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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。
频谱分析仪知识一、概述（一）用途频谱分析仪是频域测试领域使用最广泛的一类仪器，可以测量连续波、脉冲及调制等多种信号的频谱，可以测试信号的频率、功率、带宽、调制等参数，增加选件可以进行相位噪声、噪声系数、信道功率、矢量信号、网络参数、故障定位、电磁兼容等测试分析，广泛应用于通信、雷达、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域，还可以用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
（二）分类与特点频谱分析仪按其工作原理可分为非实时频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类。
●非实时频谱分析仪特点非实时频谱分析仪按工作原理分为扫描调谐型、超外差型等，它们首先对输入信号按时间顺序进行扫描式调谐变频，然后对变频后的信号进行中频滤波、包络检波、视频滤波等处理，最终得到信号的频谱信息。
这种扫描式频谱分析仪在某一瞬间只能“观看”一个频率，逐次“观看”待测信号的全部频率范围，因此，它们只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期重复信号。
但是，扫本振型超外差式频谱分析仪具有频率范围宽、选择性好、灵敏度高、动态范围大等多项优点，是目前用途最广泛的一类频谱分析仪。
●实时频谱分析仪特点实时频谱分析仪通过FFT变换，能同时观测显示其规定频率范围内所有频率分量，而且保持了两个信号间的时间关系（相位关系），使得它不仅能分析周期信号、随机信号，而且能分析瞬时信号和猝发信号。
实时触发、无缝捕获和多域分析是实时频谱分析仪的几个主要特点。
实时频谱分析仪可以很好地解决现代雷达和通信系统中出现的脉冲压缩、捷变频、直扩、跳频、码分多址和自适应调制等各种复杂信号的测试需求。
频谱分析仪按其结构形式可分为台式、便携式、手持式和模块（VXI、PCI、PXI、LXI等总线形式)等类型产品。
（三）产品国内外现状国内生产频谱分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、成都前锋电子、天津德力、北京普源精电、安泰信电子、苏州同创电子等单位。
中国电子科技集团41所拥有台式、便携式、手持式和模块产品，频率范围覆盖3Hz～50GHz（通过外扩频方式可到110GHz）。
频谱分析仪可以测量哪些信号频谱分析仪是一种用于测量信号频谱的仪器。
它可以将信号分解成不同频率的成分，并以图形的形式显示出来，方便工程师、技术人员对信号质量进行分析和优化。
那么，频谱分析仪可以测量哪些信号呢？下面我们来一一介绍。
1. 电子信号电子信号是指经过电子设备、线路等传输的信号，例如模拟信号、数字信号等等。
频谱分析仪可以通过对这类信号的采样和处理，将波形转换为频谱图，进而对信号的性质进行分析。
2. 无线电信号无线电信号是指通过无线电波传输的信号，例如无线电广播、电视信号、移动通信等。
频谱分析仪可以通过对这类信号的接收与解调，将其转换为频谱图，方便对信号特性进行调查和分析。
此外，频谱分析仪还可以分析无线信号的干扰、频道选择、调制方式等。
3. 声音信号声音信号是指由声音波形转化成电信号后经过传输的信号，例如录音信号、通话信号等。
频谱分析仪可以将声音信号转换为频谱图，分析音调、频率、声音压力等参数，还可以检测共振、谐波等现象，对声音信号的质量进行评估。
4. 光学信号光学信号是指通过光学传输的信号，例如光纤通信、激光测量、光学传感等。
频谱分析仪可以通过解读光学信号的峰值和谷值，分析光学信号的频率和波长，检测光学信号的失真和噪声等，对于光学传输的质量进行评估和优化。
5. 生物信号生物信号是指人体生理和生化活动所产生的信号，例如脑电波、心电信号、血氧信号等。
