罗德斯瓦次频谱分析仪原理介绍
频谱分析仪的原理是怎样的
频谱分析仪的原理是怎样的频谱分析仪是一种用于将信号从时间域转换为频率域的仪器。
由于信号可以以多种方式表示，因此频谱分析在不同领域中具有广泛的应用，例如音频、无线通信、雷达、医学等领域。
基本概念在理解频谱分析仪的原理之前，首先需要了解一些基本概念。
时域和频域时域是指信号在时间轴上的表示方式，也称为时间表示。
例如，我们可以通过表示音频信号的波形图来展示它们在时间上的变化。
频域是指信号在频率轴上的表示方式，也称为频率表示。
频域分析通常包括对信号的幅度、相位和频率分布进行分析。
频率表示提供了非常有用的信息，可以揭示信号中难以在时域中观察到的特征。
傅里叶变换傅里叶变换是一种将信号从时域转换为频域的数学方法。
对于一个连续时间的信号，傅里叶变换可以描述其在频率轴上的频率分布。
傅里叶变换需要考虑信号在整个时间轴上的值。
对于实时信号的分析，我们需要使用傅里叶变换的离散形式，即离散傅里叶变换（DFT）。
快速傅里叶变换快速傅里叶变换（FFT）是一种在数字信号处理中广泛使用的算法，用于计算傅里叶变换。
FFT 可以大大降低傅里叶变换所需的计算量，因此在计算实时信号的频谱时非常有用。
频谱分析仪的原理频谱分析仪利用傅里叶变换技术将信号从时域转换为频域，并将其表示为频谱图。
频谱图显示信号在频率轴上的幅度和/或相位的分布。
在理想情况下，频谱图将显示所有频率上的能量，但实际上，信号通常只在有限频带内包含能量。
因此，显示的频率范围通常是有限的。
频谱分析仪的基本原理是，输入信号通过滤波器进行筛选并增益，然后经过FFT计算获得频谱数据。
最终的频谱数据可用于分析信号中的特征。
频谱分析仪的类型频谱分析仪分为两种类型：实时频谱分析仪和谱仪记录仪。
实时频谱分析仪可以实时分析信号，并以频谱图的形式显示结果。
这种类型的频谱分析仪通常用于音频信号、无线通信或雷达信号等实时信号的分析。
谱仪记录仪可记录较长时间内的信号，并在离线状态下分析信号。
谱仪记录仪通常用于长时间的数据记录和分析，例如风能测量中的噪声分析和地震学中的信号分析等。
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理
频谱分析仪是一种用于分析信号频谱特性的测量仪器。
它可以将复杂的信号分解成不同频率的成分，并以图形的方式显示出来。
频谱分析仪的原理是基于信号的傅里叶变换。
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。
通过对信号进行傅里叶变换，可以将信号分解成各个不同频率的正弦波或余弦波成分。
频谱分析仪中最常用的测量方法是快速傅里叶变换（FFT）。
FFT是一种高效的算法，可以快速地计算出信号的频谱。
它将连续的信号按一定的时间窗口进行采样，并对采样数据进行离散傅里叶变换，得到信号的频谱图。
在频谱分析仪中，采集到的信号首先经过放大器进行增益放大，然后通过模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为离散
的数字信号。
接着，数字信号经过FFT算法进行处理，得到
信号的频谱数据。
频谱分析仪通常使用显示器来显示信号的频谱图。
频谱图通常以频率为横轴，以信号的幅度或功率为纵轴。
通过观察频谱图，可以分析信号的频率分布情况，了解信号的频率成分和强度。
除了显示频谱图外，频谱分析仪还可以对信号进行其他的测量和分析。
例如，可以测量信号的谐波失真、信噪比、频率稳定性等指标，以评估信号的质量和稳定性。
总之，频谱分析仪通过对信号进行傅里叶变换，将信号分解成不同频率的成分，并以图形的方式显示出来。
它是一种重要的工具，用于分析和评估各种信号的频谱特性。
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理频谱分析仪是一种用来对信号进行频率分析的仪器，它可以将信号的频谱特性直观地显示出来，帮助人们了解信号的频率成分和功率分布情况。
