頻譜分析儀簡稱頻譜儀，是用來顯示頻域信號幅度的儀器,，在射頻領(lǐng)域有“射頻萬用表”的美稱,。在射頻領(lǐng)域，傳統(tǒng)的萬用表已經(jīng)不能有效測量信號的幅度,，示波器測量頻率很高的信號也比較困難,，而這正是頻譜分析儀的強項。

頻譜儀與示波器屬于兩種類型的儀器,，示波器主要顯示時域信號幅度的變化,，而頻譜儀顯示的是頻域信號幅度的變化。對于研究射頻的工程師和愛好者,，頻譜儀是工作的好幫手,，它可以形象地展示一定頻率范圍內(nèi)信號的幅度，可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)信號的存在和不同類型信號的特征,。隨著科技的發(fā)展,，頻譜儀也從傳統(tǒng)的模擬線路進化到數(shù)字化頻譜儀，被賦予更多的功能,，以適應(yīng)不斷出現(xiàn)的復(fù)雜信號,。

應(yīng)用與意義

頻譜分析儀在射頻領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。頻譜儀zui基本的作用就是發(fā)現(xiàn)和測量信號的幅度,。頻譜儀可以以圖示化的方式顯示設(shè)定頻率范圍內(nèi)的射頻信號,，信號越強，頻譜儀顯示的幅度也越大,。通過這種特性,，頻譜儀被用來搜索和發(fā)現(xiàn)一定頻段內(nèi)的射頻信號，廣泛應(yīng)用在監(jiān)測電磁環(huán)境,、無線電頻譜監(jiān)測,、電子產(chǎn)品電磁兼容測量、無線電發(fā)射機發(fā)射特性、信號源輸出信號品質(zhì)等領(lǐng)域,。頻譜儀可以測量射頻信號的多種特征參數(shù),，包括頻率、選頻功率,、帶寬,、鄰道功率、調(diào)制波形,、場強等,。在射頻信號的頻率測量方面，雖然頻率計是專業(yè)的設(shè)備,，但遇到時分多址的信號（GSM,、IDEN、TETRA的信號）,、跳頻的信號,、寬帶的信號，普通頻率計無法準(zhǔn)確計數(shù),，功率計無法及時測量,，而頻譜儀由于基于高速的信號捕捉，則可以有機會測量這些信號,。針對這些常見的不穩(wěn)定信號,，很多中頻譜儀還在測量軟件上做了優(yōu)化，提供的自動測量工具,。

由于頻譜儀具有圖示化射頻信號的能力,，頻譜圖可以幫助我們了解信號的特性和類型，有助于zui終了解信號的調(diào)制方式和發(fā)射機的類型,。在軍事領(lǐng)域,，頻譜儀在電子對抗和頻譜監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用，不同類型的雷達信號,、通信電臺信號,、應(yīng)答機信號、“敵我”識別器信號都有各自不同特征的頻譜圖,。在民用無線電管理領(lǐng)域,，通過頻譜圖，我們可以及時發(fā)現(xiàn)非法使用的頻率,，這比傳統(tǒng)掃描監(jiān)聽的效率要高得多,。在不明干擾源的定位中,，頻譜圖有助于判斷干擾信號的類型,，并推斷出產(chǎn)生干擾信號的可能設(shè)備，以縮小排查范圍。頻譜儀還是一部很好的場強儀,，具有比較大的動態(tài),，一些具有自動測量功能的頻譜儀可以方便地讀出目標(biāo)信號的場強數(shù)值，同時可以顯示目標(biāo)頻率周邊的情況,。實際應(yīng)用中,，有很多手持頻譜儀就替代了場強儀。

有的頻譜儀內(nèi)置跟蹤信號源,，或者支持外接跟蹤信號源,，頻譜儀與跟蹤信號源配合使用，可以顯示雙端口網(wǎng)絡(luò)的頻幅特性,，擴展了頻譜儀的用途,。該功能類似掃頻儀和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的主要功能，比普通老式掃頻儀的精度要高得多,，可以應(yīng)用于濾波器的調(diào)校,。如果頻譜儀與跟蹤源配合駐波電橋，還能直接圖示化顯示天線的匹配情況,，具有天線分析儀的部分功能,。

