頻譜分析儀存在于許多實(shí)驗(yàn)室和其他需要測(cè)試儀器來測(cè)試和驗(yàn)證射頻射頻性能的區(qū)域。

頻譜分析儀是廣泛使用的測(cè)試儀器，適用于需要射頻測(cè)試的應(yīng)用：射頻設(shè)計(jì)、通用電子電路設(shè)計(jì)、測(cè)試;電子制造;基礎(chǔ)服務(wù)和維修，并越來越多地用于現(xiàn)場(chǎng)安裝和服務(wù)。

基本示波器屏幕

在這些應(yīng)用中，射頻頻譜分析儀能夠有效了解電路、模塊或系統(tǒng)的射頻性能。

顧名思義，頻譜分析儀，這種類型的測(cè)試設(shè)備提供有關(guān)信號(hào)頻譜的信息。由于可以看到不同頻率的信號(hào)，因此可以顯示雜散信號(hào)以及當(dāng)今復(fù)雜波形的頻譜，以研究它們是否在不同頻率的要求范圍內(nèi)。

隨著無線通信的使用越來越多，頻譜分析儀已成為射頻設(shè)計(jì)工具箱的重要組成部分，并且越來越多地出現(xiàn)在電子電路設(shè)計(jì)的許多領(lǐng)域。

雖然頻譜分析儀傳統(tǒng)上是獨(dú)立的臺(tái)架測(cè)試設(shè)備，但機(jī)架式PXI、VXI或類似分析儀與USB頻譜分析儀一起提供。即使是臺(tái)式測(cè)試儀器也能夠連接到計(jì)算機(jī)，以便它們可以被它們控制，并可以更詳細(xì)地分析它們的結(jié)果。

什么是頻譜分析儀？

顯示波形的最常用測(cè)試設(shè)備是示波器。該測(cè)試儀器以所謂的時(shí)域顯示信號(hào)，即振幅與時(shí)間的關(guān)系。示波器是任何射頻設(shè)計(jì)或測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的核心測(cè)試儀器之一，可以顯示許多波形和電路性能。要分析的模塊和設(shè)備。

示波器在縱軸上顯示波形的幅度與水平軸上的時(shí)間關(guān)系 - 信號(hào)顯示在時(shí)域中。

雖然這非常有用，但在測(cè)試射頻電路和系統(tǒng)時(shí)，能夠看到信號(hào)的頻譜是很有用的 - 可以查看雜散信號(hào)的位置、帶有調(diào)制的信號(hào)的寬度、是否產(chǎn)生噪聲等方面。

查看信號(hào)頻譜時(shí)，信號(hào)的幅度顯示在縱軸上，頻率顯示在橫軸上 - 信號(hào)顯示在頻域中。

通過觀察不同頻率的信號(hào)幅度，可以測(cè)量這些信號(hào)的幅度，找出存在哪些信號(hào)等。

頻譜分析儀在頻域中顯示信號(hào)

通過這種方式，可以測(cè)量信號(hào)的頻率，并檢查其電平。由于許多現(xiàn)代無線通信信號(hào)占用寬帶寬，因此可以測(cè)量信號(hào)帶寬。

因此，頻譜分析儀對(duì)于任何對(duì)涉及射頻或射頻信號(hào)的電路和系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和測(cè)量的人來說都是一個(gè)特別重要的測(cè)試設(shè)備項(xiàng)目。除此之外，頻譜分析儀還可用于各種其他應(yīng)用，包括音頻分析等。

隨著無線通信系統(tǒng)越來越多地使用，從Wi-Fi到移動(dòng)電話和物聯(lián)網(wǎng)上的遠(yuǎn)程無線傳感器，以及雷達(dá)、傳統(tǒng)無線電通信和許多其他應(yīng)用，射頻設(shè)計(jì)變得越來越重要。

顯示射頻信號(hào)頻譜的典型頻譜分析儀

頻譜分析儀通常使用線性刻度來表示水平軸或 x 軸上的頻率，但它們通常使用對(duì)數(shù)刻度來表示垂直軸或 y 軸上的振幅。通過使用對(duì)數(shù)或分貝標(biāo)度作為振幅標(biāo)度，可以看到振幅差異較大的信號(hào)。

在頻譜分析儀上查看的信號(hào)可能相差 60dB、70 dB 或更多。使用對(duì)數(shù)刻度是在同一屏幕上查看這些信號(hào)的唯一方法。對(duì)于某些應(yīng)用，可能需要使用線性振幅標(biāo)度，并且通常有一個(gè)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