频谱分析仪广泛应用于无线通信、雷达、声音处理、振动分析等领域。
本文将介绍频谱分析仪的原理及其工作过程。
频谱分析仪的原理基于傅里叶变换，它可以将时域信号转换为频域信号。
在频谱分析仪中，输入信号首先经过模拟或数字滤波器进行预处理，然后进入变换器进行频谱分析。
变换器将输入信号分解为不同频率成分的幅度和相位信息，并将这些信息转换为直流电压或数字信号输出。
最后，输出信号经过显示器或计算机进行处理，形成频谱图谱。
频谱分析仪的工作过程可以分为几个关键步骤。
首先，输入信号经过前置放大器进行放大，然后进入滤波器进行滤波，去除不需要的频率成分。
接下来，信号经过变换器进行频谱分析，得到频率成分的幅度和相位信息。
最后，这些信息经过显示器或计算机进行处理，形成频谱图谱，直观地显示信号的频率特性。
频谱分析仪的原理可以用简单的数学模型来描述。
假设输入信号为f(t)，经过变换器变换后得到的频谱信号为F(ω)，其中ω为频率。
根据傅里叶变换的原理，F(ω)可以表示为f(t)的频谱分量，即F(ω)=∫f(t)e^(-jωt)dt。
通过对F(ω)进行幅度和相位的分析，就可以得到信号的频谱特性。
频谱分析仪的原理和工作过程为工程技术人员提供了一种有效的手段，帮助他们对信号进行频率分析和特性评估。
通过频谱分析仪，人们可以直观地了解信号的频率成分和功率分布情况，为无线通信、雷达、声音处理、振动分析等领域的工程设计和故障诊断提供了重要参考。
总之，频谱分析仪是一种基于傅里叶变换原理的仪器，它可以将信号的频率特性直观地显示出来，帮助人们了解信号的频率成分和功率分布情况。
频谱分析仪的工作原理和过程为工程技术人员提供了一种有效的手段，帮助他们进行频率分析和特性评估。
通过频谱分析仪，人们可以直观地了解信号的频率特性，为工程设计和故障诊断提供了重要参考。
频谱分析仪的原理和应用
频谱分析仪的原理和应用一、频谱分析仪的原理频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器。
它基于傅里叶变换的原理，将时域信号转换为频域信号，从而可以对信号的频谱特性进行分析。
频谱分析仪的主要原理如下：1.傅里叶变换：傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。
频谱分析仪通过对信号进行傅里叶变换，可以将信号分解成不同频率的成分，从而得到信号的频谱图。
2.FFT算法：快速傅里叶变换（FFT）是一种高效计算离散傅里叶变换的算法。
频谱分析仪通常使用FFT算法对信号进行频谱分析，以实现实时的频谱显示和分析。
3.功率谱密度：频谱分析仪通过计算信号功率谱密度，可以得到不同频率下的信号功率分布情况。
功率谱密度可以反映信号的频谱特性，包括频率分量的强度、分布和峰值等信息。
4.窗函数：为了减少频谱泄漏和谱分辨率损失，频谱分析仪通常使用窗函数对信号进行加窗处理。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等，不同窗函数会对频谱的主瓣宽度和副瓣衰减等产生影响。
二、频谱分析仪的应用频谱分析仪在科学研究、工程领域和日常生活中具有广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用场景：1. 无线通信•频率分配：频谱分析仪可以用于无线通信系统中的频率规划和频段分配。
通过分析不同频段的使用情况，可以避免频谱的重叠和冲突，提高通信系统的传输效率和可靠性。
•信道测量：频谱分析仪可以对无线信道进行测量和分析，了解信道的传输特性和衰减情况。
这对于优化信号传输、调整天线方向和减少干扰都是非常重要的。
2. 电子设备测试•信号分析：频谱分析仪可以用于对电子设备的输入和输出信号进行分析。
通过分析信号的频谱特性，可以检测设备是否存在频率误差、频率扭曲和幅度失真等问题。
•干扰检测：频谱分析仪可以用于检测和定位电子设备之间的干扰问题。
通过分析干扰源的频谱特征，可以确定干扰源的位置和频率，从而采取相应的措施进行干扰抑制和消除。
