頻譜分析儀(Spectrum Analyzer)主要用于顯示頻域輸入信號(hào)的頻譜特性。并依據(jù)信號(hào)處理方式的差異分為兩種類型，分別是即時(shí)頻譜 分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)，以及掃描調(diào)諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)等兩種。

　　即時(shí)頻譜分析儀可在同 一時(shí)間顯示頻域的信號(hào)振幅，其工作原理是針對(duì)不同的頻率信號(hào)設(shè)置相對(duì)應(yīng)的濾波器與檢知器(Detector)，并經(jīng)由同步多工掃瞄器將信號(hào)輸出至螢?zāi)唬瑑?yōu) 點(diǎn)在于能夠顯示周期性雜散波(Periodic Random Waves)的瞬時(shí)反應(yīng)，但缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，且頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與最大多工交換時(shí)間(Switching Time)都將對(duì)其性能表現(xiàn)造成限制。

　　掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀是最常用的頻譜分析儀類型，它的基本結(jié)構(gòu)與超外差式接收 器類似，主要工作原理是輸入信號(hào)透過衰減器直接加入混波器中，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)由與CRT螢?zāi)煌降膾呙楫a(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩頻率，再將 混波器與輸入信號(hào)混波降頻后的中頻信號(hào)(IF)放大后、濾波與檢波傳送至CRT螢?zāi)?，因此CRT螢?zāi)坏目v軸將顯示信號(hào)振幅與頻率的相對(duì)關(guān)系。

　　如上所言，影響信號(hào)反應(yīng)的主要關(guān)鍵為濾波器頻寬。高斯濾波器 (Gaussian-Shaped Filter)影響的功能就是量測(cè)所常見到的解析頻寬(Resolution Bandwidth;RBW)。RBW所代表的意義為兩個(gè)不同頻率信號(hào)所能夠被清楚分辨出來的最低頻寬差異，因此兩個(gè)不同頻率信號(hào)的頻寬如果低于頻譜分析 儀的解析頻寬，如此兩信號(hào)將會(huì)重疊而無法分辨。如此看似更低的RBW將有助于不同頻率信號(hào)的分辨與量測(cè)工作，然而過低的RBW有可能將較高頻率的信號(hào)給濾 除掉，因而導(dǎo)致信號(hào)顯示時(shí)產(chǎn)生失真。較高的RBW當(dāng)然有助于寬頻信號(hào)的量測(cè)，然而卻可能增加雜訊底層值(Noise Floor)、降低量測(cè)靈敏度，并對(duì)于偵測(cè)低強(qiáng)度的信號(hào)容易產(chǎn)生阻礙。失真值與設(shè)定的RBW密切相關(guān)，因此設(shè)定適當(dāng)?shù)腞BW寬度才是正確使用頻譜分析儀的 重要概念。

　　此外傳統(tǒng)頻譜分析儀的前端電路是在一定頻寬內(nèi)可調(diào)諧的接收器。當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng) 變頻器變頻后，由低通濾波器輸出，濾波器所輸出的數(shù)值就是垂直分量，至于頻率則是水平分量，如此在螢?zāi)簧纤尸F(xiàn)的座標(biāo)圖就是輸入信號(hào)頻譜圖。由于變頻器可 以達(dá)到很寬的頻率(如從30Hz～30GHz)，與外部混頻器配合，更可提高到100GHz以上，因此頻譜分析儀是頻率覆蓋率最寬的測(cè)量?jī)x器之一，不管是 測(cè)量連續(xù)信號(hào)或調(diào)變信號(hào)，頻譜分析儀都是很理想的測(cè)量工具。只是傳統(tǒng)頻譜分析儀的缺點(diǎn)在于，它只能測(cè)量頻率的幅度，但缺少相位資訊，因此在性質(zhì)上是屬于標(biāo) 量?jī)x器而不是向量?jī)x器。

　　新一代頻譜分析儀則是基于快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)的量測(cè)儀器。透過傅立葉 運(yùn)算將被測(cè)信號(hào)分解成分立的頻率分量，進(jìn)而達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果。新型的頻譜分析儀采用數(shù)位方式，直接由類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)對(duì)輸入信號(hào) 取樣，再經(jīng)傅立葉運(yùn)算處理后而得到頻譜分布圖。

