不同的測量種類，對頻譜分析儀的最大輸入頻率有不同的要求。

頻譜儀的輸入頻率范圍可分為：

AF range: ~1MHz

RF range: ~3GHz

microwave range:~40GHz

millimeter-wave range:>40GHz

可以采用不同的基本概念來實現頻譜儀，進而適應不同的頻率范圍要求。

其中傅立葉分析儀（FFT分析儀）和超外差頻譜分析儀是其中兩種主要的概念。

今天就詳細來說說超外差架構的頻譜分析儀。

FFT分析儀的架構如下圖所示，在經過低通濾波器后，輸入信號即進入到ADC轉換器的輸入端：

FFT的頻率范圍主要取決于ADC的工作范圍，現代ADC的轉換帶寬有限，所以FFT分析儀主要適用于低頻信號的測量。

為了測量射頻微波，甚至毫米波范圍的頻率信號，需要使用具有頻率轉換功能的分析儀，即基于超外差接收機的頻譜儀。

在進行頻譜分析前，需要將輸入信號頻譜分解為多個組成部分，分別進行解析。

為了實現這個目的，有兩種方法：

在射頻端實現

如下圖所示的射頻可調諧帶通濾波器可以實現這一目的。濾波器的帶寬與頻譜分析儀的分頻率帶寬(RBW)相對應，RBW越小，頻譜儀的頻率分辨率越高。

但是，想在整個頻率范圍內，實現可調諧的窄帶帶通濾波器，在技術上是難以實現的。

而且，退一萬步講，即使整個帶寬內都能實現，比如能實現5%的相對帶寬，那也會產生問題。

當相對帶寬為5%時，中心頻率是100MHz時，濾波器的絕對帶寬為5MHz；當中心頻率是10GHz時，濾波器的絕對帶寬增大到500MHz。也就是說，濾波器的相對帶寬固定的情況下，其絕對帶寬會隨著中心頻率的升高而增加。

此時，頻率分辨率就降為很低。

所以這種方法不適應于頻譜儀。

在中頻端實現

如下圖所示。通過混頻器，將輸入信號轉換為低頻率的中頻信號，改變本振的頻率，來實現固定的中頻頻率范圍，即通過超外差接收機架構的頻譜儀實現。

也就是說，通過頻率可變的本振信號，來將不同頻率的輸入信號變頻到固定頻率的中頻信號，然后在中頻端有一個固定中心頻率的窄帶濾波器對信號進行濾波。

頻譜儀的頻率分辨率則由中頻濾波器的帶寬決定。

該窄帶濾波器的中心頻率固定，所以就避免了射頻調諧濾波器的絕對帶寬會隨著中心頻率升高而變大的問題。

所以，現代頻譜儀上一般都是采用這種設計理念。

為了使寬電平范圍的信號同時在屏幕上顯示，采用一個對數放大器對中頻信號進行壓縮處理，并確定包絡線。

由此產生的信號被稱為視頻信號(videosignal)，然后該視頻信號再經過視頻濾波器(videofilter)，濾除噪聲，并被平滑化，再顯示在屏幕上。

該視頻濾波器一般是一個可調的低通濾波器。

隨著ADC轉換器的發展和數字信號處理計數的發展，現代的頻譜儀往往會在鏈路中一個合適的節點處，對信號進行采樣，將信號數字化，然后通過DSP對信號進行快速的數字信號處理，而且這個采樣的節點越來越靠近輸入端，即融合FFT分析儀的概念。

本振信號不再像以前的超外差接收機那樣，借助于模擬鋸齒信號進行調諧，取而代之的是，通過鎖相環實現。

并且使用LC顯示器來代替以前的陰極射線管來實現平面顯示。

現代頻譜儀通常提供以下基本參數的設置，如下圖所示：

?頻率顯示范圍（Frequency display range）

要顯示的頻率范圍可以通過起始和停止頻率（即要顯示的最小和最大頻率）來設置；也可以通過中心頻率和SPAN來設置。

電平顯示范圍（Level display range）

這個范圍是借助于要顯示的最大電平（參考電平）和跨度來設置的。下圖所示中，參考電平為0 dBm，跨度為100 dB。

頻率分辨率（Frequency resolution）

基于超外差接收機的頻譜儀，頻率分辨率是通過中頻濾波器的帶寬設置的。頻率分辨率被稱為分辨率帶寬（RBW）。

掃頻時間（僅適用于按外差法原理操作的分析儀，Sweep time）

掃描整個感興趣的頻譜所需的時間稱為掃頻時間。

　　審核編輯：湯梓紅