3. 音频处理•音频分析：频谱分析仪可以对音频信号进行频谱分析，了解音频信号的频率分布和能量分布情况。
频谱分析仪的工作原理和使用方法分析.pptx
1 概述
• 1.1 时域分析 • 1.2 频域分析 • 1.3 频谱仪的发展
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1 概述
• 无论你是一个电子设备或系统的设计制造工程师，还是一个电子器件或系统的现场维护/修理人员，都需要 一台能观察并帮助你分析你的设备或系统产生的电信号或电信号通过你的器件或系统后质量变化的情况， 比如，信号的功率和幅度，调制或边带等等，通过分析来验证你的设计，确定器件或系统的性能，判别故 障点，找出问题的所在，这就是信号特性分析。
率)或6dB(电压)点描述，带宽越小，分辨力就越高。因此中频滤波器的3dB带宽决定了区别两个等幅度信 号的最小频率间隔。
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3.1 分辨力带宽 (RBW)
输入频谱
混频器
3 dB BW
3 dB
检波器
LO 本振
中频滤波器/分辨率带宽滤波器 扫频
分辨率 带宽
显示
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3.1 分辨力带宽 (RBW)
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失真产物
3.2 选择性 • 实际上，形状因子表明滤波器特性曲线偏离矩形的程度，也表示它具有排
除下边较小干扰信号或噪声的能力。波形因子越小，曲线越接近矩形，显 示出的谱线下端越清晰，60dB带宽也是能否分辨大谱线近旁的小谱线的 决定因素，位于60dB带宽以内的小谱线显然会被曲线的“下摆”部分掩 盖。 • 老式的频谱仪中频滤波器的选择性为25:1。现代频谱仪中所设计的模拟滤 波器采用同步调谐式，具有4个以上的极点，幅频特性呈高斯分布，高质 量的频谱仪其选择性可以达到15:1~11:1。
频谱分析仪的原理及参数指标介绍
频谱分析仪的原理及参数指标介绍一、频谱分析仪的概述频谱分析仪是一种用于分析信号频谱，即频率分量的设备。
它可以用于分析各种类型的信号，包括音频、射频和微波信号等。
频谱分析仪可以帮助工程师们发现信号中的问题，例如干扰、失真和噪声，并帮助他们调整信号以达到更好的性能。
在广泛应用的频谱分析仪中，电磁辐射测量是应用最广泛的技术之一。
它主要用于诊断电磁场辐射的原因和影响，以及控制电磁辐射对人体和电子设备的危害。
其他应用包括滤波器和谐振器设计、声学分析、医学和生物学研究。
二、频谱分析仪的原理频谱分析仪的原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种用于将时间域信号转换为频域信号的数学技术。
在频谱分析仪中，信号的输入从时间域转换为频域，这使得信号的频率成分变得可见和可测量。
频域信号是由频率分量组成的。
每个频率分量都可以在频谱图上表示为一个峰。
这些峰的高度和宽度可以提供关于信号的有用信息，例如频率分量的幅度、频数和相位。
频谱分析仪通过测量信号中的频率成分来计算信号的功率谱密度。
功率谱密度是每个频率分量的功率密度和，在频谱图上用单位Hz来表示。
频谱分析仪还可以计算信号的总功率和总能量，以便用户可以了解信号的总体强度和质量。
三、频谱分析仪的参数指标频谱分析仪有许多参数指标，这些参数指标可以帮助用户了解信号的性质和分析的结果。
以下是一些常见的参数指标：1. 频率范围频率范围是频谱分析仪可以测量的频率范围。
频率范围通常以Hz、kHz、MHz或GHz为单位，取决于分析任务和应用领域。
频率范围越广，频谱分析仪就可以处理更多类型的信号。
2. 带宽带宽是频谱分析仪能够处理的最高频率。
带宽通常以Hz、kHz、MHz或GHz为单位，表示频谱分析仪可以处理的最高频率。