频谱分析仪可以通过对这些生物信号的采集和分析，了解人体内部保存信息的状态，帮助诊断疾病、监测病情、寻找治疗方案等。
总结以上是频谱分析仪可以测量的信号类型，无论是电子信号、无线电信号、声音信号、光学信号还是生物信号，都可以通过频谱分析仪来分析和优化。
虽然各个信号类型特性不同，但对于工程师、技术人员来说，频谱分析仪是一款必不可少的仪器，对于技术研究、质量控制、诊断治疗等方面都能起到较大的帮助。
频谱分析仪E4440A频谱分析仪是一种基本的仪器，用于测量信号的频谱特性。
E4440A是一种高质量的频谱分析仪，由安捷伦公司制造。
本文将介绍其主要特点和应用。
主要特点E4440A是一种全数字化的频谱分析仪，采用宽带数字化技术，可同时测量多个信号。
该仪器具有以下主要特点：•支持频率范围广：9 kHz ~ 44 GHz。
•高灵敏度：可测量微弱信号。
•快速测量速度：支持高速扫描模式。
•高精度：可以精确地测量各种信号参数，如中心频率、带宽、功率等。
•丰富的测量功能：支持多种测量模式，如功率谱测量、相位噪声测量、频率偏移测量等。
•易于操作：配备了大尺寸液晶屏幕和直观的用户界面，操作简单方便。
应用领域E4440A可以在许多领域中应用，包括通信、电子、航天和国防等。
以下是一些应用实例：通信在通信领域中，E4440A可以用于分析和测试各种无线信号，如Wi-Fi、蓝牙、LTE等。
它可以帮助用户评估无线网络的性能、检测网络故障，以及探测无线信号间的干扰。
此外，它还可以用于定位信号源和查找哪些信号正在干扰无线系统。
电子在电子领域中，E4440A可以用于测试各种电路的频谱特性，如放大器、滤波器、调制器等。
它可以帮助工程师评估电路的性能、检测故障，以及优化电路设计。
此外，它还可以用于识别电磁干扰源，并为EMC测试提供数据支持。
航天在航天领域中，E4440A可以用于测量和分析卫星之间的互相干扰，以及卫星与地面站之间的通信频谱特性。
它可以帮助工程师验证卫星设计的合理性，检测卫星故障，以及优化卫星通信效率。
国防在国防领域中，E4440A可以用于测试和分析各种雷达系统的频谱特性，如天线方向性、信噪比、接收灵敏度等。
它可以帮助工程师评估雷达系统的性能和效率，检测雷达系统的故障，以及优化雷达系统设计。
结论E4440A是一种功能强大的频谱分析仪，具有广泛的应用领域和许多优点。
它可以帮助工程师评估各种信号的频谱特性，以及优化电路、通信和雷达系统的设计。
频谱分析仪的作用频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器。
它可以将信号的能量分布按频率进行可视化，从而帮助工程师和研究人员在各种领域中进行频谱分析和信号处理。
频谱分析仪在通信、音频、无线电、医学、科学研究等领域中都有广泛的应用。
本文将介绍频谱分析仪的作用及其在各领域中的应用。
一、频谱分析仪的作用：1. 信号频谱分析：频谱分析仪可以帮助工程师和研究人员对不同信号的频率和能量进行准确分析。
它可以显示信号在不同频率范围内的能量分布情况，从而帮助进行信号处理和优化。
2. 故障诊断：频谱分析仪可以用于故障诊断和故障定位。
通过分析故障信号的频谱特征，可以确定信号中存在的问题，并找出故障源。
这对于维修和调试电子设备非常有帮助。
3. 无线通信：频谱分析仪在无线通信领域中起着重要作用。
它可以用于无线信号的频率分析和频谱监测。
通过监测无线信号的频谱，可以检测到干扰信号、频率碰撞和频带占用等问题，从而提高无线通信的可靠性和效果。
4. 音频分析：频谱分析仪也广泛应用于音频领域。
它可以帮助工程师和音频专业人员对音频信号进行分析和处理。
通过频谱分析仪，可以了解音频信号的频谱特征，包括声音的频率分布和能量变化等，以及发现和修复音频信号中存在的问题。
二、频谱分析仪在各领域中的应用：1. 通信领域：在通信领域中，频谱分析仪用于无线信号的频谱监测和干扰检测。
它可以帮助监测无线信号的频率分布、信号强度和频带占用情况，从而提高通信系统的性能和可靠性。
2. 音频领域：频谱分析仪在音频领域中被广泛应用于音频信号的分析和处理。
它可以帮助音频工程师对声音的频率特征和能量分布进行准确的分析，从而实现音频信号的优化和增强。
