頻譜分析儀的規(guī)格可能有點(diǎn)復(fù)雜，但在選擇其中一種測試儀器時(shí)，必須至少對它們有一個(gè)基本的了解。

即使在使用頻譜分析儀時(shí)，了解規(guī)格也可以確保了解其局限性，并且所做的測量是其能力范圍內(nèi)的測量。

頻譜分析儀是昂貴的測試儀器，必須為任何應(yīng)用選擇最好的儀器。了解模擬/超外差頻譜分析儀、FFT 頻譜分析儀甚至實(shí)時(shí)頻譜分析儀之間的基本規(guī)格和區(qū)別非常重要。

花一點(diǎn)時(shí)間研究規(guī)格可以確保選擇正確的測試儀器。

在深入研究規(guī)格及其實(shí)際含義之前，第一步是選擇正確類型的分析儀。有幾種不同類型的分析儀，因此了解每種類型是什么以及它們能夠?qū)崿F(xiàn)什么至關(guān)重要。

超外差頻譜分析儀：這種類型的頻譜分析儀采用超外差原理。本振將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為固定頻率的IF。通過使用斜坡電壓掃描本振，可以掃描一系列頻率。如果斜坡電壓也與顯示器的水平軸相連，垂直軸與檢測到的信號(hào)電平相連，則可以看到頻譜的顯示。

FFT頻譜分析儀：快速傅里葉變換 FFT 頻譜分析儀采用數(shù)字技術(shù)。對輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并將連續(xù)的采樣傳遞給 FFT 處理器以處理信號(hào)。FFT處理器提供所有信號(hào)處理，以便將頻譜信息傳遞給控制和顯示處理器進(jìn)行顯示。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀：FFT分析儀的一個(gè)問題是，F(xiàn)FT處理器的連續(xù)采樣之間可能會(huì)丟失瞬態(tài)信號(hào)。為了克服這個(gè)問題，實(shí)時(shí)頻譜分析儀采集了時(shí)間重疊的樣本。這樣，發(fā)生的瞬態(tài)將被捕獲并可以進(jìn)行分析。實(shí)時(shí)頻譜分析儀對于分析由處理器驅(qū)動(dòng)的射頻系統(tǒng)特別有用，因?yàn)榭赡軙?huì)發(fā)生毛刺和瞬變。它們對于捕獲各種形式的調(diào)制和跳頻系統(tǒng)也非常有用。

USB頻譜分析儀：盡管 USB 頻譜分析儀本身可能不是不同類型的分析儀，但它們可能值得一節(jié)，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘环N非常經(jīng)濟(jì)高效的創(chuàng)建頻譜分析儀的方法。通過捕獲波形并在專門設(shè)計(jì)的FPGA中進(jìn)行處理，處理后的信息可以通過USB接口傳遞到計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示。這節(jié)省了大量的成本和空間。

頻譜分析儀頻率覆蓋范圍

頻譜分析儀最重要的主要規(guī)格之一可能是其頻率覆蓋范圍。

通常，頻譜分析儀將能夠測量從非常接近零赫茲到其最高頻率的頻率。

通常，對于大多數(shù)應(yīng)用來說，下限頻率不是問題，因?yàn)樯漕l頻譜分析儀通常用于射頻頻譜的頻率。下限可能取決于測試儀器是直流耦合還是交流耦合。直流耦合通常給出一個(gè)低得多的限值。高端頻譜分析儀的典型下限可能為直流耦合的下限約為2 Hz，而交流耦合的下限為10 MHz。

交流耦合的優(yōu)點(diǎn)是可以消除信號(hào)上可能存在的任何直流電。如果直流分量太大，則很容易損壞頻譜分析儀的輸入，并且維修費(fèi)用可能很高。

頻率覆蓋規(guī)范所需的主要參數(shù)是上限。這顯然應(yīng)該至少包括目標(biāo)信號(hào)的基波，但請記住，頻譜分析儀通常需要測量雜散信號(hào)，如互調(diào)失真和諧波。

