频谱仪基础、原理及主要指标解析

频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧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。

本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。

频谱分析仪的种类与应用频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号处理方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。

完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。

即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。

扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式接收器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。

基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。

新型的频谱分析仪采用数位方式，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。

频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。

频谱分析仪基础知识一、频谱分析仪概述频谱分析仪是一种用于测量信号频率和功率的仪器。

它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。

频谱分析仪广泛应用于电子、通信、雷达、声音和医疗等领域。

二、频谱分析仪工作原理频谱分析仪的工作原理是将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到中频信号，再经过中频放大器放大后送入检波器进行解调，最后通过显示器将频率谱显示出来。

三、频谱分析仪主要技术指标1、频率范围：指频谱分析仪能够测量的频率范围。

2、分辨率带宽：指能够分辨出的最小频率间隔。

3、扫描时间：指从低频到高频一次扫描所需的时间。

4、灵敏度：指能够检测到的最小信号幅度。

5、非线性失真：指由于仪器内部非线性元件所引起的信号失真。

6、动态范围：指能够同时测量到的最大和最小信号幅度。

7、抗干扰能力：指仪器对外部干扰信号的抵抗能力。

四、频谱分析仪使用注意事项1、使用前应检查仪器是否正常，如发现异常应立即停止使用。

2、避免在强电磁场中使用，以免影响测量结果。

3、使用过程中应注意避免信号源与仪器之间的干扰。

4、使用完毕后应关闭仪器，并妥善保管。

五、总结频谱分析仪是电子、通信等领域中非常重要的测量仪器之一。

它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。

在使用频谱分析仪时，应注意检查仪器是否正常、避免在强电磁场中使用、避免信号源与仪器之间的干扰以及使用完毕后应关闭仪器等事项。

了解频谱分析仪的工作原理及主要技术指标，对于正确使用它进行测量和调试具有重要意义。

随着科技的快速发展，频谱分析在电子、通信、航空航天等领域的应用越来越广泛。

频谱分析仪作为频谱分析的核心工具，在科研和工业生产中发挥了重要的作用。

本文将介绍频谱分析原理、频谱分析仪使用技巧，以及如何根据输入的关键词和内容撰写文章。

频谱分析是指将信号分解成不同频率的正弦波成分，并分析这些成分的幅度、相位、频率等特性的一种方法。

频谱分析可以用于测量信号的频率范围、识别信号中的谐波成分、了解信号的调制方式和判断信号的来源等。

频谱仪使用说明频谱仪是一种用于分析信号频谱特性的仪器，广泛应用于通信、无线电、音频、视频等领域。

在本文中，将对频谱仪的基本使用方法进行详细说明。

一、频谱仪的基本原理频谱仪可以将时域信号转换为频域信号，显示出信号在不同频率上的能量分布情况。

其基本原理是通过对输入信号进行快速傅里叶变换（FFT）得到信号的频谱信息，然后将频谱信息在显示器上进行显示。

二、频谱仪的主要组成部分频谱仪主要由输入端、变频器、滤波器、FFT处理器、显示器等部分组成。

输入端用于接收待测信号，变频器用于调整频率范围，滤波器用于对信号进行预处理，FFT处理器进行傅里叶变换得到频谱信息，最终在显示器上显示。

三、频谱仪的基本操作步骤1.连接信号源：将待测信号通过信号源连接到频谱仪的输入端。

2.调整参数：根据需要，调整频谱仪的参数设置。

主要包括中心频率、频率范围、分辨率带宽、显示单位等。

3.观察频谱：打开频谱仪的电源，将待测信号输入到频谱仪中。

可以通过调整中心频率和频率范围来观察不同频率范围内的频谱情况，通过调整分辨率带宽来调整观测精度。

4.调整滤波器：若信号中存在噪声或干扰，可以通过调整滤波器的参数来滤除不需要的频率成分。

常见的滤波器有低通滤波器、带通滤波器等。

5.切换显示模式：频谱仪通常具有不同的显示模式，如扫描模式、持续模式等。

根据需要，可以通过切换显示模式来观察信号的动态特性。

6.保存数据：若需要保存频谱数据，可以将数据通过USB接口或其他存储介质保存到计算机或其他设备上。

四、频谱仪的常见应用场景1.通信领域：用于分析信号的频谱特性，帮助进行信号调试和优化。

2.无线电领域：用于对无线电信号进行分析和监测，如无线电频率占用情况的研究等。

3.音频、视频领域：用于分析音频、视频信号的频谱特性，帮助进行音视频的质量控制和优化。

4.科学研究领域：用于分析各种信号的频谱特性，如天文学、物理学等。

五、频谱仪的常见型号和品牌目前市面上常见的频谱仪品牌有Agilent、Rohde & Schwarz、Tektronix等，常见的型号有Agilent E4407B、Rohde & Schwarz FSH6、Tektronix RSA306等。