带宽越大，频谱分析仪就可以处理更宽的频率范围。
3. 分辨率带宽分辨率带宽是频谱分析仪能够分辨的最小频率差。
分辨率带宽通常以Hz为单位，表示信号中最小的频率分量。
分辨率带宽越小，频谱分析仪就可以分辨更小的频率差异。
频谱分析仪的原理操作应用pdf
频谱分析仪的原理操作应用1. 介绍频谱分析仪是一种常用的电子测试仪器，用于分析信号的频谱特征。
本文将介绍频谱分析仪的原理、操作和应用。
2. 频谱分析仪的原理频谱分析仪基于傅里叶变换原理，将信号从时域转换为频域，通过显示信号在不同频率下的幅度和相位信息，实现对信号频谱特性的分析。
2.1 傅里叶变换傅里叶变换是将一个信号从时域转换为频域的数学工具。
它将一个连续或离散的时域信号分解成不同频率分量的叠加，得到信号在频域上的表示。
2.2 快速傅里叶变换快速傅里叶变换（FFT）是一种快速计算离散傅里叶变换（DFT）的算法。
它通过降低计算复杂度，提高计算速度，广泛应用于频谱分析仪中。
3. 频谱分析仪的操作频谱分析仪的操作步骤如下：1.连接信号源：将待分析的信号源与频谱分析仪进行连接，确保接口连接正确。
2.设置参数：根据需要设置频谱分析仪的参数，包括采样率、带宽、中心频率等。
3.选择窗函数：窗函数用于减小信号频谱泄露和谱线扩展的影响，根据需要选择合适的窗函数。
4.启动分析：启动频谱分析仪，开始对信号进行频谱分析。
5.分析结果显示：频谱分析仪会将信号的频谱特征以图表的形式显示出来，包括幅度谱、相位谱等。
4. 频谱分析仪的应用频谱分析仪在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：4.1 通信领域在通信领域，频谱分析仪用于对通信信号进行分析和测试，包括调制解调、频谱占用等方面的研究。
4.2 音频领域在音频领域，频谱分析仪用于音频信号的分析和处理，可以用于音乐制作、音频调试等方面。
4.3 无线电领域在无线电领域，频谱分析仪用于无线电信号的分析和监测，可以用于无线电频段的占用情况、频率干扰等方面的研究。
4.4 电力领域在电力领域，频谱分析仪用于电力系统的故障检测和干扰分析，可以帮助发现电力设备的故障和电磁干扰源。
5. 总结本文介绍了频谱分析仪的原理、操作和应用。
频谱分析仪通过傅里叶变换将信号从时域转换为频域，并显示信号在不同频率下的幅度和相位信息，实现对信号频谱特性的分析。
德国R&S：FS系列频谱分析仪原理
产品工程师：甘秉鸿
目录
1 信号分析及频谱分析概述 2 频谱分析仪的功能与基本原理 3 频谱分析仪关键指标的定义 4 R&S频谱分析仪FSP操作实例
6 © Rohde & Schwarz 中国培训中心—频谱分析仪基础与测量 –
产品工程师：甘秉鸿
1 信号分析及频谱分析概述
时域
频域
调制域
示波器
频谱分析仪
任意调制信号分析 ---
12 © Rohde & Schwarz 中国培训中心—频谱分析仪基础与测量 –
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现代频谱分析仪的早期发展——
可调带通滤波器的频谱分析仪
宽频段范围的不可实现性
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现代频谱仪的结构组成
参考时基
LCD
VBW 检波器
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视频滤波器(VBW) 减小噪声对测试信号幅度的影响
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LO 2
预选/输入 低通滤波器
蓝色踪迹： RBW= 3 kHz
产品工程师：甘秉鸿
不同分辨率带宽下宽带信号的测量结果
RBW分别设置为100kHz、500kHz、1MHz时的频谱
1MHz 500kHz 100kHz
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扫描时间ST