為了能夠正確檢查任何單元、模塊或電路的性能，必須至少看到主信號(hào)的三次諧波，最好是更高的諧波。

需要仔細(xì)判斷選擇正確的最高頻率，可能具有一定的偶然性。然而，最高頻率的增量往往相當(dāng)大，并且伴隨著成本的大幅增加。

頻率精度規(guī)格

頻率精度是任何分析儀的重要規(guī)格。雖然它不是頻率計(jì)數(shù)器，但頻率精度通常是其規(guī)格的關(guān)鍵。

對于較舊的超外差掃頻模擬分析儀和較新的FFT數(shù)字式分析儀，頻率精度的處理方式不同。值得分別查看兩種形式的測試儀器的規(guī)格。由于超外差掃頻分析儀是現(xiàn)場的第一臺(tái)，因此將首先解決以下問題：

模擬超外差掃頻譜分析儀：這種形式的頻譜分析儀的誤差可以分為許多不同的區(qū)域：

頻率參考誤差：該誤差主要由分析儀內(nèi)部的時(shí)基振蕩器決定。如今，幾乎所有的頻譜分析儀都使用高性能的晶體烘箱振蕩器，因此這個(gè)術(shù)語通常很小。此外，分析器的內(nèi)部架構(gòu)也將對該術(shù)語產(chǎn)生影響。但是，當(dāng)使用頻譜分析儀進(jìn)行任何頻率測量時(shí)，值得記住的是，烘箱確實(shí)需要時(shí)間來預(yù)熱和穩(wěn)定，因此只有在分析穩(wěn)定后才能進(jìn)行任何測量。有關(guān)這方面的完整詳細(xì)信息將在頻譜分析儀規(guī)格表中給出。

跨度錯(cuò)誤：在可能沒有使用數(shù)字技術(shù)的舊分析儀上，量程誤差也是一個(gè)關(guān)鍵問題。這種誤差通常分為兩種規(guī)格，因?yàn)樵S多頻譜分析儀是完全針對小跨度合成的，但針對較大跨度進(jìn)行了開環(huán)調(diào)諧。檢查分析儀的操作，但對于大多數(shù)現(xiàn)代分析儀來說，這并不適用

中心頻率誤差：同樣，這種形式的誤差規(guī)范也適用于較舊的分析儀。在大多數(shù)情況下，它比跨度誤差小得多。

基于FFT的頻譜分析儀：快速傅里葉變換頻譜分析儀使用與舊式測試儀器截然不同的方法來實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)。在這組分析儀中，還包括實(shí)時(shí)頻譜分析儀，因?yàn)樗鼘?shí)際上是FFT頻譜分析儀的專用高性能版本。也可以包括 USB 頻譜分析儀，因?yàn)樗褂门c FFT 分析儀相同的原理運(yùn)行 - 唯一的區(qū)別是 USB 測試儀器使用計(jì)算機(jī)內(nèi)的顯示、顯示處理、控制等，而讓 USB 頻譜分析儀進(jìn)行所有信號(hào)處理。

在這些分析儀中，所有參考信號(hào)、時(shí)鐘等都來自高穩(wěn)定性源。這通常是一個(gè)由烤箱控制的晶體振蕩器 - 甚至可以鎖定到更高的標(biāo)準(zhǔn)源，以使系統(tǒng)具有更高水平的頻率精度。分析儀進(jìn)行的任何頻率測量都將從根本上取決于時(shí)鐘的精度。

通常，頻率測量是使用標(biāo)記進(jìn)行的。在屏幕上選擇一個(gè)位置，這通常是信號(hào)的峰值，以便可以測量其中心頻率。人們感興趣的主要是這些標(biāo)記的頻率精度。

FFT頻譜分析儀中使用了幾種頻率精度規(guī)格。

標(biāo)記分辨率：標(biāo)記分辨率實(shí)際上與頻率精度無關(guān)，但它給出了標(biāo)記可以執(zhí)行的步長 - 它給出了一個(gè)位置和相鄰位置之間的步長。在許多測試儀器中，這可以精確到 1 Hz。這已經(jīng)綽綽有余了，特別是當(dāng)現(xiàn)代分析儀可以測量的一些頻率擴(kuò)展到許多GHz時(shí)。

