頻譜分析儀器

頻譜分析儀器是研究電信號頻譜結構的儀器，用於信號失真度、調製度、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，是一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、頻率特性分析儀或傅立葉分析儀等。現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果,能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。儀器內部若採用數字電路和微處理器，具有存儲和運算功能；配置標準接口，就容易構成自動測試系統。

基本介紹

• 中文名：頻譜分析儀器
• 本質：研究電信號頻譜結構的儀器 

工作原理

頻譜分析儀器架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統功能之調整與控制，系統主要的功能是在頻域裡顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；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)。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工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)，再經由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 螢幕上，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於頻寬範圍、濾波 頻譜分析儀器的數目與最大的多任務交換時間(Switching Time)。

最常用的頻譜分析儀器是掃瞄調諧頻譜分析儀，其基本結構類似超外差式接收器，工作原理是輸入信號經衰減器直接外加到混波器，可調變的本地振盪器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振盪頻率，經混波器與輸入信號混波降頻後的中頻信號（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係。

影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功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最低頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低於頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重疊，難以分辨，較低的RBW 固然有助於不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW 將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW 密切相關，較高的RBW 固然有助於寬頻帶信號的偵測，將增加噪聲底層值(Noise Floor)，降低量測靈敏度，對於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。