　　在今天的量測(cè)中，不管是什么信號(hào)，都可以用許多方法進(jìn)行測(cè)量。通常所用的最 基本儀器都是示波器，觀察信號(hào)的波形、頻率與振幅等。但由于信號(hào)的變化非常復(fù)雜，許多資訊是用示波器檢測(cè)不出來的，例如如果要分析一個(gè)非正弦波信號(hào)，從理 論上來說，它是由不同頻率與電壓的向量所疊加而成。就分析的角度來觀察，示波器橫軸表示時(shí)間，縱軸為電壓幅度，曲線是表示隨時(shí)間變化的電壓波形，這是時(shí)域 的測(cè)量方法。如果要觀察其頻率的組成，必須用頻域法，其橫坐標(biāo)為頻率，縱軸為功率幅度。如此便可以看到在不同頻率點(diǎn)上功率幅度的分布，就可以了解這些信號(hào) 的頻譜。有了這些單一信號(hào)的頻譜，接著還能繼續(xù)把復(fù)雜信號(hào)再現(xiàn)與復(fù)制出來，這對(duì)于訊號(hào)分析來說是非常重要的。

　　當(dāng)一個(gè)數(shù)位訊號(hào)中包含許多影像和聲音的信號(hào)，它的頻譜分布將會(huì)相當(dāng)復(fù)雜。在 衛(wèi)星監(jiān)測(cè)上，這些信號(hào)都必須從頻譜分析的角度來獲得所需要的參數(shù)。目前有兩種方法可對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行分析。第一是對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域的采集，然后對(duì)其進(jìn)行傅立葉 轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，這種方法稱之為動(dòng)態(tài)信號(hào)分析。特色是比較快，有較高的采樣速率與較高的解析度。即使是兩個(gè)信號(hào)間隔非常近，用傅立葉轉(zhuǎn)換也可將 它們分辨出來。但由于是用數(shù)位采樣分析，所能分析信號(hào)的最高頻率受其采樣速率的影響，限制了對(duì)高頻信號(hào)的分析。因此目前最高的分析頻率只是在10MHz左 右，這樣的測(cè)量范圍是屬于是向量分析。此種分析方法一般用于低頻信號(hào)的分析，如聲音與振動(dòng)等。另一種方法原理則是依靠硬體電路實(shí)現(xiàn)，而不是透過數(shù)學(xué)方程式 轉(zhuǎn)換。它可以直接接收信號(hào)，此種分析儀器稱為超外差接收直接掃描調(diào)諧分析儀，也就是前述所提及的掃描調(diào)諧頻譜分析儀。

　　頻譜分析儀應(yīng)用領(lǐng)域

　　頻譜分析儀主要功能在于量測(cè)信號(hào)的大小或振幅，其應(yīng)用范圍十分廣泛，包括系 統(tǒng)維護(hù)、信號(hào)量測(cè)、組件的頻率增益與物料品管等，都在頻譜分析儀的應(yīng)用范圍之中。

　　放大器增益、頻率響應(yīng)與被動(dòng)元件特性之量測(cè)

　　有線電視及通信系統(tǒng)使用大量的放大器與分接器(Tap)、接頭、同軸電纜等 被動(dòng)元件，元件品質(zhì)的好壞都會(huì)影響信號(hào)的特性，因此事前的篩選有助于保證信號(hào)的品質(zhì)。例如透過頻譜分析儀的追蹤產(chǎn)生器來評(píng)估待測(cè)物件(DUT)的頻率反應(yīng) 特性，量測(cè)的結(jié)果可由繪圖儀器(Plotter)輸出而獲得資料。量測(cè)頻率的范圍可事先一次設(shè)定，并一次獲得其對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線，如此將大幅減少過去透過示 波器及函數(shù)產(chǎn)生器必須依不同頻率逐點(diǎn)量測(cè)的繁復(fù)操作程序。

　　利用頻譜分析儀本身的追蹤產(chǎn)生器(Tracking Generator)功能，產(chǎn)生掃瞄信號(hào)經(jīng)由DUT傳送到頻譜分析儀的射頻接收器，由DUT的頻率響應(yīng)和短接線的量測(cè)響應(yīng)，相互比較之，亦可得出DUT的 介入損失(Insertion Loss)，同樣方式將可得到其它相關(guān)元件的頻率響應(yīng)量測(cè)值。