HP的早期頻譜儀	HP經(jīng)典頻譜儀8591E
Rohde-Schwarz主流通用頻譜儀FSP	Rohde&Schwarz手持頻譜儀FSH系列

發(fā)展歷程
 

頻譜分析儀從發(fā)明以來，經(jīng)歷了模擬線路頻譜儀,、單片機程控頻譜儀,、電腦數(shù)字化頻譜儀的發(fā)展歷程。隨著集成電路和微處理器電路的迅猛發(fā)展以及對信號測量要求的提高,，頻譜儀的工作頻率不斷提高,，精度不斷提升，體積和重量不斷縮減,。從早期巨大笨重的臺式頻譜儀,，發(fā)展到廣泛使用的便攜式頻譜儀，以及近年來現(xiàn)場應(yīng)用越來越多的手持式頻譜儀,，頻譜儀正向著數(shù)字化,、高精度化、小型化發(fā)展,。

老式的頻譜儀為純電路結(jié)構(gòu),，早期的產(chǎn)品采用與示波器一樣的示波管進行顯示，通過快速掃描的接收機來形成頻譜圖,。這類頻譜儀基本沒有自動測量功能,，測量信號幅度靠人工對照示波管刻度進行數(shù)數(shù)，功能單一,，只具有頻譜儀基本的頻率掃描和幅度顯示功能,，且精度很低,。目前在主流應(yīng)用中已基本淘汰。

單片機程控頻譜儀是通過單片機微處理器來控制的頻譜儀,，雖然從外觀上看,，zui早期的數(shù)字頻譜儀依然采用示波管顯示，但增加了字符發(fā)生器電路,，在儀器屏幕上可以看到一些設(shè)置信息,，并具有了一些自動測量功能。隨后,，高性能的微處理器和頻率合成器電路相繼被引入,，使得頻譜儀的工作精度、分辨率和程控化水平得到顯著提高,。顯示屏由示波管發(fā)展為CRT管,，顯示的頻譜圖是通過微處理器計算后形成的，并增加了很多數(shù)控和自動測量功能,，屏幕上顯示的信息一下子多了很多,，頻譜儀的分辨率顯著提高到1kHz的水平，部分產(chǎn)品達到了1Hz級別,。

現(xiàn)代的數(shù)字化頻譜儀除了射頻信號處理單元,，其余部分基本都數(shù)字化了。很多附加的專項測量功能,，如TETRA信號測量,、GSM信號測量，都能以軟件開通形式添加,，顯示屏改為彩色液晶顯示,，并且進一步縮減了頻譜儀的體積和重量，掃描速度進一步提高,，背景噪聲和相位噪聲也得到了進一步控制,，頻譜儀的性能提高到一個新的水平，這更有利于對微小信號的測量,。

此外,，新結(jié)構(gòu)體系的實時頻譜儀也全新登場，更有利于對遂發(fā)的信號進行捕捉,。

傳統(tǒng)的頻譜儀一貫比較笨重,，比同年代的示波器重得多。很多大型臺式頻譜儀兩個人都很難抬得動,，即便是后期的HP8563E（CRT管型）之類,，屬于便攜型的頻譜儀，也有20kg重,。隨著液晶屏替代CRT顯像管,，以及儀器內(nèi)部線路的進一步集成化,，頻譜儀的重量也有所減輕，如E4403B,，重量在15kg左右。新一代的手持頻譜儀成為現(xiàn)場檢測中輕便靈巧的工具,，新的N9340B裝上電池的重量只有3.5kg左右,，Rohde&Schwarz的FSH3僅重2.5kg。

性能與指標(biāo)

標(biāo)志頻譜分析儀性能和特性的主要指標(biāo)有工作頻率范圍,、分辨率帶寬,、頻率掃寬、動態(tài)范圍,、掃描速度,、端口阻抗、平均噪聲電平,、相位噪聲,、幅度精度。

頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀zui高工作頻率和zui低工作頻率,，標(biāo)志著頻譜儀可以顯示頻譜的zui大范圍,。在射頻應(yīng)用中，用戶往往更關(guān)心頻譜儀的zui高工作頻率,，這使其成為用戶關(guān)心頻譜儀性能的*指標(biāo),。