频谱分析仪是一种应用广泛的信号分析仪器。它可用来测量信号的频率、电平、波形失真、噪声电平、频谱特性等，加上标准天线还可用来测量场强。它的主要特点是：能宽频带连续扫描，并将测得的信号在CRT屏上直观地显示出来。在整个频段内，电平显示范围大于70dB，在无线电电波测量中可以很方便地看出频谱占用和信号活动情况，所以在很多场合，频谱仪正在替代场强仪成为电波测量中一种新的被广泛应用的仪器。但必竟二者设计上有差异，因此使用侧重面应有所有同，否则将会带来很大的测量误差。
现代频谱仪多采用微机处理，显示刻度可以自动转换。在实际测量中要特别注意天线阻抗与测试系统的匹配问题，避免产生失配误差。由于频谱仪在使用中是进行宽带扫描，所以所用天线要求也都是宽带天线，而宽带天线的VSWR一般都较大，如果与频谱仪联接的不是匹配天线，则要对所用天线的天线系数重新校对。
在实际测量中，输入衰减器不宜放在0dB的位置，如果衰减器置0，输入信号直接接到混频器上，则阻抗特性变差，造成较大的失配误差。
防止频谱分析仪过载
一般测试接收机的输入端都有带有调谐式高放电路，以抑制带外信号，提高灵敏度。而频谱分析仪由于其宽带连续快速扫描的特性，输入端一般都直接接到第一混频器上。当信号电平较高时，混频器工作在非线性变频状态，将产生高阶互调和混频增益压缩，而且过高的电平（一般大于5dBm）将烧坏混频器，故在使用中要合理地选择射频衰减器以确保线性工作状态。
为使混频器进行线性变频，中频放大器进行线性放大，使示波屏上出现的假响应电平缩至最小，这就要求加在混频器上的输入信号功率越小越好；而为了扩大测量电平的动态范围，则要求输入功率越大越好。为此对输入信号电平的选择有如下三个规定：
（1）较好输入信号电平
在频谱仪输入混频器上输入信号时，使所产生的失真电平小于某个规定电平时的输入信号电平叫较好输入电平。它随混频器的构造不同而有所不同，通常频谱仪的较好输入电平是-30dBm。用这样的电平输入时，规定频谱仪产生的失真电平和假响应电平小于-90dBm，即在-30dBm到-90dBm间出现的信号是真正的信号，这时，显示器的动态范围有60dB。
（2）线性输入信号电平
使输入混频器的特性保持线性的最大输入信号电平叫线性输入电平。所谓“线性”，是指允许输入混频器有1dB的增益压缩。增益压缩1dB,约产生12.2%的误差。当加到混频器的信号电平在线性输入电平范围内时，则增益压压缩小于1dB，这并不意味着在频谱仪显示器上不同生失真响应和假响应。只有当输入到混频器的信号功率等于较好输入电平时，在示波屏上才不出现假响应。通常，频谱仪的线性输入电平是-5dBm到-10dBm，视输入混频器的特性而定。
（3）最大输入电平
频谱仪输入回的烧毁电平叫频谱仪的最大输入电平。它由输入衰减器和混频器的特性决定。输入混频器的烧毁电平的典型值是+10dBm，输入衰减器的烧毁电平是+30dBm。
在实际测量中，为使测量不失真，或使假响应电平减至最小，应经常使用较好输入电平。就输入端是单个大信号而言。采用较好输入电平，将会得到较满意的测量结果。但当输入端存在多个高电平信号时，即使这些信号可能在频谱仪的工作频带外，终因输入端没有选择性，这些信号功率的迭加很容易使混频器过载产生高阶交互调失真，从而产生假响应，因此有必要对所测信号以外的信号功率加以衰减，建议的办法是加一个跟踪滤波器，即预选器，如美国HP公司和西德R/S公司都有为其频谱仪配套的预选器。
