频谱分析仪基础知识
频谱分析仪基础知识-性能指标及实用技巧
频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧频谱分析仪是用来显示频域信号幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。
在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。
本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。
频谱分析仪的种类与应用频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号处理方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。
完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。
即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。
扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式接收器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。
基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。
新型的频谱分析仪采用数位方式，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。
频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。
频谱分析仪知识概述
频谱分析仪知识一、概述（一）用途频谱分析仪是频域测试领域使用最广泛的一类仪器，可以测量连续波、脉冲及调制等多种信号的频谱，可以测试信号的频率、功率、带宽、调制等参数，增加选件可以进行相位噪声、噪声系数、信道功率、矢量信号、网络参数、故障定位、电磁兼容等测试分析，广泛应用于通信、雷达、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域，还可以用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
（二）分类与特点频谱分析仪按其工作原理可分为非实时频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类。
●非实时频谱分析仪特点非实时频谱分析仪按工作原理分为扫描调谐型、超外差型等，它们首先对输入信号按时间顺序进行扫描式调谐变频，然后对变频后的信号进行中频滤波、包络检波、视频滤波等处理，最终得到信号的频谱信息。
这种扫描式频谱分析仪在某一瞬间只能“观看”一个频率，逐次“观看”待测信号的全部频率范围，因此，它们只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期重复信号。
但是，扫本振型超外差式频谱分析仪具有频率范围宽、选择性好、灵敏度高、动态范围大等多项优点，是目前用途最广泛的一类频谱分析仪。
●实时频谱分析仪特点实时频谱分析仪通过FFT变换，能同时观测显示其规定频率范围内所有频率分量，而且保持了两个信号间的时间关系（相位关系），使得它不仅能分析周期信号、随机信号，而且能分析瞬时信号和猝发信号。
实时触发、无缝捕获和多域分析是实时频谱分析仪的几个主要特点。
实时频谱分析仪可以很好地解决现代雷达和通信系统中出现的脉冲压缩、捷变频、直扩、跳频、码分多址和自适应调制等各种复杂信号的测试需求。
频谱分析仪按其结构形式可分为台式、便携式、手持式和模块（VXI、PCI、PXI、LXI等总线形式)等类型产品。
（三）产品国内外现状国内生产频谱分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、成都前锋电子、天津德力、北京普源精电、安泰信电子、苏州同创电子等单位。
中国电子科技集团41所拥有台式、便携式、手持式和模块产品，频率范围覆盖3Hz～50GHz（通过外扩频方式可到110GHz）。
频谱分析仪基础知识
频谱分析仪基础知识一、频谱分析仪概述频谱分析仪是一种用于测量信号频率和功率的仪器。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
频谱分析仪广泛应用于电子、通信、雷达、声音和医疗等领域。
二、频谱分析仪工作原理频谱分析仪的工作原理是将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到中频信号，再经过中频放大器放大后送入检波器进行解调，最后通过显示器将频率谱显示出来。
三、频谱分析仪主要技术指标1、频率范围：指频谱分析仪能够测量的频率范围。
2、分辨率带宽：指能够分辨出的最小频率间隔。
3、扫描时间：指从低频到高频一次扫描所需的时间。
4、灵敏度：指能够检测到的最小信号幅度。
5、非线性失真：指由于仪器内部非线性元件所引起的信号失真。
6、动态范围：指能够同时测量到的最大和最小信号幅度。
7、抗干扰能力：指仪器对外部干扰信号的抵抗能力。
四、频谱分析仪使用注意事项1、使用前应检查仪器是否正常，如发现异常应立即停止使用。
2、避免在强电磁场中使用，以免影响测量结果。
3、使用过程中应注意避免信号源与仪器之间的干扰。
4、使用完毕后应关闭仪器，并妥善保管。
五、总结频谱分析仪是电子、通信等领域中非常重要的测量仪器之一。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
在使用频谱分析仪时，应注意检查仪器是否正常、避免在强电磁场中使用、避免信号源与仪器之间的干扰以及使用完毕后应关闭仪器等事项。
了解频谱分析仪的工作原理及主要技术指标，对于正确使用它进行测量和调试具有重要意义。
随着科技的快速发展，频谱分析在电子、通信、航空航天等领域的应用越来越广泛。
频谱分析仪作为频谱分析的核心工具，在科研和工业生产中发挥了重要的作用。
本文将介绍频谱分析原理、频谱分析仪使用技巧，以及如何根据输入的关键词和内容撰写文章。
频谱分析是指将信号分解成不同频率的正弦波成分，并分析这些成分的幅度、相位、频率等特性的一种方法。