3. 无线电领域：在无线电领域中，频谱分析仪用于无线电信号的频谱分析和监测。
通过分析无线电信号的频谱特征，可以了解信号的频率分布和能量变化，从而提高无线电通信的质量和性能。
4. 医学领域：频谱分析仪在医学领域中也有应用。
它可以用于心电图和脑电图等生物信号的频谱分析，从而帮助医生对患者的生理状态进行准确诊断和监测。
频谱分析仪的原理及参数指标介绍一、频谱分析仪的概述频谱分析仪是一种用于分析信号频谱，即频率分量的设备。
它可以用于分析各种类型的信号，包括音频、射频和微波信号等。
频谱分析仪可以帮助工程师们发现信号中的问题，例如干扰、失真和噪声，并帮助他们调整信号以达到更好的性能。
在广泛应用的频谱分析仪中，电磁辐射测量是应用最广泛的技术之一。
它主要用于诊断电磁场辐射的原因和影响，以及控制电磁辐射对人体和电子设备的危害。
其他应用包括滤波器和谐振器设计、声学分析、医学和生物学研究。
二、频谱分析仪的原理频谱分析仪的原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种用于将时间域信号转换为频域信号的数学技术。
在频谱分析仪中，信号的输入从时间域转换为频域，这使得信号的频率成分变得可见和可测量。
频域信号是由频率分量组成的。
每个频率分量都可以在频谱图上表示为一个峰。
这些峰的高度和宽度可以提供关于信号的有用信息，例如频率分量的幅度、频数和相位。
频谱分析仪通过测量信号中的频率成分来计算信号的功率谱密度。
功率谱密度是每个频率分量的功率密度和，在频谱图上用单位Hz来表示。
频谱分析仪还可以计算信号的总功率和总能量，以便用户可以了解信号的总体强度和质量。
三、频谱分析仪的参数指标频谱分析仪有许多参数指标，这些参数指标可以帮助用户了解信号的性质和分析的结果。
以下是一些常见的参数指标：1. 频率范围频率范围是频谱分析仪可以测量的频率范围。
频率范围通常以Hz、kHz、MHz或GHz为单位，取决于分析任务和应用领域。
频率范围越广，频谱分析仪就可以处理更多类型的信号。
2. 带宽带宽是频谱分析仪能够处理的最高频率。
带宽通常以Hz、kHz、MHz或GHz为单位，表示频谱分析仪可以处理的最高频率。
带宽越大，频谱分析仪就可以处理更宽的频率范围。
3. 分辨率带宽分辨率带宽是频谱分析仪能够分辨的最小频率差。
分辨率带宽通常以Hz为单位，表示信号中最小的频率分量。
分辨率带宽越小，频谱分析仪就可以分辨更小的频率差异。
频谱分析仪U3741频谱分析仪（spectrum analyzer）是一种仪器，用于测量电信号在频率域中的特性，可以检测出信号的频率、幅度、失真和杂波等信息。
U3741是一种综合性能优异的频谱分析仪，下面对其进行详细介绍。
一、U3741的主要优势U3741的主要优势包括：•超宽带宽覆盖范围：9 kHz~3.6 GHz。
•高灵敏度和高精度测量。
•便携式设计，易于携带和移动。
•可选的频率范围扩展模块，可拓展到26.5 GHz。
综合这些特点，U3741非常适合在电信、无线通信、电子设备测试等领域中使用。
二、U3741的功能特点U3741主要具备以下功能特点：1. 频谱分析U3741的主要功能是对频率的信号进行分析，可用于测量、监测和分析信号的频谱，频谱密度以及信号相关的参数，如带宽、中心频率、谷值和峰值等等。
同时，U3741还可以对多个信号进行同时分析和显示，极大地提高了工作效率。
2. 频段扫描U3741可以利用扫频功能扫描各种频段，用于寻找潜在的问题和干扰源以及对频段内的信号进行生动的观察和分析。
通过扫描功能，可以对任何特定的频率和频带进行测量和分析，方便用户提前进行预测和分析。
3. 向量信号分析U3741具备测量向量信号的功能，可以测量各种模拟信号的向量分量，方便用户了解各信号部分的具体频率分配和频域范围分布。
4. 带宽测量U3741还可以进行带宽测量，包括信号的峰值、中央值、谷值，还可以测量各个频段的带宽，从而帮助用户确定信号带宽，精确地确定信号的频率和分配。
5. 自动测量U3741具有自动测量功能，不需要手动干预，可以自动测量信号和参数，极大地提高了操作效率。