频谱分析仪的原理是怎样的呢
频谱分析仪的原理是怎样的呢频谱分析仪是一种用来分析信号频谱的仪器。
它能够将信号变换到频域，显示出信号的频率分布情况，从而让我们了解这个信号中不同频率分量的分布情况。
在通信、音频处理、电子测量等领域都有广泛的应用，那么频谱分析仪的原理是怎样的呢？下面我们来详细解析。
1. 傅里叶变换要理解频谱分析仪的原理，我们首先需要了解傅里叶变换。
傅里叶变换是一种数学变换，它能够将一个时域信号转化到频域上。
也就是说，它能够将信号的时间轴变换为频率轴，显示出信号在不同频率上的分布情况。
傅里叶变换的数学公式如下：F(w) = integral(f(t)e^(-jwt)dt)其中，F(w)表示信号在频率w上的幅度，f(t)表示信号在时间t上的幅度，e^(-jwt)是旋转因子。
这个公式告诉我们，对于任意一个信号，我们都可以通过傅里叶变换将其变换到频域上。
2. 频谱分析仪的原理频谱分析仪的原理基于傅里叶变换，但是它并不是直接应用傅里叶变换来分析信号的。
因为在实际应用中，我们常常需要对信号进行采样和量化，而傅里叶变换是基于连续信号的，无法直接应用于离散信号。
所以，频谱分析仪通常采用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）来分析信号。
它们是傅里叶变换的一种离散形式，能够对离散信号进行频率分析。
具体来说，频谱分析仪通常包含一块称为“输入段”的信号处理电路，它能够对待分析信号进行预处理，如去除直流分量、滤波等；然后将处理后的信号送入FFT 处理电路中，进行快速傅里叶变换；最后，在输出段将信号进行处理，通过显示屏、打印机等形式将信号的频谱图输出。
3. 频谱分析仪的应用频谱分析仪在各个领域都有广泛的应用。
下面列举几个例子：通信领域在通信领域，频谱分析仪常用于分析和设计无线电信号和电信信号。
它可以用来对信道中的干扰信号进行分析、检测和定位，还可以对调制、损耗、噪声等信号参数进行分析和设计。
音频处理在音频处理领域，频谱分析仪可以用来对音乐、语音等音频信号进行频谱分析，寻找音频信号中的共振、失真、杂波等问题。
频谱分析仪工作原理和应用
频谱分析仪工作原理和应用一、背景介绍频谱分析仪是一种广泛应用于信号处理、无线电通信、音频、电视、雷达、波谱分析等领域进行精确测量和频域分析的仪器。
频谱分析仪可分析电信号在频率域内的谱分布情况，用于检测和分析信号的频谱分布、峰值等特征参数，为电子工程技术提供了重要的指导和支持。
二、工作原理频谱分析仪从信号源处接收电信号，转换为数字信号处理，并将其转换为频率分布的能量谱图。
该谱图显示了信号在不同频率范围内的能量密度，通过观察信号谱图中的各个谷、峰的位置和幅度大小，可以了解到被测信号的频谱特征。
信号进入频谱分析仪后，通过输入缓冲放大器放大信号后，会被经过混频器和频率合成器的带通滤波器以及IF处理电路缩小至若干个独立的频带，通过差分放大器进行高增益，然后进入下一步进行FFT变换用于计算信号频谱，最终输出到显示屏上。
频谱分析仪温度对颜色反应敏感，可以在当前环境下自动分析并调整颜色的温度值，保证信号在显示时的准确性。
三、应用领域1. 电信工程：频谱分析仪被广泛应用于电信领域，用于检测无线电频率、电源干扰和其他干扰源。
2. 音频工程：频谱分析仪可用于音频信号处理和分析，检测音频干扰源和声音失真等，还可以进行噪声印象评估。
3. 电视工程：频谱分析仪可用于电视信号分析、调节和校准以及电视广播的宽带信号分析。
4. 波谱分析：频谱分析仪在波谱分析中起着至关重要的作用，可以用于分析GPS信号的相位噪声、信号接收的不确定性等。
5. 科学研究：频谱分析仪可用于科学研究中，如用于分析地球物理数据、射电望远镜数据、星际信号、宇宙微波背景等。
四、常见型号目前，市场上常见的频谱分析仪型号有Tektronix，Agilent，Rohde & Schwarz等品牌，其中包括基础型的频谱分析仪，以及多功能、高级的可编程频谱分析仪。
