将数据输出至计算机和打印机等。
频谱分析仪的应用
频谱分析仪广泛应用于无线电技术的各个领域，例如：电子对抗、卫星通讯、移动通讯、散射通讯、雷达、远控远测、侦察干扰、射电天文、卫星导航、航空航天和频谱监测等领域。据博宇讯铭了解，频谱分析仪对各种类型的信号进行丈量和分析时，可丈量信号的不同特性。例如：信号的传输和反射特性丈量、谐波失真丈量、三阶交调丈量、激励响应测试、载噪比测试、信道功率丈量、相位噪声丈量、卫星频谱丈量、互调丈量和电磁干扰丈量等等。
审核编辑：汤梓红
工商网监
评论