頻譜分析儀從根本上說(shuō)是一種測(cè)試儀器，可以在射頻范圍內(nèi)測(cè)量電路或系統(tǒng)中的各種參數(shù)。

頻譜分析儀是用于測(cè)量頻率和許多其他參數(shù)的重要測(cè)試之一。有趣的是，頻譜分析儀用于測(cè)量我們知道的信號(hào)并找到我們不知道的信號(hào)。由于其準(zhǔn)確性，頻譜分析儀已在電氣和電子測(cè)量領(lǐng)域獲得了許多應(yīng)用。它用于測(cè)試許多電路和系統(tǒng)。這些電路和系統(tǒng)在射頻級(jí)別上運(yùn)行。

憑借其不同的模型配置，該設(shè)備在儀器儀表和測(cè)量領(lǐng)域具有其自身的多功能性。它具有不同的規(guī)格，尺寸，甚至可以根據(jù)特定應(yīng)用提供。目前正在研究在甚高頻范圍內(nèi)以超高頻水平使用該設(shè)備。它甚至可以連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且測(cè)量結(jié)果可以記錄在數(shù)字平臺(tái)上。

什么是頻譜分析儀？

頻譜分析儀從根本上說(shuō)是一種測(cè)試儀器，可以在射頻范圍內(nèi)測(cè)量電路或系統(tǒng)中的各種參數(shù)。一臺(tái)普通的測(cè)試設(shè)備會(huì)根據(jù)其相對(duì)于時(shí)間的幅度來(lái)測(cè)量數(shù)量。例如，電壓表將基于時(shí)域測(cè)量電壓幅度。因此，我們將獲得交流電壓的正弦曲線(xiàn)或直流電壓的直線(xiàn)。但是頻譜分析儀會(huì)根據(jù)幅度與頻率的關(guān)系來(lái)測(cè)量數(shù)量。

頻域響應(yīng)

如圖所示，頻譜分析儀測(cè)量頻域中的幅度。高峰值信號(hào)代表幅度，在這兩者之間，我們也有噪聲信號(hào)。我們可以使用頻譜分析儀消除噪聲信號(hào)，并使系統(tǒng)效率更高。信噪比抵消因子（SNR）是當(dāng)今電子應(yīng)用的重要功能之一。例如，耳機(jī)帶有降噪方面。為了測(cè)試這種設(shè)備，使用了頻譜分析儀。

框圖

頻譜分析儀的框圖如上所示。它由一個(gè)輸入衰減器組成，該衰減器會(huì)衰減輸入的射頻信號(hào)。衰減后的信號(hào)被饋送到低通濾波器以消除紋波含量。

濾波后的信號(hào)與電壓調(diào)諧振蕩器混合，并饋入放大器。該放大器被饋送到陰極射線(xiàn)示波器。另一方面，我們也有一個(gè)掃描發(fā)生器。兩者都送入CRO進(jìn)行垂直和水平偏轉(zhuǎn)。

頻譜分析儀的工作原理

頻譜分析儀從根本上測(cè)量信號(hào)的頻譜含量，即饋入分析儀。例如，如果我們要測(cè)量一個(gè)濾波器的輸出，比如說(shuō)低通濾波器，那么頻譜分析儀將在頻域中測(cè)量輸出濾波器的頻譜含量。在此過(guò)程中，它還將測(cè)量噪聲含量并將其顯示在CRO中，

如框圖所示，頻譜分析儀的工作可以從根本上分類(lèi)為在陰極射線(xiàn)示波器上產(chǎn)生垂直和水平掃描。我們知道，被測(cè)信號(hào)的水平掃描將相對(duì)于頻率，垂直掃描將相對(duì)于其幅度。

加工

為了產(chǎn)生被測(cè)信號(hào)的水平掃描，將射頻電平的信號(hào)饋入輸入衰減器，后者會(huì)衰減射頻電平的信號(hào)。衰減器的輸出被饋送到低通濾波器，以消除信號(hào)中的任何紋波成分。然后將其饋送到放大器，該放大器將信號(hào)的幅度放大到一定水平。

在此過(guò)程中，它還與以一定頻率調(diào)諧的振蕩器的輸出混合。振蕩器有助于產(chǎn)生反饋波形的交替性質(zhì)。與振蕩器混合并放大后，信號(hào)被饋送到水平檢測(cè)器，水平檢測(cè)器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域。在頻譜分析儀中，信號(hào)的頻譜量在頻域中表示。

