频谱分析仪和信号分析仪区别及常见问题解答

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）。

物理实验中如何正确使用频谱分析仪在物理实验中，频谱分析仪是一种非常常见的仪器，它可以帮助科学家们分析信号的频谱成分，从而得到更加准确的实验结果。

然而，频谱分析仪的正确使用却并不是一件简单的事情，本文将介绍如何正确使用频谱分析仪，从而提高实验的准确性和可靠性。

首先，正确的连接与校准是使用频谱分析仪的关键。

在连接方面，我们需要将待测信号通过适当的电缆与频谱分析仪相连。

一般而言，我们需要选择合适的阻抗匹配器，以确保信号能够完全传递到频谱分析仪中，而不会出现丢失或衰减。

此外，我们还需要选择合适的衰减器，以防止信号过大而导致频谱分析仪损坏。

连接完成后，我们需要进行校准，以保证仪器的准确性。

校准主要包括垂直和水平校准。

垂直校准用于调整仪器的灵敏度，确保信号显示准确。

水平校准则用于调整频谱分析仪的时间基准，以保证观察到的频谱图形准确反映待测信号的频谱特性。

其次，正确的参数设置对于实验结果的准确性也非常关键。

在设置参数时，我们需要根据待测信号的特点进行选择。

首先，我们需要选择适当的频谱范围，以保证所有重要的频率成分能够被观察到。

如果频谱范围过小，可能会导致信号的重要频率成分被忽略。

反之，如果频谱范围过大，可能会导致噪声信号的影响。

其次，我们需要选择适当的频率分辨率。

频率分辨率指的是仪器能够分辨的最小频率单位。

如果频率分辨率过高，会导致仪器的计算负荷过大，从而降低仪器的响应速度。

而如果频率分辨率过低，可能会无法精确分辨不同频率成分。

最后，我们还需要选择合适的时间窗口长度。

时间窗口长度指的是在频谱分析中取样的时间段长度。

选择合适的时间窗口长度可以保证对于不同频率成分的分析都能够得到准确的结果。

此外，在实验过程中，我们还需要注意信号干扰的问题。

首先，我们需要确保实验场所的电磁环境良好，以避免外界电磁辐射对实验结果的影响。

其次，我们还需要避免信号源产生的额外噪声。

一般而言，我们可以通过避免信号源与其他电磁设备相互干扰，控制信号源的输出幅度和频率稳定性，以及选用合适的滤波器等方法来降低噪声的影响。

在实验室和车间最常用的信号测试仪器是电子示波器。

人的思维对时间概念比较敏感,每时每刻都与时域事件发生联系,但是信号往往以频率形式出现,用示波器观察最简单的调幅载波信号也不方便,往往显示载波时看不清调制仪,屏幕上获得的是三条谱线,即载频和在载频左右的调制频。

调制方式越复杂,电子示波器越难显示,频谱分析器的表达能力强,频谱分析仪是名副其实的频域仪器的代表。

沟通时间一频率的数字表达方法就是傅里叶变换,它把时间信号分解成正弦和余弦曲线的叠加,完成信号由时间域转换到频率域的过程。

早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机,输入信号与本地振荡信号在混频器变频后,经过一组并联的不同中心频率的带通滤波器,使输入信号显示在一组带通滤波器限定的频率轴上。

显然,由于带通滤波器由无源元件构成,频谱分析器整体上显得很笨重,而且频率分辨率不高。

既然傅里叶变换可把输入信号分解成分立的频率分量,同样可起着滤波器类似的作用,借助快速傅里叶变换电路代替低通滤波器,使频谱分析仪的构成简化,分辨率增高,测量时间缩短,扫频范围扩大,这就是现代频谱分析仪的优点了。

矢量信号分析仪是在预定,频率范围内自动测量电路增益与相应的仪器,它有内部的扫频频率源或可控制的外部信号源。

其功能是测量对输入该扫频信号的被测电路的增益与相位,因而它的电路结构与频谱分析仪相似。

频谱分析仪需要测量未知的和任意的输入频率,矢量信号分析仪则只测量自身的或受控的已知频率;频谱分析仪只测量输入信号的幅度(标量仪器),矢量信号分析仪则测量输入信号的幅度和相位(矢量仪器)。

由此可见,矢量信号分析仪的电路结构比频谱分析仪复杂,价位也较高。

现代的矢量信号分析仪也采用快速傅里叶变换,以下介绍它们的异同。

频谱分析议和FFT颁谱分析议传统的频谱分析仪的电路是在一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经下变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。

什么是频谱分析仪，频谱分析仪的工作原理是什么，频谱分析仪怎样使用？什么是频谱分析仪？频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，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。

