頻譜分析儀的作原理

頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是種多用途的電子測量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率性分析儀或傅里葉分析儀等

作原理

頻譜分析儀的作原理

頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許控制按鍵，作為系統能之調整與控制，實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的能為在同瞬間顯示頻域的信號振幅，其作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經由同步的多務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波頻譜分析儀器的數目與zui大的多務交換時間(Switching Time)。

zui常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀，可調變的本地振蕩器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板，因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系，信號程架構如圖1.3 所示。

影響信號反應的重要份為濾波器頻寬，濾波器之性為斯濾波器(Gaussian-Shaped Filter)，影響的能就是量測時常見到的解析頻寬(RBW，Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的zui低頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW 將濾除較頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW 密切相關，較的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值(Noise Floor)，降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產生阻礙，因此適當的RBW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。

另外的視頻頻寬(VBW，Video Bandwidth)代表單信號顯示在屏幕所需的zui低頻寬。如前所說明，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將成量測的困擾，如何調整加以了解。通常RBW 的頻寬大于等于VBW，調整RBW 而信號振幅并無產生明顯的變化，此時之RBW 頻寬即可加以采用。量測RF 視頻載波時，信號經設備內的混波器降頻后再加以放大、濾波(RBW 決定)及檢波顯示等程，若掃描太快，RBW 濾波器將無法充電到信號的振幅峰值，因此維持足夠的掃描時間，而RBW 的寬度與掃描時間呈互動關系，RBW 較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW 適當寬度的選擇因而顯現其重要性。較寬的RBW 較能充分地反應輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW 將能區別不同頻率的信號。例如使用于6MHz 頻寬視訊頻道的量測，經驗得知，RBW 為300kHz 與3MHz 時，載波振幅峰值并不產生顯著變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz 的RBW 以降低噪聲。天線信號量測時，頻譜分析儀的展頻(Span)使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數并非成不變，將會依現場狀況及過去量測的經驗加以調整。