频谱分析可以用于测量信号的频率范围、识别信号中的谐波成分、了解信号的调制方式和判断信号的来源等。
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频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。
信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。
频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。
利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。
现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。
新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。
在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。
有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。
1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。
这种仪器同样能分析周期和非周期信号。
FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。
2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
v1.0 可编辑可修改图1 信号的频域分析技术快速傅立叶变换频谱分析仪快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。
信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。
一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。
频谱分析仪基础解析
1.频谱分析的基本概念 2. 频谱分析仪的基本原理 3. 频谱分析仪的基本指标 4. 影响频谱分析仪性能的因素
信号与频谱分析基本概念
信号的波形信息
信号的频域信息
信号的矢量域信息
2Hale Waihona Puke 示波器实现时域信号的实时测量，可以测量信 号的幅度，峰峰值，有效值，平均值，上升时 间，下降时间，周期，频率，脉冲宽度，脉冲 周期，脉冲超调量，振铃，稳态幅度，数字信 号的眼图，以及其它一些波形细节参数，是宽 带测量仪器，示波器的带宽，数字示波器的AD 采样频率决定了测量信号的最大带宽。
相位噪声显示和分辨率带宽RBW的设置有关。
本振相位噪声在频域上表现为信号频谱的噪声边带
2020/11/7
频谱仪测试的灵敏度
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影响频谱仪灵敏度的主要因素
衰减器设置
衰减器设置值 越大，噪声电 平越高。
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影响频谱仪灵敏度的主要因素
RBW
噪声电平随RBW按照
10logRBW1/RBW2
幅度
测量输入信号的动态范围- 可以测量的最大信号和最小信号 20log10(Vmax/Vmin)或者10log10(Pmax/Pmin)
灵敏度-可以检测的最小信号的功率 内部失真-可以检测的最大信号的功率
测试精度 幅度精度 频率精度
扫描速度
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频谱仪的主要性能指标
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频谱仪的主要参数设置
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非线性引起失真信号的变化规律
为减小频谱仪内部失真，混频器应尽量工作在低电平，应加大衰减 值。
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无失真测试动态范围
在内部失真和噪声电平之间进行折中。
射频基础知识点
一、频谱分析仪部分什么是频谱分析仪?频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。
我们现在所用的频谱仪大部分是扫频调谐超外差频谱分析仪.频谱仪工作原理输入信号经衰减器以限制信号幅度,经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振（LO)信号混频将输入信号转换到中频(IF).LO的频率由扫频发生器控制。
随着LO频率的改变，混频器的输出信号(它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，)由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。
然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。
随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。
该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。
输入衰减器保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路,防止部件损坏和产生过大的非线性失真.混频器完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频.在低频段(<3G Hz）利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰；在高频段（>3GHz）利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。
本振(LO)它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。