同时，自动测量还可以控制测量频率和参数，便于使用者进行精确的测量和分析。
三、U3741的应用领域U3741的应用领域非常广泛，主要包括：•电信行业：用于测量和分析通信系统的信号特性。
•无线通信：用于测量和分析无线电、微波和无线电频率的信号特性。
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器。
它能够将一个信号分解成不同频率成分，并显示在频谱图上。
频谱分析仪的工作原理基于傅里叶变换。
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。
在频谱分析仪中，输入信号首先经过一个采样器进行采样，将模拟信号转换为数字信号。
然后，采样得到的数字信号进一步经过一个高速数字转换器（ADC）进行模数转换。
接下来，数字信号被送入快速傅里叶变换（FFT）算法。
FFT 算法能够将时域信号转换为频域信号，并计算出信号的频谱信息。
这些频谱数据随后被传输到显示器或计算机上，以产生频谱图。
频谱图是频谱分析仪显示的主要结果。
它将信号的频率表示为水平轴，将信号在每个频率上的能量表示为垂直轴。
频谱图能够清晰地显示信号的频率分布情况，包括频谱的峰值、宽度和相对大小等特征。
频谱分析仪在许多领域中得到广泛应用，如无线通信、音频处理、振动分析和故障诊断等。
通过对信号频谱的测量和分析，频谱分析仪能够帮助工程师和科研人员了解信号的特性，并进行相应的信号处理和优化。
频谱分析仪介绍
生产频谱分析仪的厂家不多。
我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。
相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。
下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。
1．性能特点
AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。
一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。
如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。
这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。
但需注意的是，频谱仪测量的是高频信号，其高灵敏度也就决定了，要注意被测信号的幅度范围，以免损坏高频头，在2.24uv-1V之间，超过其范围应另加相应的衰减器。
AT5010频谱分析仪频率范围在0.15～1000MHz(1G)，其系列还有3G、8G、12G等产品。
AT5010频谱分析仪可同时测量多种(理论上是无数个)频率
及幅度，Y轴表示幅度，X轴表示频率，因此能直观的对信号的组成进行频率幅度和信号比较，这种多对比件的测量，示波器和频率计是无法完成的。
2．性能指标
(1)频率
频率范围：0．15—1050MHz
中心频率显示精度：士lOOkHz
频率显示分辨率：lOOkHz
扫频宽度：100kHz／格—100MHz／格
中频带宽(一3dB)：400kHz和20kHz
扫描速度：43Hz
(2)幅度
幅度范围：一100～+13dBm
屏幕显示范围：80dBm(10dB／格)
参考电平：一27-13dBm(每级10dB)
参考电平精度：±2dD
平均噪声电平：一99dBm
(3)输入。
输入阻抗：50n
插座：BNC
衰减器：0~40dB
输入衰减精度：±1dDm
最大输入电平：+10dBm、+25V(DC)
3．安泰5010频谱分析仪功能介绍
安泰5010频谱分析仪面板功能示意图如图4-4所示。
(1)聚焦旋钮(FOCJS)：用于光点锐度调节。
(2)亮度调节旋钮(1NTENS)：用于光点亮暗调节。
(3)电源开关(POWER)：被按下后，频谱分析仪开始工作。
(4)轨迹旋钮(TR)：即使有磁性(铍膜合金)屏蔽，地球磁场对水平扫描线的影响仍不可能避免。
