頻譜分析儀原理：頻譜分析儀是對無線電信號進(jìn)行測量的*設(shè)備,是從事電子產(chǎn)品研發(fā),、生產(chǎn)、檢驗的常用工具,，因此,，應(yīng)用十分廣泛,，被稱為工程師的射頻萬用表。

1,、傳統(tǒng)頻譜分析儀的前端電路是一定帶寬內(nèi)可調(diào)諧的接收機(jī),，輸入信號經(jīng)變頻器變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為垂直分量,，頻率作為水平分量,，在示波器屏幕上繪出坐標(biāo)圖，就是輸入信號的頻譜圖,。由于變頻器可以達(dá)到很寬的頻率,，例如30Hz-30GHz，與外部混頻器配合,，可擴(kuò)展到100GHz以上,。頻譜分析儀是頻率覆蓋寬的測量儀器之一，無論測量連續(xù)信號或調(diào)制信號,，頻譜分析儀都是很理想的測量工具,。但是，傳統(tǒng)的頻譜分析儀也有明顯的缺點(diǎn),，它只能測量頻率的幅度,，缺少相位信息，因此屬于標(biāo)量儀器,。

2,、現(xiàn)代頻譜分析儀是基于快速傅里葉變換(FFT)的頻譜分析儀，通過傅里葉運(yùn)算將被測信號分解成分立的頻率分量,，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果,。這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)對輸入信號取樣,，再經(jīng)過FFT處理后獲得頻譜分布圖。在這種頻譜分析儀中,，為獲得良好的儀器線性度和高分辨率,，對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時ADC的取樣率少等于輸入信號gao頻率的兩倍fs=2f，即頻率上限是100MHz的實時頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的取樣率,。目前半導(dǎo)體工藝水平可制成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC,，或者分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC；即原理上儀器可達(dá)到2GHz的帶寬,，為了擴(kuò)展頻率上限,，可在ADC前端增加下變頻器，本振采用數(shù)字調(diào)諧振蕩器,。這種混合式的頻譜分析儀可擴(kuò)展到幾GHz以下的頻段使用,。FFT的性能用取樣點(diǎn)數(shù)和取樣率來表征，例如用100KS/S的取樣率對輸入信號取樣1024點(diǎn),，則gao輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz,；如果取樣點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn),，則分辨率提高到25Hz,。由此可知，gao輸人頻率取決于取樣率,，分辨率取決于取樣點(diǎn)數(shù),，F(xiàn)FT運(yùn)算時間與取樣點(diǎn)數(shù)成對數(shù)關(guān)系，頻譜分析儀需要高頻率,、高分辨率和高速運(yùn)算時,，要選用高速的FFT硬件，或者相應(yīng)的數(shù)字信號處理器(DSP)芯片,。例如,，10MHz輸入頻率的1024點(diǎn)的運(yùn)算時間80μs，而10KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時間變?yōu)?4ms,，1KHz的1024點(diǎn)的運(yùn)算時間增加至640ms,。當(dāng)運(yùn)算時間超過200ms時，屏幕的反應(yīng)變慢,，不適于眼睛的觀察,，補(bǔ)救辦法是減少取樣點(diǎn)數(shù)，使運(yùn)算時間降低至200ms以下,。

3,、用FFT計算信號頻譜的算法是離散傅里葉變換，X(k)可看成是z變換在單位圓上的等距離采樣值,，同樣X(k)也可看作是序列付氏變換X(ejω)的采樣,，采樣間隔為ωN=2π/N 由此看出，離散付里葉變換實質(zhì)上是其頻譜的離散頻域采樣，對頻率具有選擇性(ωk=2πk/N),，在這些點(diǎn)上反映了信號的頻譜,。根據(jù)采樣定律，一個頻帶有限的信號,，可以對它進(jìn)行時域采樣而不丟失任何信息,，F(xiàn)FT變換則說明對于時間有限的信號(有限長序列)，也可以對其進(jìn)行頻域采樣,，而不丟失任何信息,。所以只要時間序列足夠長，采樣足夠密,，頻域采樣也就可較好地反映信號的頻譜趨勢,，所以FFT可以用以進(jìn)行連續(xù)信號的頻譜分析。