其频率稳定度锁相于参考源。
扫频发生器除了控制本振频率外,它也能控制水平偏转显示,锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号,然后重复这个扫描不断更新迹线。
扫频宽度(Span）是从左fstart到右fstop10格的频率差，例如：Span=1MHz，则100kHz/div.中频放大器其增益和衰减器设置值连动工作，即当输入衰减10dB时,则中频增益同时增加10dB，使输入信号电平保持不变。
屏幕顶格线参考电平间接设置中频增益值.当参考电平↑(或↓)10dB，则增益↓(或↑)使信号↓移(或↑移)10dB,即改变信号显示位置，但信号幅度保持不变。
频谱仪的一般常识
频谱仪的一般常识1)输入频率范围指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以HZ表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。
现代频谱仪的频率范围通常可从低频段至射频段，甚至微波段，如1KHz～4GHz。
这里的频率是指中心频率，即位于显示频谱宽度中心的频率。
(2)分辨力带宽指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是HZ。
它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定低点处分辨开来的能力。
在频谱仪屏幕上看到的被测信号的谱线实际是一个窄带滤波器的动态幅频特性图形(类似钟形曲线)，因此，分辨力取决于这个幅频生的带宽。
定义这个窄带滤波器幅频特性的3dB带宽为频谱仪的分辨力带宽。
(3)灵敏度指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的能力，以dBm、dBu、dBv、V等单位表示。
超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内噪声。
当测量小信号时，信号谱线是显示在噪声频谱之上的。
为了易于从噪声频谱中看清楚信号谱线，一般信号电平应比内部噪声电平高10dB。
另处，灵敏度还与扫频速度有关，扫频速度赶快，动态幅频特性峰值越低，导致灵敏度越低，并产生幅值差。
(4)动态范围指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号之间的最大差值。
动态范围的上限爱到非线性失真的制约。
频谱仪的幅值显示方式有两种：线性的对数。
对数显示的优点是在有限的屏幕有效的高度范围内，可获得较大的动态范围。
频谱仪的动态范围一般在60dB以上，有时甚至达到100dB以上。
(5)频率扫描宽度(Span)另有分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等不同叫法。
通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围(频谱宽度)。
根据测试需要自动调节，或人为设置。
扫描宽度表示频谱仪在一次测量(也即一次频率扫描)过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。
频谱宽度通常又分为三种模式。
①全扫频频谱仪一次扫描它的有效频率范围。
频谱分析仪的工作原理及操作
五、 操作：
(一) 硬键、软键和旋钮：这是仪器的基本操作手段。1、 三个大硬键和一个大旋钮：大旋钮的功能由三个大硬键设定。按一下频率硬键，则旋钮可以微调仪器显示的中心频率;按一下扫描宽度硬键，则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度;按一下幅度硬键，则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时，中心频率、扫描宽度(起始、终止频率)、和幅度的dB数同时显示在屏幕上。2、 软键：在屏幕右边，有一排纵向排列的没有标志的按键，它的功能随项目而变，在屏幕的右侧对应于按键处显示什么，它就是什么按键。3、 其它硬键：仪器状态(INSTRUMNT STATE)控制区有十个硬键：RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUX CTRL辅助控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存储、RECALL调用、MEAS/USER测量/用户自定义、SGL SWP信号扫描。光标(MARKER)区有四个硬键：MKR光标、MKR 光标移动、RKR FCTN光标功能、PEAK SEARCH峰值搜索。控制(CONTRL)区有六个硬键：SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTO COVPLE自动耦合、TRACE跟踪、DISPLAY显示。在数字键区有一个BKSP回退，数字键区的右边是一纵排四个ENTER确认键，同时也是单位键。大旋钮上面的三个硬键是窗口键：ON打开、NEXT下一屏、ZOOM缩放。大旋钮下面的两个带箭头的键STEP配合大旋钮使用作上调、下调。
(三) 测试准备：1、限制性保护：规定最高输入射频电平和造成永久性损坏的最高电压值：直流25V，交流峰峰值100V。2、 预热：测试须等到OVER COLD消失。3、 自校：使用三个月，或重要测量前，要进行自校。4、 系统测量配置：配置是测量之前把测量的一些参数输入进去，省去每次测量都进行一次参数输入。内容：测试项目、信号输入方式(频率还是频道)、显示单位、制式、噪声测量带宽和取样点、测CTB、CSO的频率点、测试行选通等。配置步骤：按MODE键——CABLE TV ANALYZER软键——Setup软键，进入设置状态。细节为tune config调谐配置：包括频率、频道、制式、电平单位。Analyzer input输入配置：是否加前置放大器。Beats setup拍频设置、测CTB、CSO的频点(频率偏移CTB FRQ offset、CSO FRQ offset)。GATING YES NO是否选通测试行。C/N setup载噪比设置：频点(频率偏移C/N FRQ offset)、带宽。
频谱分析仪使用说明(中文)