現(xiàn)代頻譜分析儀具有很高的功能。由于大多數(shù)使用數(shù)字技術(shù)，因此不僅使用快速傅里葉分析（FFT）進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理來完成信號(hào)處理，而且使用控制處理器控制前面板控件和顯示器。這使得頻譜分析儀能夠整合許多功能，并包括大量的自動(dòng)化例程。

顯示器可以正常確定峰值信號(hào)，顯示其頻率和功率電平，或者它可以確定特定點(diǎn)的信號(hào)值，或第二個(gè)峰值的值等。這些功能以及許多功能在當(dāng)今的測(cè)試儀器中很常見。

頻譜分析儀的用途

當(dāng)今的電子電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室將使用非常多的測(cè)試儀器。從簡(jiǎn)單的數(shù)字萬用表到示波器、信號(hào)發(fā)生器等等，應(yīng)有盡有。

頻譜分析儀特別適用于與射頻設(shè)計(jì)和測(cè)試相關(guān)的電子實(shí)驗(yàn)室。

在這些領(lǐng)域中，它們可以以其他形式的測(cè)試儀器無法提供的方式提供信號(hào)視圖。這樣可以深入了解電路射頻方面的操作。

頻譜分析儀可用于多種任務(wù)：

查看信號(hào)的頻譜，可以看到如下項(xiàng)目：

調(diào)制信號(hào)的整體頻譜，看看它是否足夠?qū)捇蛱取Ｈ绻珜挘敲此赡軙?huì)對(duì)相鄰頻道中的用戶造成干擾。

調(diào)查是否存在任何雜散或不需要的信號(hào)。這些信號(hào)可能會(huì)對(duì)用戶傳輸信號(hào)的其他頻率造成干擾。

例如，找出信號(hào)是否在正確的頻率上，而不是在另一個(gè)頻段中。

調(diào)查信號(hào)的一般問題。通常，它可以幫助查看信號(hào)以了解問題所在。對(duì)于射頻信號(hào)，頻譜分析儀可以證明是調(diào)查人員的眼睛。

有時(shí)，頻譜分析儀可用于測(cè)量功率，但功率計(jì)在某些情況下可能更適用。

有時(shí)可以使用頻譜分析儀來測(cè)量頻率，盡管頻率計(jì)數(shù)器在某些情況下可能更適用。

頻譜分析儀還可用于測(cè)量信號(hào)上的相位噪聲。如果頻譜分析儀本振上的位姿噪聲通常比被測(cè)振蕩器的位姿噪聲高10dB，則可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這些測(cè)試儀器是測(cè)量相位噪聲的最佳方法之一，前提是頻譜分析儀本振具有足夠低的相位噪聲水平。

這些測(cè)試儀器的另一個(gè)應(yīng)用是測(cè)量物品的噪聲系數(shù)。盡管測(cè)試方法確實(shí)涉及多個(gè)階段，但可以相對(duì)容易地進(jìn)行。

頻譜分析儀通常用于進(jìn)行EMI和EMI（電磁干擾和電磁兼容性）測(cè)量。分析儀可用于定位可能導(dǎo)致問題的信號(hào)的頻率和性質(zhì)。

盡管射頻頻譜分析儀可用于許多射頻測(cè)試，但下表總結(jié)了用于射頻測(cè)試的不同類型的測(cè)試儀器及其典型應(yīng)用。

測(cè)試設(shè)備類型頻率測(cè)量強(qiáng)度/振幅測(cè)量應(yīng)用

功率計(jì)NY射頻功率計(jì)提供準(zhǔn)確的總功率測(cè)量，但無法提供有關(guān)信號(hào)頻譜的任何信息。

頻率計(jì)數(shù)器YN頻率計(jì)數(shù)器用于對(duì)信號(hào)中的主頻率進(jìn)行非常精確的測(cè)量

射頻頻譜分析儀YY主要用于顯示射頻信號(hào)的頻譜。也可用于進(jìn)行功率和頻率測(cè)量，但不如專用儀器準(zhǔn)確

射頻矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀YY矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）測(cè)量射頻設(shè)備的特性。它們查看設(shè)備上的各個(gè)端口，并提供有關(guān)端口阻抗和通過設(shè)備的傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

頻譜分析儀關(guān)鍵主題

有幾個(gè)關(guān)鍵主題與射頻頻譜分析儀及其使用有關(guān)。

頻譜分析儀類型：有幾種不同類型的頻譜分析儀可以購(gòu)買和使用。每種類型都有自己的特點(diǎn)：性能和成本可以平衡，為任何應(yīng)用提供最佳選擇。

較舊的類型通常基于超外差原理，將接收器掃描到一個(gè)頻帶上并注意輸出。更現(xiàn)代的頻譜分析儀使用快速傅里葉變換 FFT，將信號(hào)從模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，然后使用傅里葉分析來監(jiān)測(cè)符號(hào)。