多数频谱分析仪可提供各种分析功能，比如PEAK HOLD，AVERAGING和ZOOM等，可以有效地应对不同的场景需求。
频谱分析仪的工作原理及操作
频谱分析仪的工作原理及操作一、什么是频谱分析仪在频域内分析信号的图示测试仪。
以图形方式显示信号幅度按频率的分布，即X轴表示频率，Y轴表示信号幅度。
二、原理：用窄带带通滤波器对信号进行选通。
三、主要功能：显示被测信号的频谱、幅度、频率。
可以全景显示，也可以选定带宽测试。
四、测量机制：1、把被测信号与仪器内的基准频率、基准电平进行对比。
因为许多测量的本质都是电平测试，如载波电平、A/V、频响、C/N、CSO、CTB、HM、CM以及数字频道平均功率等。
2、波形分析：通过107选件和相应的分析软件，对电视的行波形进行分析，从而测试视频指标。
如DG、DP、CLDI、调制深度、频偏等。
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(INSTRUMNTSTATE)控制区有十个硬键：RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUXCTRL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、SGLSWP信号扫描。
光标(MARKER)区有四个硬键：MKR光标、MKR光标移动、RKRFCTN光标功能、PEAKSEARCH峰值搜索。
控制(CONTRL)区有六个硬键：SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTOCOVPLE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。
罗德与施瓦茨公司 频谱分析仪 R S FS300 FS315 说明书
频谱分析仪R &S ®FS300/FS3159kHz 至 3GHz二○○六年三月第四版精灵仪器系列R &S 公司新产品系列高质量的测量特性分辨率带宽: 200Hz至20MHz (¸FS315)1 Hz分辨率的频率计数器最大输入电平: 33 dBm符合人类工程学的用户接口经由USB接口的远端控制AM/FM音频解调输出（¸ FS315）简要数据表¸FS3159kHz 到 3GHz200Hz 到 20MHz10Hz 到 20MHz典型值-115 dBm（300Hz）-70dBc, -36dBm输入电平-90dBc（1Hz）1.5dB,典型值0.7dB最大/最小峰值，取样，平均，RMSTOI,TDMA, 频率计，噪声标记，占用带宽（OBW）, 回波损耗，传输，信道功率9kHz 到 3GHzAM/FM有菜单区显示用以设置参数和功能的各个菜单符合人类工程学的用户接口操作是由菜单指导的，所以，即使没有经过培训的用户也会迅速地获得正确的结果。
清晰的结构可以使菜单内的导向得到简化。
明亮的TFT 彩色显示器使得即使在异常的角度或当光线不佳时也可以查看各显示迹线。
软键区显示随着所选定的菜单而变化的不同的仪器功能旋转旋钮用以逐渐地改变仪器的各参数数字小键盘用以输入各数值参数箭头用以在菜单内的导向连接器跟踪源输出 (¸FS315)按钮用以确认所输入的数值系统键用以调用系统和维修功能应用范围¸FS300/315是一种通用的频谱分析仪，适用于实验室、维修服务和生产方面的各种综合测量。
PC机软件在通过一个PC机对¸ FS300/FS315进行远端控制的方面，可以提供一种功能强大的软件选件。
该软件可以增强¸ FS300/ FS315的各功能，并支持在PC机上生成各种测试报告。