目录频谱分析仪操作指南 (1)第一节仪表板描述 (1)一、前面板 (1)二、后面板(略) (6)第二节基本操作 (6)一、菜单操作和数据输入 (6)二、显示频谱和操作标记 (8)三、测试窗口和显示线 (12)四、利用横轴测试频率 (16)五、自动调整 (19)七、 UNCAL信息 (22)第三节菜单功能描述 (24)频谱分析仪操作指南第一节仪表板描述一、前面板这部分包括前面控制板详细的视图、按键解释和显示在那些图片上的连接器，这可从频谱仪的前部面板看到，共分为九个部分，如下所述：1、显示部分控制描述1 液晶显示(LCD) 显示轨迹和测试数据2 活动区域显示输入数据和测试数据3 软菜单显示显示每个软按键的功能（同时一直到7）4 对比度控制校准显示亮度OFF键关掉活动区域移开任何显示的信息5 ACTIVE6 软按键七个键相应于显示在左边的软菜单；按一个软按键选择相应的菜单项目7 RETURN键用于返回屏幕显示到分级软菜单结构的上一级菜单2控制描述开关转动电源的开或关1 POWERINPUT1连接器 N-型输入连接器50欧姆2 RF分析器输入连接器：频率范围是9千赫兹到3G赫兹最大输入电平是+20dBm（INPUT ATT≥20dB）或±50VDC 最大（R3131）最大输入电平是+30dBm（INPUT ATT≥30dB）或±50VDC 最大（R3131A）INPUT2连接器（未使用）3 RFOUTPUT连接器 TG输出连接器4 TG频率范围是100千赫兹到3G赫兹仅当选项74被装备时才有效3、软盘驱动部分控制描述1 驱出按钮用于从驱动器中弹出软盘2 软盘驱动门在这里插入软盘3 通路灯, 当软盘正进入驱动器中开启4、MEASUREMENT部分465、DATA 部分6控制描述1 PKSRC键搜索轨迹的峰值点2 MKR键显示标记3 MEAS键设置测试方式4 MAK→键获得标记值，以便使用这数据作为其它功能7、 CONTROL 部分16控制描述1 BW键用于设置分析带宽 (RBW)和视频带宽(VBW)2 TRIG键用于设置触发状态3 PAS/FAIL键用于设置电平窗口的状态和检测遇到的情况4 DISPLAY键用于设置显示线、参考线，等5 TRACE键用于设置轨迹功能6 SWEEP键用于设置扫描时间8、SYSTEM部分SYSTEM□ REMOTE控制描述1 LOCAL键RIMOTE灯脱离GPIB远程控制灯亮时，表示频谱分析仪处于远程方式中2 CONFIG键PRESET键（SHIFT，CONFIG）设置界面的操作状态等使频谱分析仪复位到厂商默认的设置3 SHIFT键作为确定键，允许进入附加功能（这键上有蓝色标贴）。
频谱仪原理及使用方法
频谱仪原理及使用方法频谱仪是一种用来分析信号频谱的仪器，它能够将信号的频谱分解为不同频率成分的幅度或相位信息，从而提供了对信号频谱特性的详细了解。
频谱仪广泛应用于无线通信、音频处理、雷达系统、天文观测等领域。
一、频谱仪原理：频谱分析基于信号的傅里叶分析原理，将时域中的信号转换为频域中的频谱信息。
频谱仪的工作原理主要包括三个步骤：采样、转换和显示。
1.采样：频谱仪通过将信号进行采样，将连续的时域信号转化为离散的时序数据。
采样定理要求采样率必须大于信号的最大频率，以确保不会发生混叠现象。
2.转换：采样的信号需要通过电子转换器进行模拟到数字的转换。
最常见的转换方式是快速傅里叶变换（FFT），它可以将时域信号转换为频域信号。
3.显示：转换后的频域数据通过显示单元在频谱仪的屏幕上进行显示。
频谱仪通常可以显示频谱的幅度信息或相对相位信息，用户可以根据实际需要选择不同的显示模式。
二、频谱仪使用方法：1.连接设备：首先将待分析的信号源与频谱仪相连，可以通过电缆连接、无线连接等方式进行。
2.设置参数：根据需要设置频谱仪的采样率、带宽、分辨率等参数。
采样率和带宽的选择需根据信号的特点进行调整，以保证能够正确捕获信号的频谱信息。
3.观测目标：确定待测信号的特点和需求，如频率范围、幅度范围等。
根据实际需求选择适当的显示模式和触发模式，并调整触发电平、触发延时等参数。
4.分析信号：开始对信号进行分析，根据实际需要选择合适的时间窗口、分辨率、峰值保持等参数，以获取准确的频谱信息。
5.解读结果：根据频谱仪显示的频谱图，观察信号的频率分布和幅度特征。
可以通过缩放、平移、峰值等功能，对结果进行详细的分析和解读。
6.数据处理：对采集到的频谱数据进行处理，可以进行谱线拟合、峰值提取、频偏校正等操作，得到更准确的频谱信息。
7.存储和输出：频谱仪通常具有数据存储和输出功能，可以将频谱数据保存到存储器中，并通过接口将数据输出到计算机或其他设备进行后续处理或记录。
《频谱分析仪讲》课件
航空航天
在航空航天领域， 频谱分析仪被广泛 应用于飞行器通信 和雷达系统的频谱 分析和故障诊断。
电磁兼容性 测试
频谱分析仪可以用 于评估电磁兼容性， 检测和分析电子设 备之间的干扰情况。
音频分析
音频分析包括音频 信号的频谱分布、 谐波失真、杂散和 噪声等特性的分析。
五、频谱分析仪的市场现状与趋势
1 全球频谱分析仪市
分析范围不足
分析范围可以通过选用具有更大频率范围的 频谱分析仪来解决。
信号干扰
信号干扰可能会影响频谱分析结果，可以通 过优化测量环境、屏蔽干扰源等方式来解决。
校准问题
频谱分析仪的校准非常重要，可以定期进行 校准或选择具备自动校准功能的仪器。
七、总结与展望
频谱分析仪的发展 历程
频谱分析仪经过多年的发展， 已经成为电子测量领域中不 可或缺的重要工具。
未来发展方向
未来频谱分析仪将继续向更 高频率、更高精度、更智能 化的方向发展。
重点关注领域
未来频谱分析仪在5G通信、 物联网、射频芯片等领域将 发挥重要作用。
Res BW、VID BW、 RBW
Res BW指的是分辨带宽， VID BW指的是视频带宽， RBW指的是实时带宽。
信噪比、动态范围、 相位噪声
这些参数描述了频谱分析 仪的性能，包括信号与噪 声的比例、动态范围以及 相位噪声水平。
四、频谱分析仪的典型应用
无线电通信
频谱分析仪用于无 线电通信系统的频 谱监测、无线电干 扰分析等应用。
《频谱分析仪讲》PPT课 件
#ห้องสมุดไป่ตู้频谱分析仪讲
一、频谱分析仪的基本概念
频谱分析仪的定义
频谱分析仪是一种测量电信号频谱分布的仪器，用于分析信号的幅度和频率特性。
频谱分析仪培训资料
