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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)代通信和微波領域的多用途儀器。頻譜分析實質(zhì)上是考察給定信號源，天線，或信號分配系統(tǒng)的幅度與頻率的關系，這種分析能給出有關信號的重要信息，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，可以進行電路或系統(tǒng)的調(diào)試，以提率或驗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。新型頻譜分析儀已經(jīng)改名叫信號分析儀，已經(jīng)成為具有重要價值的實驗室儀器，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節(jié)已受到的高度重視。在制造領域，測量速度結合通過計算機來存取數(shù)據(jù)的能力，可以快速，和重復地完成一些極其復雜的測量。
有兩種技術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)值計算的方法處理一定時間周期的信號，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)字信號處理來實現(xiàn)多個立濾波器相當?shù)墓δ?。從概念上講，F(xiàn)FT方法是簡單明確的：對信號進行數(shù)字化，再計算頻譜。實際上，為了使測量具有意義，還需要考慮很多因素。
FFT的實質(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間記錄中的取樣點數(shù)N，這也FFT輸出的節(jié)點數(shù)。不過，問題在于，這會增加FFT所要處理的數(shù)組長度，從而增加計算時間。FFT算法的計算時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。

頻譜分析儀的主要技術指標有頻率范圍、分辨率、分析譜寬、分析時間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應。
頻率范圍
進行正常工作的頻率區(qū)間?，F(xiàn)代頻譜儀的頻率范圍能從低于1赫直至300吉赫。
分辨力
在顯示器上能夠區(qū)分鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀重要的技術指標。分辨力與濾波器型式、波形因數(shù)、帶寬、本振穩(wěn)定度、剩余調(diào)頻和邊帶噪聲等因素有關，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關。分辨帶寬越窄越好?，F(xiàn)代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。
分析譜寬
又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率范圍，可等于或小于儀器的頻率范圍，通常是可調(diào)的。
分析時間
完成一次頻譜分析所需的時間，它與分析譜寬和分辨力有密切關系。對于實時式頻譜分析儀，分析時間不能小于其窄分辨帶寬的倒數(shù)。 
掃頻速度：分析譜寬與分析時間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
顯示微弱信號的能力，受頻譜儀內(nèi)部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。動態(tài)范圍指在顯示器上可同時觀測的信號與弱信號之比?，F(xiàn)代頻譜分析儀的動態(tài)范圍可達80分貝。
顯示方式
顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數(shù)顯示三種方式。
假響應
顯示器上出現(xiàn)不應有的譜線。這對超外差系統(tǒng)是不可避免的，應設法抑止到小，現(xiàn)代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

問區(qū)
怎樣設置才能獲得頻譜儀佳的靈敏度，以方便觀測小信號？
首先根據(jù)被測小信號的大小設置相應的中心頻率、掃寬（span）以及參考電平；然后在頻譜分析儀沒有出現(xiàn)過載提示的情況下逐步降低衰減值。
如果此時被測小信號的信噪比小于15db，就逐步減小rbw，rbw越小，頻譜分析儀的底噪越低，靈敏度就越高。
如果頻譜分析儀有預放，打開預放。預放開，可以提高頻譜分析儀的噪聲系數(shù)，從而提高了靈敏度。對于信噪比不高的小信號，可以減少vbw或者采用軌跡平均，平滑噪聲，減小波動。
需要注意的是，頻譜儀測量結果是外部輸入信號和頻譜分析儀內(nèi)部噪聲之和，要使測量結果準確，通常要求信噪比大于20db。
分辨率帶寬（rbw）越小越好嗎？
rbw越小，頻譜分析儀靈敏度就越好，但是，掃描速度會變慢。好根據(jù)實際測試需求設rbw，在靈敏度和速度之間找到平衡點–既保證準確測量信號又可以得到快速的測量速度。
平均檢波方式（averagetype）如何選擇：power？logpower？voltage？
logpower對數(shù)功率平均：又稱videoaveraging，這種平均方式具有低的底噪，適合于低電平連續(xù)波信號測試。
但對”類噪聲“信號會有一定的誤差，比如寬帶調(diào)制信號w-cdma等。
功率平均：又稱rms平均，這種平均方式適合于“類噪聲”信號（如：cdma）總功率測量。
電壓平均：這種平均方式適合于觀測調(diào)幅信號或者脈沖調(diào)制信號的上升和下降時間測量。
掃描模式的選擇：sweep還是fft？
現(xiàn)代頻譜儀的掃描模式通常都具有sweep模式和fft模式。通常在比較窄的rbw設置時，fft比sweep更具有速度優(yōu)勢，但在較寬rbw的條件下，sweep模式更快。
當掃寬小于fft的分析帶寬時，fft模式可以測量瞬態(tài)信號；在掃寬超出頻譜分析儀的fft分析帶寬時，如果采用fft掃描模式，工作方式是對信號進行分段處理，段與段之間在時間上存在不連續(xù)性，則可能在信號采樣間隙時，丟失有用信號，頻譜分析就會存在失真。

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統(tǒng)功能之調(diào)整與控制，實時頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。實時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的濾波器與檢知器（Detector），再經(jīng)由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優(yōu)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、濾波器的數(shù)目與的多任務交換時間（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關系，信號流程架構如圖1.3 所示。
影響信號反應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 將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產(chǎn)生失真，失真值與設定的RBW 密切相關，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，對于偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當?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，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，此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時，信號經(jīng)設備內(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(xiàn)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(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)驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，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，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，將會依現(xiàn)場狀況及過去量測的經(jīng)驗加以調(diào)整。
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