它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。

现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。

仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。

频谱分析仪的工作原理以及应用方面推广：频谱分析仪的组成及工作原理图1所示为扫频调谐超外差频谱分析仪组成框图。

输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振（LO）信号混频将输入信号转换到中频（IF）。

LO 的频率由扫频发生器控制。

随着LO频率的改变，混频器的输出信号（它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，）由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。

然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。

随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。

该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。

频谱仪各部分作用及显示信号分析输入衰减器：保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。

混频器：完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。

在低频段（《3GHz）利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段（》3GHz）利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。

本振（LO）：它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。

其频率稳定度锁相于参考源。

扫频发生器：除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。

频谱分析仪：测量在仪器的整个频率范围内输入信号幅度随频率进行变化的情况。

其最主要的用途是测量已知和未知信号的频谱功率。

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。

信号分析仪：它一方面集成了频谱分析仪的功能，另一方面测量在仪器的中频带宽内输入信号在单一频率上的幅度和相位。

测量信号更加丰富如振动信号、声学信号等。

频谱分析仪和信号分析仪这两个术语多数情况下可以相互使用。

但用信号分析仪描述更贴切，可进行更全面的频域、时域和调制域信号分析。

我们通过比较两款典型的频谱分析仪和信号分析仪来更深入对定义的理解。

安捷伦Agilent35670a是一种有二通道或四通道（选件AY6）的FFT类型频谱分析仪。

这种标准仪器可在直流至100KHz左右的范围内进行频谱、网络、时域及幅度域测量。

晶钻仪器CoCo-80X是新一代手持一体化的动态信号分析仪与数据采集仪。

四至八个通道数，最高150dB的动态范围，102.4kHz的采样率，进行各类频谱分析、结构分析、倍频程分析与声级计、旋转机械阶次跟踪等。

另外，它支持多种语言动态切换，有英语、中文、日文、法语和西班牙语。

从上面两款仪器比较我们可以了解，外观上台式频谱分析仪有20Kg，而手持式动态信号分析仪只有2Kg。

信号分析仪从可操作性、便携性、功能上都具有明细的优越性。

功能上来说，频谱分析仪主要对FFT频谱信息分析，起到信号调节的功能。

而动态信号分析仪除了继承频谱分析功能外，增加了振动结构分析、声学分析、转子动力学分析等功能，这些功能都是在频谱分析功能基础上增加的分析功能。

杭州锐达数字技术有限公司是美国晶钻仪器公司中国总代理，负责产品销售、技术支持与产品维护，是机械状态监测、振动噪声测试、动态信号分析、动态数据采集、应力应变测试等领域的供应商，提供手持一体化动态信号分析系统、多通道动态数据采集系统、振动控制系统、多轴振动控制系统、三综合试验系统和远程状态监测系统等。

解答频谱分析仪6种常见故障问题及技术交流解答频谱分析仪6种常见故障问题频谱分析仪是电子工程师工作台上或高校试验室内的常用工具。

这里整理出关于频谱仪使用的常见问题，希望它能为你答疑解惑。

1.怎样设置才能获得频谱仪较佳的灵敏度，以便利观测小信号首先依据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽（SPAN）以及参考电平；然后在频谱分析仪没有显现过载提示的情况下渐渐降低衰减值；假如此时被测小信号的信噪比小于15dB，就渐渐减小RBW，RBW越小，频谱分析仪的底噪越低，灵敏度就越高。

假如频谱分析仪有预放，打开预放。

预放开，可以提高频谱分析仪的噪声系数，从而提高了灵敏度。

对于信噪比不高的小信号，可以削减VBW或者接受轨迹平均，平滑噪声，减小波动。

需要注意的是，频谱分析仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和，要使测量结果精准，通常要求信噪比大于20dB。

2.辨别率带宽（RBW）越小越好吗？RBW越小，频谱分析仪灵敏度就越好，但是，扫描速度会变慢。

可以依据实际测试需求设RBW，在灵敏度和速度之间找到平衡点–既保证精准测量信号又可以得到快速的测量速度。

3.平均检波方式（average type）如何选择：power？Log power？Voltage？·Log power对数功率平均又称Video Averaging，这种平均方式具有最低的底噪，适合于低电平连续波信号测试。

但对”类噪声“信号会有确定的误差，比如宽带调制信号W—CDMA等。

·功率平均又称RMS平均，这种平均方式适合于“类噪声“信号（如：CDMA）总功率测量·电压平均这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。

4.扫描模式的选择：sweep还是FFT？现代频谱仪的扫描模式通常都具有Sweep模式和FFT模式。

通常在比较窄的RBW设置时，FFT比sweep更具有速度优势，但在较宽RBW的条件下，sweep模式更快。

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。

频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。

信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。

频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。

利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。

现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。

新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。

在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。

有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。

1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。

这种仪器同样能分析周期和非周期信号。

FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。

2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。

v1.0 可编辑可修改图1 信号的频域分析技术快速傅立叶变换频谱分析仪快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。

信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。

一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。