频谱分析仪的原理和应用一、频谱分析仪的原理频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器。

它基于傅里叶变换的原理，将时域信号转换为频域信号，从而可以对信号的频谱特性进行分析。

频谱分析仪的主要原理如下：1.傅里叶变换：傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。

频谱分析仪通过对信号进行傅里叶变换，可以将信号分解成不同频率的成分，从而得到信号的频谱图。

2.FFT算法：快速傅里叶变换（FFT）是一种高效计算离散傅里叶变换的算法。

频谱分析仪通常使用FFT算法对信号进行频谱分析，以实现实时的频谱显示和分析。

3.功率谱密度：频谱分析仪通过计算信号功率谱密度，可以得到不同频率下的信号功率分布情况。

功率谱密度可以反映信号的频谱特性，包括频率分量的强度、分布和峰值等信息。

4.窗函数：为了减少频谱泄漏和谱分辨率损失，频谱分析仪通常使用窗函数对信号进行加窗处理。

常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等，不同窗函数会对频谱的主瓣宽度和副瓣衰减等产生影响。

二、频谱分析仪的应用频谱分析仪在科学研究、工程领域和日常生活中具有广泛的应用。

下面列举了一些常见的应用场景：1. 无线通信•频率分配：频谱分析仪可以用于无线通信系统中的频率规划和频段分配。

通过分析不同频段的使用情况，可以避免频谱的重叠和冲突，提高通信系统的传输效率和可靠性。

•信道测量：频谱分析仪可以对无线信道进行测量和分析，了解信道的传输特性和衰减情况。

这对于优化信号传输、调整天线方向和减少干扰都是非常重要的。

2. 电子设备测试•信号分析：频谱分析仪可以用于对电子设备的输入和输出信号进行分析。

通过分析信号的频谱特性，可以检测设备是否存在频率误差、频率扭曲和幅度失真等问题。

•干扰检测：频谱分析仪可以用于检测和定位电子设备之间的干扰问题。

通过分析干扰源的频谱特征，可以确定干扰源的位置和频率，从而采取相应的措施进行干扰抑制和消除。

3. 音频处理•音频分析：频谱分析仪可以对音频信号进行频谱分析，了解音频信号的频率分布和能量分布情况。

细说频谱仪那些事⼉（⼆）频谱仪指标篇亲们，咱们接着上篇频谱分析仪的基础知识来讲哈。

频谱仪做为射频微波的基础仪表，其指标是⽐较复杂的。

主要指标有：1.频率范围这个就不详说了。

⼀般来讲频率测量范围是由本振决定的，⼀般我们说低频频谱分析仪基本上是3G左右，⾼频频谱分析仪能到67GHz，经过外部倍频器后甚⾄能到110GHz或者更⾼。

2.频率分辨率这个也是频谱仪的关键指标之⼀。

频谱分辨率⼀般指的是测量信号的最⼩频率间隔。

如何关键，参看下图：理论上讲被测信号以谱线的形式显⽰在频谱仪的显⽰屏上，但是实际上信号是不能为⼀条⽆限窄的谱线，它有⼀定的宽度和形状。

1）频谱仪的分辨率取决于中频滤波器的带宽，因此也称为频谱仪的分辨⼒带宽(RBW)。

滤波器的带宽通常由3dB（功率）或6dB（电压）点描述，带宽越⼩，分辨⼒就越⾼。

因此中频滤波器的3dB带宽决定了区别两个等幅度信号的最⼩频率间隔。

举例：当测量F1和F1+10kHz（F2）信号时，分辨率带宽RBW设置成10kHz，与两个信号频率差别是⼀样的，这种情况下我们看到的是最外⾯的曲线，正好将两个信号分开。