有些频谱分析仪没有配套的预选器，但可根据测量频段加固定的带通滤波器。此时，用频谱分析仪和跟踪信号发生器对通带内波动、插入损耗仔细进行测量并一一记录下来，在测量场强时计入到天线校正系数去。如果连带通滤波器也没有，那么可按照所测频段配置合适的高通滤波器。实践证明，强电台及电磁干扰大多集中在中、短波及调频波段、VHF低端，在采用高通滤波器后，可把被测频段以下的信号衰减40dB以上，这样可大大减少互调、交调失真。
检验混频器是否工作在较好状态，可以采用射频衰减器增加10dB，显示减少10dB的方法验证。通常，-30~-35dBm为混频器的较好工作状态，即频谱仪的较好输入电平为-30~-35dBm。较好输入电平的择定为以后进一步的精确测量打下了良好基础。
选择合适的中频带宽
频谱仪的中频带宽（又称分辨率带宽）很多，从1MHz到1kHz以下约有10档左右。但由于频谱仪的连续扫描特性，它的滤波器是高斯型的矩形系数较大，一般60dB：3dB带宽为10:1。而测试接收机的中频滤波器矩形系数较小，一般60dB:6dB带宽为2:1（一般测试接收机为双调谐回路，且B3=0.8B6）。频谱仪的噪声系数较大，典型值为19dB，因此在频带宽相同的情况下，频谱仪的噪声电平比测试接收机高。
了解这些不同后，就可以根据实测情况及所测信号的特点，选择合适的中频带宽。如果要测量间隔25KHz的两相邻信号，若它们的电平相差不大，则用10KHz的中频带宽就可以区分两信号。如果电平相差较大，则必须用3kHz或1kHz的中频带宽才能区分两信号。在选择中频带宽时，还应注意扫描时间，太快会使滤波器来不及响应，导致测量不准。有些频谱仪有自动调节功能，特别是现代较先进的它可将扫描时间自动调节到与扫描频宽、中频带宽相适应。若是手动调节的，应注意一旦中频带宽改变，扫描时间也要相应地变化，以保证准确测量。
如果要测量较弱信号，就要减小中频带宽，使频谱仪的噪声电平低于被测信号。频谱仪一般给出最小中频带宽以下的平均噪声电平，中档频谱仪的典型值为-115dBm。为保证测量结果有效，应使信噪比优于6dB，故它可测量的最小电平为-109dBm即-2dBμV。实际上可测的最小电平还受到频谱仪杂散响应指标的影响，而且当被测信号小于1μV时，通过机壳、电源线等引入干扰会使测量结果不可靠。
怎样保证测量精度
测试接收机都装有标准脉冲振荡器，以便在测量状态，如频率、衰减器、中频带宽改变时随时可进行校准。其测量精度主要由标准振荡器的准确度及输入失配误差来决定，一般为±2dB。
频谱仪系采用固定频率的标准信号进行校准，当测量频率不同时就会产生误差。同时，射频衰减器参考电平、中频带宽、显示刻度等的改变都会产生误差。
频谱是频率谱密度的简称，是频率的分布曲线。复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。
频谱仪的分类：
一般分为FFT(快速傅里叶变化)和扫频式频谱仪。其中FFT式频谱仪适合窄分析带宽，快速测量场合，扫频式频谱仪适合宽频带分析场合。
频谱仪内部原理：
1、输入衰减器
信号进入频谱仪后，先经过一个输入衰减器，作用为防止大信号进入混频器，造成混频器过载，增益压缩，畸变。衰减器雨后面的中频放大器是互动的，中频放大器补偿前面的衰减值，保证信号大小不变。
2、低通滤波器
低通滤波器决定了频谱仪的分析能力，频谱仪上标注的频率范围就是由此滤波器决定。
3、混频器
混频器，通过本振(LO)将输入信号下变频到中频。
4、中频滤波器