2023-11-10contents •频谱分析仪基础知识•频谱分析仪操作方法•频谱分析仪高级应用•频谱分析仪维护与保养•常见问题及解决方案•实际应用案例分享目录频谱分析仪基础知识频谱分析仪简介频谱分析仪是一种用于测量信号频率、幅度和相位等参数的电子测试仪器。
它能够将输入信号按照频率进行分解，并测量每个频率分量的幅度和相位等信息。
频谱分析仪广泛应用于雷达、通信、电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪的工作原理将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到一系列中频信号，再经过中放和检波等处理后得到频域数据。
通过FFT技术对中频信号进行处理，得到频域数据，从而得到输入信号的频率、幅度和相位等信息。
频谱分析仪通常采用快速傅里叶变换（FFT）技术对输入信号进行频谱分析。
频谱分析仪的种类和用途频谱分析仪按照工作原理可以分为实时频谱分析仪和扫频式频谱分析仪等。
实时频谱分析仪可以实时监测信号的变化，适用于雷达、通信等领域的信号监测和分析。
扫频式频谱分析仪可以对一定范围内的频率进行扫描测量，适用于电子对抗、电子侦察等领域。
频谱分析仪操作方法连接设备030201启动频谱分析仪调整设置选择测量模式根据测试需求，设置合适的扫描范围、分辨率带宽等参数。
设置扫描参数设置显示参数观察实时数据在显示器上观察实时测量数据，记录需要的数据。
开始测量按下测量按钮，开始进行信号测量。
分析数据根据测量结果，进行分析和计算，得出结论。
记录和分析数据频谱分析仪高级应用频率范围分辨率带宽设置频率范围和分辨率带宽信号质量信号稳定性观察信号的质量和稳定性频率分析对信号进行频率分析，包括频率成分、谐波分量、调制频率等参数的测量和分析。
模式识别通过对信号的特征提取和模式识别，对信号进行分类和鉴别，对于未知信号，可以通过模式识别技术进行信号源的判断和识别。
进行频率分析和模式识别频谱分析仪维护与保养清洁和保养内部部件检查和更换部件检查射频系统检查机械部件检查光学系统03避免极端温度存储和运输注意事项01存储环境02运输防护常见问题及解决方案如何解决无法启动的问题？电源故障检查电源插头是否牢固连接在电源插座上，确保电源线不损坏。
R&S频谱分析基础
信号的矢量信息 幅度误差 矢量误差 相位误差
©2003 / Jian Luo / 4
信号分析及频谱分析概述 理想单载波信号在时域和频域的测量结果
© Rohde & Schwarz 中国培训中心 – 频谱分析仪技术基础
©2003 / Jian Luo / 5
信号分析及频谱分析概述 频域测量对信号分析的作用
© Rohde & Schwarz 中国培训中心 – 频谱分析仪技术基础
©2003 / Jian Luo / 6
信号分析及频谱分析概述 周期信号的频谱
© Rohde & Schwarz 中国培训中心 – 频谱分析仪技术基础
©2003 / Jian Luo / 7
信号分析及频谱分析概述 模拟调制信号：AM、FM、PM的调制指数和调制频率等
©2003 / Jian Luo / 36
频谱分析仪性能指标
频谱分析仪的固有噪声
LDANL
=
DANL10 Hz
−10dB + (10 • lg
RBWNoise )dB + Hz
RFATT
− 2.5dB
LDANL 平均显示噪声电平
DANL 规定的平均噪声电平 (R&S 数据表: RBW=10 Hz, RFATT = 0 dB)
蓝色踪迹： RBW= 3 kHz
©2003 / Jian Luo / 33
频谱分析仪性能指标 最小扫描时间
TSweep
≅
k•
Span RBW 2
TSweep Span RBW k
最小扫描时间 频率扫描跨度 分辨带宽 (3 dB 带宽) k 因子, 2.5 模拟滤波器
© Rohde & Schwarz 中国培训中心 – 频谱分析仪技术基础
频谱分析仪使用方法说明书
频谱分析仪使用方法说明书一、引言频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器，广泛应用于无线通信、电子设备测试、音频视频处理等领域。
本说明书旨在详细介绍频谱分析仪的使用方法，帮助用户正确操作并快速掌握相关知识。
二、仪器概述频谱分析仪由主机和附件组成，主机包含显示屏、控制按钮和接口等。
附件包括电源适配器、电缆和天线等。
在使用前，请确保已正确连接各部分，并确认仪器处于正常工作状态。
三、基本操作1. 打开仪器电源：将电源适配器插入电源插座，然后将电源线与仪器连接。
按下电源按钮，等待仪器启动完成。
2. 调整显示参数：通过屏幕上的触控按钮或旋钮，设置显示模式、分辨率、屏幕亮度等参数，以满足实际需求。
3. 设置信号源：将待测信号源通过电缆连接至仪器的输入接口。
根据信号源的特性，设置输入衰减、频率范围等参数。
4. 进行测量：点击仪器界面上的测量按钮开始频谱分析。
在分析过程中，可以通过调整参数、切换模式等进行实时监测和分析。
5. 结果保存：测量完成后，可以将结果保存至仪器内部存储器或外部存储设备中。
按照仪器的操作指南，选择存储路径和文件名，并确认保存。
四、高级功能1. 信号捕获与回放：频谱分析仪具备信号捕获和回放功能，可以捕获待测信号并进行离线分析，或回放已保存的信号数据进行再次分析。
2. 频谱监测与报警：设置仪器的频谱监测功能，即可实时监测特定频段内的信号活动，并设置相应的报警条件和方式，以便及时发现异常情况。
3. 扩展功能：根据具体型号和配置，频谱分析仪还可提供其他扩展功能，例如无线通信协议解码、频率校准等。
请参照相关文档和操作指南，了解和使用这些功能。
五、常见问题与解决方法1. 仪器无法启动：检查电源适配器和电源线是否接触良好，确认电源插座是否正常工作。
2. 仪器无法检测到信号：检查信号源的连接是否正确，确认输入接口的设置是否符合信号源的要求。
3. 测量结果不准确：可能是由于环境干扰、输入参数设置错误等原因导致。
频谱仪的原理与使用
•
SAVE:存储.状态与轨迹.
•
RECALL:取回.
•
MEAS/USER:用户测量中,有一个功能能快速测出
•
3dB带宽.在 N dB PTS ON OFF中可直
•
接测出 N dB 带宽读数.
34
2.15 HP8594E操作手册
• 使用注意事项: • A. HP8594E配两个N(J)/BNC(f)转接头.保护仪器N型接头. • 附带一根BNC(M)--BNC(M)连线,用于校准用.
REF LVE,直到信号显示在参考电平下一格为宜.
