频谱分析仪技术基础

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。

频谱分析仪的基础使用法一、使用前须知在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。

1．分贝(dB)分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：分贝数：101g(dB)分贝数=201g(dB)分贝数=201g(dB)例如：A 功率比 B 功率大一倍，那么，101gA ／B=10182'3d B ，也就是说， A 功率比 B 功率大3dB，2．分贝毫瓦(dBm)分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：分贝毫瓦=101g(dBm)例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw / 1mw=OdBm。

如果发射功率为40mw, 则10g40w / 1mw--46dBm。

二、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Imv，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。

一、频谱分析仪部分什么是频谱分析仪？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。

我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪.频谱仪工作原理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。

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（〈3G Hz)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。

扫频宽度(Span)是从左fstart到右fstop10格的频率差，例如:Span=1MHz,则100kHz/div.中频放大器其增益和衰减器设置值连动工作，即当输入衰减10dB时,则中频增益同时增加10dB,使输入信号电平保持不变。

屏幕顶格线参考电平间接设置中频增益值。

当参考电平↑（或↓)10dB,则增益↓（或↑)使信号↓移(或↑移）10dB，即改变信号显示位置，但信号幅度保持不变。

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。

频谱分析仪操作规程
《频谱分析仪操作规程》
一、设备准备
1. 确保频谱分析仪正常供电，连接到合适的电源插座。

2. 检查仪器连接线是否完好，无损坏或断裂。

3. 确认频谱分析仪所连接的天线或信号源是否准备就绪。

二、启动设备
1. 打开频谱分析仪电源开关，等待设备自检完成。

2. 根据需要调整仪器的时间和日期设置。

三、选择工作模式
1. 根据实际需求选择频谱分析仪的工作模式，如扫描模式、跟踪模式等。

2. 设置频率范围和分辨率带宽，以适应需要分析的信号类型和频率范围。

四、信号捕获
1. 确定信号源的输出频率范围，并将频谱分析仪的中心频率设置为相应范围内的中心频率。

2. 调整仪器的参考电平和分辨率带宽，保证信号的清晰度和稳定性。

五、数据分析
1. 根据需要选择相应的数据处理方法，如峰值搜索、信噪比分析等。

2. 通过频谱分析仪显示屏或连接到电脑上的软件进行数据分析和结果查看。

六、设备关闭
1. 结束使用频谱分析仪后，先关闭信号源或天线连接，然后关闭频谱分析仪电源开关。

2. 将设备连接线插头从电源插座上拔出。

七、设备维护
1. 定期对频谱分析仪进行清洁和保养，保持设备的外观整洁和内部通风畅通。

2. 注意防潮、防尘和防震，避免设备受到不必要的损坏。

以上就是频谱分析仪的基本操作规程，希望用户在实际使用中能够按照规程要求正确操作设备，确保数据采集和分析的准确性和可靠性。

/rtsa 1 5实时频谱分析仪中的数字荧光技术基础知识2 /rtsa目录实时频谱分析仪中的数字荧光技术：革命性的信号发现工具⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4数字荧光显示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-9应用: 找到强度更高的信号下的小信号⋯⋯⋯⋯4-6 DPX TM显示引擎⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6-7余辉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8统计线轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9超快速频谱更新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9-12 DPX变换引擎⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10应用: 有保证地检测偶发的短信号⋯⋯⋯⋯⋯10-11侦听概率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11-12揭密DPX⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12最大限度地利用DPX频谱显示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13-14调节位图(bitmap)显示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13余辉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13调色板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13颜色标度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13与其它RTSA功能交互⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14 RBW⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14跨度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14光标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14频率模板触发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14分析时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14功率电平触发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14不同型号的技术数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14/rtsa 3实时频谱分析仪中的数字荧光TM技术：革命性的信号发现工具发现 (信号故障，问题) 是描述、诊断、了解和解决随时间变化的信号相关问题的第一步。

随着越来越多的信道涌入有限可用带宽中，新应用采用无线传输，和RF 系统变成基于数字的系统，工程师需要更好的工具，找到和理解复杂的行为和相互的影响。