對(duì)于垂直掃描，需要幅度。為了獲得振幅，信號(hào)被饋送到電壓調(diào)諧振蕩器。電壓調(diào)諧振蕩器在射頻水平上調(diào)諧。通常，電阻器和電容器的組合用于獲得振蕩器電路。這稱(chēng)為RC振蕩器。在振蕩器級(jí)別，信號(hào)相移360度。對(duì)于此相移，使用了不同級(jí)別的RC電路。通常，我們有3個(gè)級(jí)別。

有時(shí)甚至將變壓器也用于相移。在大多數(shù)情況下，還可以使用斜坡發(fā)生器來(lái)控制振蕩器的頻率。斜坡發(fā)生器有時(shí)也連接到脈寬調(diào)制器以獲得脈沖的斜坡。振蕩器的輸出被饋送到垂直掃描電路。它在陰極射線(xiàn)示波器上提供振幅。

頻譜分析儀的類(lèi)型

頻譜分析儀可以分為兩類(lèi)。模擬和數(shù)字。

模擬頻譜分析儀

模擬頻譜分析儀使用超外差原理。它們也稱(chēng)為掃頻分析儀。如框圖所示，分析儀將具有不同的水平和垂直掃描電路。為了以分貝為單位顯示輸出，在水平掃描電路之前還使用了對(duì)數(shù)放大器。還提供視頻過(guò)濾器以過(guò)濾視頻內(nèi)容。使用斜坡發(fā)生器可以在顯示屏上為每個(gè)頻率提供一個(gè)唯一的位置，通過(guò)它可以顯示頻率響應(yīng)。

數(shù)字頻譜分析儀

數(shù)字頻譜分析儀由快速傅里葉變換（FFT）塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）塊組成，以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由框圖表示

數(shù)字頻譜分析儀

如框圖所示，信號(hào)被饋送到衰減器，該衰減器使信號(hào)的電平衰減，然后饋入LPF以消除紋波含量。然后，信號(hào)被饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），后者將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字域。數(shù)字信號(hào)被饋送到FFT分析儀，后者將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域。它有助于測(cè)量信號(hào)的頻譜。最后，使用CRO進(jìn)行顯示。

分析儀的優(yōu)缺點(diǎn)

它具有許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢詼y(cè)量射頻范圍內(nèi)信號(hào)中的頻譜量。它還提供了許多測(cè)量。唯一的缺點(diǎn)是它的成本，與常規(guī)的傳統(tǒng)儀表相比，它的成本更高。

分析儀測(cè)量的變量

根本上用于測(cè)試目的的頻譜分析儀可用于測(cè)量各種變量。所有這些測(cè)量都是在射頻級(jí)別上進(jìn)行的。使用頻譜分析儀經(jīng)常測(cè)量的是：

?信號(hào)電平–可以使用頻譜分析儀測(cè)量基于頻域的信號(hào)幅度。

?相位噪聲–由于在頻域上進(jìn)行測(cè)量并測(cè)量頻譜含量，因此可以輕松測(cè)量相位噪聲。它在陰極射線(xiàn)示波器的輸出中表現(xiàn)為波紋。

?諧波失真–這是確定信號(hào)質(zhì)量的主要因素?；谥C波失真，可以計(jì)算總諧波失真（THD）以評(píng)估信號(hào)的電能質(zhì)量。信號(hào)必須避免下垂和隆起。降低諧波失真水平甚至對(duì)于避免不必要的損失非常重要。

?互調(diào)失真–調(diào)制信號(hào)時(shí)，會(huì)在中間電平上基于幅度（振幅調(diào)制）或頻率（頻率調(diào)制）引起失真。必須避免這種失真，以得到已處理的信號(hào)。為此，頻譜分析儀用于測(cè)量互調(diào)失真。一旦使用外部電路降低了失真，就可以處理信號(hào)。

?雜散信號(hào)–這些是不需要檢測(cè)和消除的有害信號(hào)。這些信號(hào)無(wú)法直接測(cè)量。它們是未知信號(hào)，需要進(jìn)行測(cè)量。

?信號(hào)頻率–這也是要評(píng)估的重要因素。由于我們?cè)谏漕l級(jí)別使用了該分析儀，因此頻段非常高，因此測(cè)量每個(gè)信號(hào)的頻率內(nèi)容變得很重要。對(duì)于此頻譜，專(zhuān)門(mén)使用分析儀。

?頻譜模板–頻譜分析儀還有助于分析頻譜模板。

因此，我們已經(jīng)看到了頻譜分析儀的工作原理，設(shè)計(jì)，優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用。必須思考的是，如何存儲(chǔ)在頻譜分析儀中測(cè)量的數(shù)據(jù)？以及如何將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等其他介質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量。
編輯：hfy