31
2.12 HP8594E操作手册
• 5.跟踪源输出电平:
•
选择仪器右边上面AUX CTRL,再选TRACK GEN,之后选SRC PWR ON OFF,
屏幕显示SRC POWER -10dBm.即TG输出为-10dBm.改变数值即可改变TG输出值.
•
marker 1 on off,more 1 of 2-
• TIP
marker trace Auto ABC ,marker read F
• MKR : CF , REF Lvl, cf step, span, minium
• MKR FCTN:Trace on off,mak count on off,mak table on off,
• B.仪器最大输入功率为+30dBm,但在使用时,INPUT 端口务必外接相应衰减器.RF OUT端口也应接衰减器.
• • C.一般来说,当RES BW.VBW,设置为自动时,读数较为准确.当RES BW,VBW及
SPAN改变时,会带来相应不确定度.本仪器RBW改变时不确定度+0.5dB,当测量时请 注意这一点. • • D.本公司为仪器配置测试线BNC(J)--N(J)1.1米两根.30dB衰减器两个.请注意爱护.
频谱分析仪培训
频谱分析仪培训标题：频谱分析仪培训引言频谱分析仪是一种用于信号分析和频谱测量的电子测试设备，广泛应用于无线通信、电子工程、雷达系统等领域。
为了提高工程师和技术人员在实际工作中的频谱分析仪操作技能，本培训旨在提供全面、系统的频谱分析仪知识，帮助学员熟练掌握频谱分析仪的使用方法和技巧。
第一章：频谱分析仪的基本原理1.1 频谱分析仪的定义频谱分析仪是一种用于测量和分析电磁波频谱特性的电子测试设备，能够显示信号的幅度、频率、相位等参数。
1.2 频谱分析仪的工作原理频谱分析仪通过接收输入信号，对其进行频率分析，并将分析结果以图形或数据形式显示出来。
其核心部分包括：射频前端、本振、混频器、滤波器、检波器、显示单元等。
第二章：频谱分析仪的操作与使用2.1 频谱分析仪的硬件连接（1）连接射频电缆：将待测信号通过射频电缆连接至频谱分析仪的输入端口。
（2）连接外部设备：如计算机、打印机等，以便于数据传输和结果打印。
2.2 频谱分析仪的软件设置（3）设置中心频率：根据待测信号的频率范围，设置合适的中心频率。
（4）设置分辨率带宽：选择合适的分辨率带宽，以获得所需的频谱分辨率。
（5）设置参考电平：根据待测信号的幅度，设置合适的参考电平。
2.3 频谱分析仪的测量与数据分析（6）进行频谱测量：启动频谱分析仪，对输入信号进行测量。
（7）分析测量结果：观察频谱分析仪显示的频谱图，分析信号的幅度、频率、相位等参数。
第三章：频谱分析仪的应用实例3.1 无线通信系统测试利用频谱分析仪对无线通信系统的信号进行测试，分析信号的频率、幅度、调制方式等参数，以确保通信系统的正常运行。
3.2 雷达系统测试利用频谱分析仪对雷达系统的发射和接收信号进行测试，分析信号的频率、幅度、相位等参数，以评估雷达系统的性能。
3.3 电子设备干扰分析利用频谱分析仪对电子设备产生的干扰信号进行测试，分析干扰信号的频率、幅度等参数，以找出干扰源并进行整改。
第四章：频谱分析仪的维护与保养4.1 保持设备清洁：定期清洁频谱分析仪的外壳和接口，防止灰尘和污垢影响设备性能。
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理
频谱分析仪是一种用来测量信号频谱分布的仪器。
它基于傅里叶变换的原理，将时域信号转换为频域上的能量分布。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 采样：首先，频谱分析仪对待测信号进行采样，将连续的信号转换为离散的样本点。
2. 加窗：为了避免频谱泄露和干扰，对采样得到的样本数据进行窗函数处理。
窗函数可以减少信号末端样本的突变，提高频谱分辨率。
3. 傅里叶变换：采用傅里叶变换算法，将时域信号转换为频域上的能量分布。
这可以通过离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）实现。
4. 数据处理：对傅里叶变换的结果进行幅度和相位的计算，得到频谱图。
通常，频谱图以频率为横轴，能量或幅度为纵轴进行表示。
5. 显示和分析：最后，频谱分析仪将频谱图以图形的形式显示出来，便于用户对信号频谱进行直观的观察和分析。
用户可以根据频谱图上不同频率分量的能量分布，进行信号的频率测量、信号波形恢复、噪声干扰分析等应用。
总的来说，频谱分析仪的工作原理是通过采样、加窗和傅里叶变换等步骤，将时域信号转换为频域上的能量分布，从而实现
对信号频谱分布的测量与分析。
通过频谱分析，可以获取信号在不同频率上的能量分布情况，为用户提供有关信号特性和干扰情况的重要信息。
频谱分析仪基础知识-史上最好的
史上最好的频谱分析仪基础知识（收藏必备）前言频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。
信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。
频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。
利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。
现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。
新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。