標(biāo)記頻率不確定度：標(biāo)記不確定性可以被認(rèn)為是系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。由于標(biāo)記給出了它們所定位頻率的讀數(shù)，通常給出了信號(hào)的峰值或中心頻率，因此這種精度或更準(zhǔn)確地說是不確定性非常重要。

標(biāo)記不確定度圖由幾個(gè)元素組成。它通?？梢源_定為±（標(biāo)記頻率 x 參考精度 + 通常約為分辨率帶寬的 10% + 0.5 x（跨度 / （掃描點(diǎn) - 1） + 標(biāo)記分辨率）。

頻譜分析儀中使用的頻率參考的頻率精度，無論是掃描分析儀還是FFT分析儀，都取決于用于驅(qū)動(dòng)頻率合成器和其他時(shí)鐘信號(hào)的頻率參考。這假設(shè)分析儀中的變量振蕩器是合成的，而不是像一些非常早期的分析儀那樣自由運(yùn)行。

頻率參考誤差可按±計(jì)算（自上次調(diào)整以來的時(shí)間 x 老化率 + 溫度漂移 + 校準(zhǔn)精度）。

頻譜分析儀的頻率精度在實(shí)驗(yàn)室中并不總是容易計(jì)算，但今天的高性能模型將提供令人驚訝的高精度水平，盡管使用上述簡單的計(jì)算，但可以很好地估計(jì)性能，而無需對所有相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全面調(diào)查。

相位噪聲規(guī)格

近年來，相位噪聲變得越來越重要，因此有必要測量許多振蕩器和系統(tǒng)的相位噪聲性能。

為了進(jìn)行相位噪聲測量，頻譜分析儀的性能必須優(yōu)于被測單元的性能。如果不是，則測量將是進(jìn)行測量的相位噪聲測試儀器的測量值，因?yàn)閬碜灶l譜分析儀的相位噪聲會(huì)掩蓋被測單元的相位噪聲。

有鑒于此，分析儀的相位噪聲性能是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

通常，相位噪聲規(guī)格是使用完美信號(hào)源時(shí)測量的單邊帶噪聲電平。它被指定為在給定偏移處以 1Hz 帶寬測量的相位噪聲電平，單位為 dBc（相對于載波的分貝）。

由于相位噪聲的電平隨偏移而變化，因此可以在多個(gè)頻率下指定電平，也可以給出噪聲圖。

典型規(guī)范可能如下表所示：

當(dāng)測量達(dá)到10 MHz偏移時(shí)，預(yù)計(jì)噪聲將保持恒定，達(dá)到測試儀器的本底噪聲。

振幅精度規(guī)格

頻譜分析儀的幅度精度規(guī)范對于測試儀器進(jìn)行的任何測量都非常重要。

有兩種與振幅精度相關(guān)的分析儀規(guī)格：

絕對精度規(guī)格：本頻譜分析儀規(guī)范是指需要絕對電平的測量。它可以是以dBm等表示的信號(hào)功率電平的測量。

相對精度規(guī)格：相對精度規(guī)格略有不同。當(dāng)信號(hào)與另一個(gè)信號(hào)相比時(shí)以分貝表示時(shí)，使用此規(guī)范。例如，諧波可以用載波上的分貝來表示。這些測量通常比絕對測量更準(zhǔn)確，因?yàn)檎麄€(gè)信號(hào)鏈的精度

分辨率帶寬規(guī)格

當(dāng)需要測量距離較近的信號(hào)時(shí)，頻譜分析儀的分辨率帶寬規(guī)格非常重要。

分辨率帶寬主要由分析儀中使用的濾波器帶寬決定，但在確定可用分辨率時(shí)，濾波器類型、殘余FM和噪聲邊帶等其他因素也是需要考慮的因素。

審核編輯 ：黃飛