頻譜分析儀從根本上說是一種測試儀器，可以在射頻范圍內測量電路或系統中的各種參數。

頻譜分析儀是用于測量頻率和許多其他參數的重要測試之一。有趣的是，頻譜分析儀用于測量我們知道的信號并找到我們不知道的信號。由于其準確性，頻譜分析儀已在電氣和電子測量領域獲得了許多應用。它用于測試許多電路和系統。這些電路和系統在射頻級別上運行。

憑借其不同的模型配置，該設備在儀器儀表和測量領域具有其自身的多功能性。它具有不同的規格，尺寸，甚至可以根據特定應用提供。目前正在研究在甚高頻范圍內以超高頻水平使用該設備。它甚至可以連接到計算機系統，并且測量結果可以記錄在數字平臺上。

什么是頻譜分析儀？

頻譜分析儀從根本上說是一種測試儀器，可以在射頻范圍內測量電路或系統中的各種參數。一臺普通的測試設備會根據其相對于時間的幅度來測量數量。例如，電壓表將基于時域測量電壓幅度。因此，我們將獲得交流電壓的正弦曲線或直流電壓的直線。但是頻譜分析儀會根據幅度與頻率的關系來測量數量。

頻域響應

如圖所示，頻譜分析儀測量頻域中的幅度。高峰值信號代表幅度，在這兩者之間，我們也有噪聲信號。我們可以使用頻譜分析儀消除噪聲信號，并使系統效率更高。信噪比抵消因子（SNR）是當今電子應用的重要功能之一。例如，耳機帶有降噪方面。為了測試這種設備，使用了頻譜分析儀。

框圖

頻譜分析儀的框圖如上所示。它由一個輸入衰減器組成，該衰減器會衰減輸入的射頻信號。衰減后的信號被饋送到低通濾波器以消除紋波含量。

濾波后的信號與電壓調諧振蕩器混合，并饋入放大器。該放大器被饋送到陰極射線示波器。另一方面，我們也有一個掃描發生器。兩者都送入CRO進行垂直和水平偏轉。

頻譜分析儀的工作原理

頻譜分析儀從根本上測量信號的頻譜含量，即饋入分析儀。例如，如果我們要測量一個濾波器的輸出，比如說低通濾波器，那么頻譜分析儀將在頻域中測量輸出濾波器的頻譜含量。在此過程中，它還將測量噪聲含量并將其顯示在CRO中，

如框圖所示，頻譜分析儀的工作可以從根本上分類為在陰極射線示波器上產生垂直和水平掃描。我們知道，被測信號的水平掃描將相對于頻率，垂直掃描將相對于其幅度。

加工

為了產生被測信號的水平掃描，將射頻電平的信號饋入輸入衰減器，后者會衰減射頻電平的信號。衰減器的輸出被饋送到低通濾波器，以消除信號中的任何紋波成分。然后將其饋送到放大器，該放大器將信號的幅度放大到一定水平。

在此過程中，它還與以一定頻率調諧的振蕩器的輸出混合。振蕩器有助于產生反饋波形的交替性質。與振蕩器混合并放大后，信號被饋送到水平檢測器，水平檢測器將信號轉換為頻域。在頻譜分析儀中，信號的頻譜量在頻域中表示。

對于垂直掃描，需要幅度。為了獲得振幅，信號被饋送到電壓調諧振蕩器。電壓調諧振蕩器在射頻水平上調諧。通常，電阻器和電容器的組合用于獲得振蕩器電路。這稱為RC振蕩器。在振蕩器級別，信號相移360度。對于此相移，使用了不同級別的RC電路。通常，我們有3個級別。

有時甚至將變壓器也用于相移。在大多數情況下，還可以使用斜坡發生器來控制振蕩器的頻率。斜坡發生器有時也連接到脈寬調制器以獲得脈沖的斜坡。振蕩器的輸出被饋送到垂直掃描電路。它在陰極射線示波器上提供振幅。

頻譜分析儀的類型

頻譜分析儀可以分為兩類。模擬和數字。

模擬頻譜分析儀

模擬頻譜分析儀使用超外差原理。它們也稱為掃頻分析儀。如框圖所示，分析儀將具有不同的水平和垂直掃描電路。為了以分貝為單位顯示輸出，在水平掃描電路之前還使用了對數放大器。還提供視頻過濾器以過濾視頻內容。使用斜坡發生器可以在顯示屏上為每個頻率提供一個唯一的位置，通過它可以顯示頻率響應。

數字頻譜分析儀

數字頻譜分析儀由快速傅里葉變換（FFT）塊和模數轉換器（ADC）塊組成，以將模擬信號轉換為數字信號。由框圖表示

數字頻譜分析儀

如框圖所示，信號被饋送到衰減器，該衰減器使信號的電平衰減，然后饋入LPF以消除紋波含量。然后，信號被饋送到模數轉換器（ADC），后者將信號轉換為數字域。數字信號被饋送到FFT分析儀，后者將信號轉換為頻域。它有助于測量信號的頻譜。最后，使用CRO進行顯示。

分析儀的優缺點

它具有許多優點，因為它可以測量射頻范圍內信號中的頻譜量。它還提供了許多測量。唯一的缺點是它的成本，與常規的傳統儀表相比，它的成本更高。

分析儀測量的變量

根本上用于測試目的的頻譜分析儀可用于測量各種變量。所有這些測量都是在射頻級別上進行的。使用頻譜分析儀經常測量的是：

?信號電平–可以使用頻譜分析儀測量基于頻域的信號幅度。

?相位噪聲–由于在頻域上進行測量并測量頻譜含量，因此可以輕松測量相位噪聲。它在陰極射線示波器的輸出中表現為波紋。

?諧波失真–這是確定信號質量的主要因素?；谥C波失真，可以計算總諧波失真（THD）以評估信號的電能質量。信號必須避免下垂和隆起。降低諧波失真水平甚至對于避免不必要的損失非常重要。

?互調失真–調制信號時，會在中間電平上基于幅度（振幅調制）或頻率（頻率調制）引起失真。必須避免這種失真，以得到已處理的信號。為此，頻譜分析儀用于測量互調失真。一旦使用外部電路降低了失真，就可以處理信號。

?雜散信號–這些是不需要檢測和消除的有害信號。這些信號無法直接測量。它們是未知信號，需要進行測量。

?信號頻率–這也是要評估的重要因素。由于我們在射頻級別使用了該分析儀，因此頻段非常高，因此測量每個信號的頻率內容變得很重要。對于此頻譜，專門使用分析儀。

?頻譜模板–頻譜分析儀還有助于分析頻譜模板。

因此，我們已經看到了頻譜分析儀的工作原理，設計，優勢和應用。必須思考的是，如何存儲在頻譜分析儀中測量的數據？以及如何將其傳輸到計算機等其他介質進行進一步測量。
編輯：hfy