還有實(shí)時(shí)頻譜分析儀。這些儀器基于與FFT頻譜分析儀相同的概念，但這些測(cè)試儀器使用時(shí)間重疊樣本來確保不會(huì)丟失瞬態(tài)。盡管內(nèi)部更復(fù)雜，但由于它們需要能夠適應(yīng)非常快速和重疊的采樣，因此它們確保可以看到所有信號(hào)。它們通常對(duì)于解決當(dāng)今為各種形式的無線通信生產(chǎn)的非常復(fù)雜的設(shè)備的一些問題至關(guān)重要：5G;Wi-Fi等。。

測(cè)試儀器的格式也有所不同。標(biāo)準(zhǔn)盒式儀器被廣泛使用，它們不僅提供手動(dòng)控制，而且還通過許多不同的接口（包括以太網(wǎng)、USB 和 GPIB）提供遠(yuǎn)程操作。

此外，還提供機(jī)架式頻譜分析儀選項(xiàng)。VXI 是 早期 的 機(jī)架 系統(tǒng)， 但 如今 PXI 的 應(yīng)用 更 為 廣泛。PXI 基于 PCI 系統(tǒng)， 已 適配 用于 儀器 儀表。控制器或接口位于一個(gè)插槽中，其余的用于測(cè)試儀器。控制器可以控制系統(tǒng)，或者更通常地與計(jì)算機(jī)相連。這種類型的方法非常適合對(duì)在計(jì)算機(jī)控制下測(cè)試系統(tǒng)所需的一組測(cè)試儀器進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制。

另一種方法是使用USB頻譜分析儀。這些USB頻譜分析儀在一個(gè)小盒子里具有分析儀的主要功能，但它通過USB電纜連接到PC，因此它可以使用顯示、控制和控制處理，并且通常使用PC的電源來降低成本，同時(shí)通常保持性能水平。一些 USB 頻譜分析儀能夠以相當(dāng)合理的成本提供非常高水平的性能。

頻譜分析儀規(guī)格：在選擇射頻頻譜分析儀時(shí)，有必要了解其規(guī)格及其含義。頻譜分析儀的性能有許多不同的規(guī)格，有必要了解它們的含義以及它們?nèi)绾畏从车綔y(cè)試儀器的實(shí)際性能中。

在選擇頻譜分析儀時(shí)，需要考慮許多規(guī)格。各種規(guī)格涵蓋了其性能的各個(gè)方面。頻率覆蓋范圍：頂部和底部頻率顯然很重要，頻率和幅度精度也很重要。相位噪聲是另一個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)樵S多這些測(cè)試儀器通常需要能夠測(cè)量其他設(shè)備的相位噪聲性能，并且要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它們的性能需要優(yōu)于被測(cè)產(chǎn)品的性能。

在進(jìn)行和選擇時(shí)，需要考慮性能的許多其他方面，包括可用的設(shè)施。

射頻頻譜分析儀是任何射頻工程師必不可少的測(cè)試設(shè)備，無論是用于射頻設(shè)計(jì)、通用電子電路設(shè)計(jì)、電子制造、服務(wù)、維修和一般射頻測(cè)試。

雖然頻譜分析儀通常是昂貴的測(cè)試儀器，但它們偶爾可以在二手市場(chǎng)上買到，這將使熱情的射頻實(shí)驗(yàn)人員和無線電愛好者能夠使用它們。

除此之外，一些USB頻譜分析儀提供了非常高的價(jià)值水平，因?yàn)樗鼈兪褂肞C的元素進(jìn)行顯示和輸入控件。通常，大多數(shù)信號(hào)分析由USB頻譜分析儀本身的FPGA進(jìn)行，這意味著可以以更合理的成本獲得高水平的功能和性能。

頻譜分析儀也可以以機(jī)架安裝形式獲得。VXI 和 PXI 頻譜 分析 儀 可 以 使用 這些 機(jī)架 系統(tǒng)。

頻譜分析儀是射頻測(cè)試和射頻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室中使用的測(cè)試設(shè)備中必不可少的項(xiàng)目，它們被廣泛使用，但通常不會(huì)在這些環(huán)境之外找到它們，盡管音頻分析儀用于某些特定測(cè)試。

審核編輯：黃飛