在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。
有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。
1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。
这种仪器同样能分析周期和非周期信号。
FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。
2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
图1 信号的频域分析技术快速傅立叶变换频谱分析仪快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。
信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。
一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。
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1 频谱分析仪应用
❖ 从事通信工程的技术人员，在很多时候需要对信号进行分析， 针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪 观察信号；
❖ 示波器只能观察信号的幅度、周期和频率；但频谱分析仪还 可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、 噪声、干扰和失真，而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上 分析数字调制信号调制质量。
幅度、频率显示原理
❖ 幅度显示原理： 经过中频滤波器的中频信号功率就是反应了输入信号的功率。检测
的方法就是用一个检波器，将它变为电压输出，体现在纵轴的幅度。当 然还要经过D/A转换和一些数据处理，加一些修正和一些对数、线性变 换。这足以给我们带来信号分析上的许多方便。
❖ 频率显示原理： 频谱分析是要分析频域的。一个信号要分析两个参数，一是幅度，
数字中频滤波器
❖ 通过数字滤波器可以获得很窄的带宽。和模拟滤波器相比， 理想的高斯滤波器可以实现。数字滤波器在可接受的价格内 有更好的选择性。如5级电路模拟滤波器的波形因子为10， 高斯滤波器为4.6。另外，数字滤波器有更好的温度稳定性， 无需调整，所以在带宽上更加精确
❖ 由于数字滤波器的瞬态相应已经确定，使用合适的修正系数
❖ 超外差频谱分析仪内部结构如下图
RF 输入
IF
输入
衰减器 混频器 增益
滤波器
IF 滤波器
检波器
对数 放大器
视频 滤波器
本地 振荡器 频率基 准
扫频 发生器
显示
原理分析
❖ 信号分析过程如下：被测信号经过滤波和衰减后，和LO信 号进入混频器混频转换成中频信号，因为LO频率可变，所 以输入信号都可以被转换成固定中频，经放大后进入中频滤 波器（中心频率固定），然后进入一个对数放大器，对中频 信号进行压缩，然后进行包络检波，所得信号即视频信号， 为了平滑显示，在包络检波之前通过可调低通滤波器，即视 频滤波；视频信号在阴极射线管内垂直偏转，即显示出在信 号的幅度，同时，由于显示的频率值是扫频发生器电压值的 函数，所以对应被测信号的频率值，于是，被测信号的信息 显示在LCD上
❖ 混频器对输入RF小信号而言是线性网络，当输入信号幅度 逐渐增大时，就存在着非线性失真问题，所以输入信号的幅 值应低于频谱分析仪的1dB压缩点
中频放大器
❖ 输入信号经过了前置衰减器，电平降低，为了恢复信号幅值， 补偿输入衰减器的变化，在混频后对中频信号进行放大
❖ 在放大有用信号的同时，噪声和干扰信号也被同时放大
混频器
❖ 混频器的作用就是将输入高频信号转换成中频信号，由于混
频器是非线性器件，输出会有很多频率成分 ：mf n f 但我们
RF
LO
需要的是 f f
LO
RF
❖ 混频方式有两种：基波混频和谐波混频，基波混频是输入信
号的基波混频，而谐波混频是通过本振信号的谐波来混频
❖ 谐波混频会造成相对高的转换损耗
可使数字滤波器获得比模拟滤波器在相同带宽的情况下更短
的扫描时间
典型选择性
模拟滤波器
数字 滤波器
模拟 15:1 数字 5:1
FFT滤波器
❖ 如果单纯为了测试精度而设置非常窄的分辨率带宽，则会造 成无法容忍的长时间扫描，因此在非常高的分辨率的情况下 建议采用FFT滤波器，从时域特性计算频谱，见下图。当采 用FFT滤波器时，频率非常高的信号不能通过A/D直接采样， 须经过与本振混频变为中频并在时域对带通信号取样
❖ 滤波器的特性常以波形系数来定义：SF＝BW（60dB） /BW(3dB)
失真产物
相位噪声
❖ 相位噪声是振荡器短时间稳定度的度量参数,尽管我们看不到 频谱分析仪LO系统的实际频率抖动，但LO频率或相位不稳 定的表现是可以观察到的，这就是相位噪声
❖ 相位噪声通常是以一个单载波的幅度为参考，并偏移一定的 频率下的单边带相位噪声。这个数值是指在1Hz带宽下的相 对噪声电平，故其单位为dBc(1Hz)或 dBc/Hz,c表示载波， 由于相位噪声电平比载波电平低，所以定义为负值
❖下面将对频谱分析仪每个独立部件 的工作原理和相互之间的作用做详 细说明
低通滤波器
❖ 低通滤波器的主要作用是抑制镜像频率。下图是低中频频谱 分析仪输入频率与镜像频率范围关系，如果输入频率范围 大于2IF，则两频率范围会重叠,所以要求输入滤波器在不影 响主信号的情况下抑制镜像抑制
LO IF
LO IM
RF