通过轨迹旋钮内装的一个电位器来调整轨迹；使水平扫描线与水平刻度线基本对齐。
(5)标记按钮(ONOFF)：当标记按钮置于OFF(断)位置时，中心频率(CF)指示器发亮，此时显示器读出的是中心频率，当此开关在ON(通)位置时，标记(MK)指示器发亮，此时显示器读出的是标记的频率，该标记在屏幕上是一个尖峰。
(6)标记旋钮(MARKER)：用于调节标记频率。
(7)LED指标灯：闪亮时表示幅度值不正确。
这是由于扫频宽度和中频滤波器设置不当而造成幅度降低所致。
这种情况可能出现在扫频范围过大时(相对于中频带宽(20kHz)，或视频滤波器带宽(4kHz))，若要正确测量，可以不用视频滤波器或者减小扫频宽度。
(8)中心频率粗／细调(CENTFERQ和FINE两个旋钮)：两旋钮均用于调节中心频率。
中心频率是指显示在屏幕水平中心处的频率。
(9)中频带宽选择(400kHz、20kHz)：选在20kHz带宽时，噪声电平降低，选择性提高，能分隔开频率更近的谱线。
此时，若扫频宽度过宽，则由于需要更长的扫描时间，从而造成信号过渡过程中信号幅度降低，使测量不正确。
此时“校准失效”LED发亮即表明这一点。
(10)视频滤波器选择(VIDEOFILTER)：可用来降低屏幕上的噪声，它使得正常情况下，平均噪声电平刚好高出其信号(小信号)谱线，以便于观察。
该滤波器带宽是4kHz。
(11)Y移位调节(Y-POS)：调节射速垂直方向移动。
(12)BNC 5011输入端口(1NPUT 5011)：在不用输入衰减时，不允许超出的最大允许输入电压为+25V(DC)和十10dBm(AC)。
当加上40dB最大输入衰减时，最大输入电压为+20dBm。
(13)衰减器按钮：输入衰减器包括有4个10dB衰减器，在信号进入第一混频器之前，利用衰减器按钮可降低信号幅度。
按键压下时衰减器接人。
在连接任何信号到输入端之前，先选择设置为最高衰减量(4x10dB)和最高可用频宽(扫频宽度100MHz／格)，若此时将中心频率调在500MHz，则在最大可测和显示频率范围内检测出任意谱线。
当衰减减小时，基线向上移动，则可指出在最大可显示频率范围(例如1200MHz)之外信号幅度有溢出。
(14)扫频宽度选择按键(SCANWIDTH)：用来调节水平轴的每
格扫频宽度。
用u按键来增加每格频宽，用t按键来减少每格频宽。
转换是1—2—5步级，从100kHz／格-100MHz／格。
此扫频宽度以MHz／格显示出，它代表水平线每格刻度。
中心频率是指水平轴心垂直刻线处的频率。
假如中心频率和扫频宽度设置正确，X轴有10分格的长度，则当扫频宽度低于IOOMHz时，只有全频率范围的一部分可被显示。
当扫频宽度设在100MHz／格位置，中心频率设在500MHz时，显示频率以每格100MHz扩展到右边，最右是1000MHz(500MHz+5x100MHz)。
同样，中心向左边则频率减低。
此情况下，左边的刻线代表0Hz。
这时，可以看到一条特别的谱线，即，“0频率”。
这是由于第一本地振荡器频率通过了第一中频而产生的。
当中心频率相对于扫频宽度较低时有此现象。
“0频率”的幅度对每台频谱仪是不一样的。
它不能作参考电平来使用。
显示在“0频率”点左边的那些谱线被称为镜频。
在“0扫频”模式时，频谱仪工作就像是一台可选择(中频)带宽的接收机，此时频率的选择是通过“中心频率”旋钮来实现的。
通过中频滤波器的频谱线产生一个电平显示。
所选的扫频宽度／格值由设置按键上方的LED显示出来。
(15)水平位置旋钮(X-POS)：水平位置调整旋钮。
(16)水平幅度调整旋钮(X-AMPL)：水平幅度调整旋钮。
水平位置及水平幅度调节仅仅在仪器校准时才用。
在正常使
用下一般无须调节。
当需要对它们实施调节时，则需要用一台很精确的射频振荡器配合使用。
(17)耳机插孔(PHONE)：阻抗大于16n的耳机或扬声器可以连到耳机插孔。
当频谱仪对某一个谱线调谐好时，可能有的音频会被解调出来。
(18)音量调节(VOL)：调节耳机输出的音量。
(19)频率显示屏：在频谱分析仪上有一个频率显示屏，显示频标所在位置的频率值。