但不太容易分辨，只是知道是有两个信号存在。

我们将RBW下调⼀级，变成3kHz，图中的中间那条曲线，就可以将两个信号分辨得⾮常清楚。

但它的交调失真还是看不出来。

我们再把BW进⼀步降低成为1kHz（实际是提⾼了分辨率），我们就可以更清晰地看到F1和F2，同时也看到两个失真信号。

2）由于实际滤波器不可能具有完全理想化的频谱截断特性，频谱仪的分辨率还取决于中频滤波器的矩形系数，也可以叫中频滤波器的形状因⼦。

它通常被规定为中频滤波器60dB带宽和3dB 带宽的⽐值。

两个幅度相差60dB的不等幅度信号的频率间隔⾄少是60dB带宽⼀半的情况下才能分辨出⼩信号，因此矩形系数是分辨不等幅信号的关键参数。

现代频谱仪中所设计的模拟滤波器采⽤同步调谐式，具有4个以上的极点，幅频特性呈⾼斯分布，⾼质量的频谱仪其选择性可以达到15:1~11:1甚⾄更⾼。

频谱仪原理及使用方法频谱仪是一种用来分析信号频谱的仪器，它能够将信号的频谱分解为不同频率成分的幅度或相位信息，从而提供了对信号频谱特性的详细了解。

频谱仪广泛应用于无线通信、音频处理、雷达系统、天文观测等领域。

一、频谱仪原理：频谱分析基于信号的傅里叶分析原理，将时域中的信号转换为频域中的频谱信息。

频谱仪的工作原理主要包括三个步骤：采样、转换和显示。

1.采样：频谱仪通过将信号进行采样，将连续的时域信号转化为离散的时序数据。

采样定理要求采样率必须大于信号的最大频率，以确保不会发生混叠现象。

2.转换：采样的信号需要通过电子转换器进行模拟到数字的转换。

最常见的转换方式是快速傅里叶变换（FFT），它可以将时域信号转换为频域信号。

3.显示：转换后的频域数据通过显示单元在频谱仪的屏幕上进行显示。

频谱仪通常可以显示频谱的幅度信息或相对相位信息，用户可以根据实际需要选择不同的显示模式。

二、频谱仪使用方法：1.连接设备：首先将待分析的信号源与频谱仪相连，可以通过电缆连接、无线连接等方式进行。

2.设置参数：根据需要设置频谱仪的采样率、带宽、分辨率等参数。

采样率和带宽的选择需根据信号的特点进行调整，以保证能够正确捕获信号的频谱信息。

3.观测目标：确定待测信号的特点和需求，如频率范围、幅度范围等。

根据实际需求选择适当的显示模式和触发模式，并调整触发电平、触发延时等参数。

4.分析信号：开始对信号进行分析，根据实际需要选择合适的时间窗口、分辨率、峰值保持等参数，以获取准确的频谱信息。

5.解读结果：根据频谱仪显示的频谱图，观察信号的频率分布和幅度特征。

可以通过缩放、平移、峰值等功能，对结果进行详细的分析和解读。

6.数据处理：对采集到的频谱数据进行处理，可以进行谱线拟合、峰值提取、频偏校正等操作，得到更准确的频谱信息。

7.存储和输出：频谱仪通常具有数据存储和输出功能，可以将频谱数据保存到存储器中，并通过接口将数据输出到计算机或其他设备进行后续处理或记录。

频谱分析仪的几大技术指标及解决方案频谱分析仪的几大技术指标频谱分析仪用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。

频谱分析仪的几大技术指标1、输入频率范围指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以HZ表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决议，现代频谱仪的频率范围通常可从低频段至射频段，甚至微波段，如1KHz～4GHz，这里的频率是指中心频率，即位于显示频谱宽度中心的频率。

2、辨别力带宽指辨别频谱中两个相邻重量之间的最小谱线间隔，单位是HZ，它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定低点处辨别开来的本领，在频谱仪屏幕上看到的被测信号的谱线实际是一个窄带滤波器的动态幅频特性图形（仿佛钟形曲线），因此，辨别力取决于这个幅频生的带宽，定义这个窄带滤波器幅频特性的3dB带宽为频谱仪的辨别力带宽。

3、灵敏度指在给定辨别力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的本领，以dBm、dBu、dBv、V等单位表示，超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内噪声，当测量小信号时，信号谱线是显示在噪声频谱之上的，为了易于从噪声频谱中看清楚信号谱线，一般信号电平应比内部噪声电平高10dB，另处，灵敏度还与扫频速度有关，扫频速度赶快，动态幅频特性峰值越低，导致灵敏度越低，并产生幅值差。

4、动态范围指能以规定的精准度测量同时显现在输入端的两个信号之间的最大差值，动态范围的上限爱到非线性失真的制约，频谱仪的幅值显示方式有两种：线性的对数，对数显示的优点是在有限的屏幕有效的高度范围内，可获得较大的动态范围，频谱仪的动态范围一般在60dB以上，有时甚至达到100dB以上。

5、频率扫描宽度（Span）另有分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等不同叫法。

通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围（频谱宽度），依据测试需要自动调整，或人为设置，扫描宽度表示频谱仪在一次测量（也即一次频率扫描）过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围，频谱宽度通常又分为三种模式：①全扫频：频谱仪一次扫描它的有效频率范围；②每格扫频：频谱仪一次只扫描一个规定的频率范围，用每格表示的频谱宽度可以更改；③零扫频频率宽度为零，频谱仪不扫频，变成调谐接收机；6、扫描时间（Sweep Time，简作ST）即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间，也叫分析时间，通常扫描时间越短越好，但为保证测量精度，扫描时间必需适当，与扫描时间相关的因素紧要有频率扫描范围、辨别率带宽、视频滤波，现代频谱仪通常有多档扫描时间可选择，最小扫描时间由测量通道的电路响应时间决议。