❖ 如果使用可调谐带通滤波器以抑制镜像频率，则由于较宽的 调谐范围使滤波器极为复杂，所以采用高的第一中频使问题 简化
❖ 这种配置下，镜像频率位于输入频率范围之上，由于两个频 率范围不会重叠，故可利用低通滤波器抑制镜像频率，三者 范围关系如下图
IF
LO
RF
IM
衰减器
❖ 衰减器主要有三个作用
(1)保护频谱仪不受损坏：测量高电平信号时，为了不烧坏频谱 分析仪，必须对信号进行衰减；
❖ FFT频谱分析仪不足之处：FFT分析仪不适合脉冲信号的分 析，而且由于A/D转换器速度的限制，FFT分析仪仅适合测 量低频信号
超外差频谱分析仪
❖ 这种频谱分析仪对输入信号的分析，并不是从时间特性计算 得来的，而是由频域分析直接决定的。对于这样的分析，必 须把输入频谱分成各个独立的部分。可调带通滤波器就是为 此目的而使用的
模拟滤波器
❖ 模拟滤波器用来实现大的分辨率带宽。一般频谱仪为4级滤 波电路，也有5级滤波电路产品，这样可分别得到14和10的 波形因子，然而理想的高斯滤波器的波形因子为4.6
❖ 波形因子即带宽选择性，简称选择性。在实际测量中，经常 会遇到这种情形，两个频率接近的信号幅度不等，大信号形 成的响应曲线掩盖了小信号，使小信号丢失，所以很多公司 产品提供了滤波器3dB带宽，表示等幅正弦信号频率相差多 少时仍能将它们区分开，这样的合成响应曲线仍有两个峰值， 中间下沉大约3dB,如下图所示
中频滤波器和RBW
❖ 中频信号经放大后，然后经过中频滤波器，中频滤波器是一个带通滤波器，它选出需要的 混频分量，抑制掉其他不需要的信号。中频滤波器的带宽决定了频谱分析仪的RBW范围； 即：RBW 是中频滤波器3dB 带宽,单点频信号在频谱上测试显示结果为中频滤波器的频响 形状；
❖ 根据频谱分析仪类型不同，中频滤波器有模拟滤波器、数字滤波器和FFT滤波器。
频域和时域
❖ 早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号；傅立 叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同 频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的，但应用示波器 无法观察到频域内信息，只能在时域内观察；应用频域测量， 就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情 况；
❖ 下图是信号在时域和频域内观察的结果，由此可以清楚看出 信号在频域观察的必要性：时域得到的是信号的波形信息， 不能测量混合信号，如果存在干扰或失真信号，在时域上无 法区分有用信号和无用信号；
❖ 在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。
幅度 (功率)
时域测量 （示波器）
频域测量 （频谱仪）
2 频谱分析仪结构及原理
❖ 频谱分析仪的类型：傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析 仪
❖ FFT频谱分析仪：被分析的信号通过模数转换器采样，变成 离散信号，采样值被保存在一个存储器中，经过离散FFT变 换计算，计算出信号的频谱
仪主要有以下检波方式： ❖ 最大峰值检波
最大峰值检波
❖ 最小峰值检波
❖ 自动峰值检波
❖ 取样检波 ❖ RMS检波器 ❖ 平均值检波
取样检波 最小峰值检波
❖ 准峰值检波
视频滤波器VBW
❖ 视频滤波器在包络检波器之后，视频滤波器决定了视频带宽， 视频滤波器是第一级低通设置，用于从视频信号中滤除噪声， 平滑轨迹，从而使显示结果稳定。和分辨率带宽类似，视频 带宽也会限制最大允许扫描速度，要达到最小的扫描时间需 要增大视频带宽
❖ 对数放大器的设计基于多级解调原理，将许多个具有固定增 益（每一级的增益通常为10dB）的单元放大器级联起来。随 后，将每一级放大器的输出逐个相加以提供线性输出电压， 有些器件提供一个表示输入信号的相对相位的限幅输出
对数放大器
检波器
❖ 频谱分析仪一般都是用包络检波器把IF信号变换成视频。包 络检波器最简单的形式是一个二极管后面接一个并联的RC 电路，如下图
❖ 有些频谱分析仪的带宽选择性定义为60dB与3dB带宽之比， 如下图，也有的频谱分析仪的选择性用60dB和6dB带宽之比 表示
3 dB 60 dB
3 dB BW
选择性 =
60 dB BW 3 dB BW
❖ 两等幅信号的测试
10 kHz RBW 3 dB
10 kHz
频谱仪对不等幅信号的分辨能力
❖ 任何振荡器都不是绝对稳定的，而是在一定程度上被随机噪 声调频或调相的。LO的不稳定性会直接影响由LO和输入信 号混频后的中频，因此，LO的相位噪声调制边带也会在显 示器上任何谱分量的两边出现，LO越稳定，相位噪声越低
❖ YIG振荡器经常被用作本振，也由一些频谱仪采用压控振荡 器作为本振，其调节范围较小，但较YIG调整起来更快；为 了增加频谱仪的频率精度，本振信号可以是合成信号，也就 是说，本振经锁相环锁定在参考信号上。参考信号通常由一 个温控晶振产生，为了增加频率精度与长期的稳定性，大多 数频谱仪广泛采用恒温控制晶振
频谱分析仪的基础知识
主要内容
❖ 阐述频谱分析仪测量的主要应用； ❖ 介绍频谱分析仪内部结构及工作原理； ❖ 说明频率分辨率、灵敏度和动态范围等重要指标在分析仪测
量中的重要作用。
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - 26.5 GHz
要达到的学习目标
❖ 了解频谱分析仪结构原理，了解频谱 分析仪性能指标； ❖ 熟练应用频谱分析仪。
3 频谱分析仪性能指标