中频滤波器即频谱仪面板上设置的RBW，是可调的，调节RBW会影响频率选择性，信噪比和测试速度。
5、包络检波器
将中频信号转换为基带信号或者视频信号。有正向检波(显示最大值)，负向检波(显示最小值)，采样检波(显示中值)。
6、视频滤波器
一般为一低通滤波器，此滤波器主要是为了减少噪声的峰峰值变化，测试小信号时会用到。
一、实时带宽
1、对于示波器来说，带宽通常是其测量频率范围。而频谱仪则有中频带宽、分辨带宽等带宽定义。这里，我们以能对信号进行实时分析的实时带宽作为讨论对象。
2、对于频谱仪来说，末级模拟中频的带宽通常可以作为其信号分析的实时带宽，大多数的频谱分析的实时带宽只有几兆赫兹，通常较宽的实时带宽通常为几十兆赫兹，当然目前带宽最宽的FSW频谱仪可以达到500兆赫兹。而示波器的实时带宽为其实时取样的有效模拟带宽，一般为数百兆赫兹，高的可达数千兆赫兹。
3、这里需要指出的是，大多数的示波器在垂直刻度设置不同时，其实时带宽可能并不一致，在垂直刻度设置到最灵敏时，其实时带宽通常会下降。
4、从实时带宽来说，示波器普遍优于频谱仪，这对于某些超宽带信号分析尤其有好处，特别是在调制分析上有着无可比拟的优势。
二、动态范围
1、动态范围指标因其定义不同而有所不同，很多情况下，动态范围被描述为仪器测量最大信号和最小信号的电平差值。当改变测量设置时，仪器测量大信号和小信号的能力是不一样的，例如频谱分析仪在衰减设置不一样的情况下，其测量大信号所带来的失真是不一样的。在这里，我们讨论仪器能够同时测量大小信号的能力，即在不改变任何测量设置的情况下，示波器和频谱仪在合适设置情况下的较好动态范围。
2、对于频谱仪来说，在不考虑相位噪声等近端噪声和杂散情况下，平均噪声电平、二阶失真、三阶失真是制约动态范围的最主要因素，以主流频谱仪的技术指标计算，其理想动态范围约为90dB（受二阶失真限制）。
3、大多数的示波器由于受其AD有效取样位数和噪声底的限制，传统示波器的理想动态范围通常不超过50dB。(对于R&SRTO示波器，在100KHzRBW时，其动态范围可高达86dB)。
4、从动态范围来看，频谱仪要优于示波器。但这里要指出的是，这对于常在信号的频谱分析来说确实如此，然而示波器的频谱是同一帧数据，频谱仪的频谱大多数情况下都不是同一帧数据，因而对于瞬变信号来说，频谱仪可能无法测量到。而示波器发现瞬变信号（信号满足动态范围的情况下）的概率要大得多。
三、功率测量准确度
对于频域分析来说，功率测量准确度是非常重要的技术指标。无论是示波器还是频谱仪，对功率测量准确度的影响量都是非常多的，下面分别列出其主要的影响量：
1、对于示波器来说，功率测量准确度的影响量有：端口不匹配引起的反射、垂直系统误差、频率响应、AD量化误差、校准信号误差等。
2、对于频谱仪来说，功率测量准确度的影响量有：端口不匹配引起的反射、参考电平误差、衰减器误差、带宽转换误差、频率响应、校准信号误差等。
3、此处我们不对影响量进行逐一分析比较，我们通过对1GHz频率信号的进行功率测量来对比，通过RTO示波器和FSW频谱仪的测量对比可以看出，在1GHz处，示波器与频谱仪的功率测量值仅相差0.2dB左右，这是非常好的测量准确度指标。因为频谱仪在1GHz处的测量准确度是非常好的。
4、另外，在频率范围内，示波器的频率响应指标也是很好的，4GHz范围内不超过0.5dB，从这点来说，示波器甚至优于频谱仪的性能。
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