RF 频谱（电平和频率）的测量辐射性干扰 (EMC) 的测量标量网络分析（仅¸ FS315）时域测量经由USB接口的无线电监测的远端控制特性■与Windows 2000/XP相兼容■PC机可以经由方便的USB接口连接到¸ FS300/ FS315■各测量在¸ FS300/FS315与PC机之间的快速而简捷的传送■持久的扫描和正在进行的扫描向PC机传送，具有评价能力（标志、图像缩放等）■不受限制的存储器容量，用于存储各踪迹线和测量信息（当前测量与先前测量的比较）■扩充的功能范围 (各容限度线 (limit lines)，记录文件(log file))■以文本格式输出迹线示值 (900点)，具有适合输入给微软Excel的优点■以JPEG格式输出所显示的数据 (屏幕拍摄)■各测量结果输出给标准USB接口的打印机准备就绪，适应未来—新型的仪器系列¸ FS300/FS315是用于开发、维修和生产的新型分析仪和发生器家族中的一员。
频谱分析仪原理
10
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产品工程师：甘秉鸿
RF In
预选/输入 LO 2 低通滤波器
LO 1
中频放大器
多级 中频 滤波器
对数放大器
衰减器
前置放大器
PLL
扫频发生器
包络 检波器 VBW
参考时基
LCD 检波器
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功能三
频谱分析仪 与 信号分析仪
信号分析——对各种移动通信标准信号的解调
频率/相位误差 信道功率、ACLR EVM 码域功率 信号统计特性CCDF、APD 星座图、IQ特性 PVT 信道列表 比特流还原 调幅深度 任意调制信号分析 --8
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扫描时间对频率和电平测量误差的影响
测试结果未校准!
蓝色踪迹： 电平和频率产生误差
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LO 2
预选/输入 低通滤波器 衰减器
LO 1
中频放大器 中频 滤波器 扫频发生器
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现代频谱分析仪的早期发展——
可调带通滤波器的频谱分析仪
宽频段范围的不可实现性
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频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器，它可以将信号的频谱特性以图形的形式显示出来，从而帮助工程师分析和处理信号。
频谱分析仪的工作原理主要包括信号输入、信号处理和频谱显示三个部分。
首先，信号输入部分。
当被测信号进入频谱分析仪时，首先经过输入端口，然后经过放大器放大信号，接着进入混频器进行频率变换，将高频信号转换为中频信号，这样可以减小后续处理电路的带宽要求。
其次，信号处理部分。
经过混频器转换后的中频信号进入滤波器，滤波器可以滤除杂散信号，使得信号更加纯净。
接着，中频信号进入检波器，检波器可以将信号转换为直流信号，然后进入解调器，解调器可以对信号进行解调处理，最终得到被测信号的频谱特性数据。
最后，频谱显示部分。
经过信号处理后得到的频谱特性数据通过微处理器进行数字信号处理，然后送入显示器进行显示。
显示器可以将频谱特性以图形的形式直观地显示出来，包括频谱图、频谱密度图等，工程师可以通过观察这些图形来分析信号的频谱特性。
总的来说，频谱分析仪的工作原理是通过信号输入、信号处理和频谱显示三个部分相互配合，将被测信号的频谱特性以图形的形式显示出来，从而帮助工程师分析和处理信号。
通过频谱分析仪，工程师可以了解信号的频谱分布、频谱密度、谐波情况等重要特性，为信号处理和系统优化提供重要参考。
德国RS罗德与施瓦茨频谱分析仪FSL
德国RS罗德与施⽡茨频谱分析仪FSL
R&S®FSL 是⼀款轻量化的紧凑型频谱分析仪，适合关注成本但⼜需要⾼DUAN仪器功能的⽤户。
该分析仪适⽤于开发、维修和⽣产过程中的⼴泛应⽤。
尽管尺⼨紧凑，但该分析仪仍具备多种在⾼DUAN仪器中更为常见的功能，确保了⾼性价⽐。
R&S®FSL 是同级别仪器中唯YI 带有跟踪源(樶⾼ 18 GHz)的仪器，并且信号分析带宽⾼达 28 MHz。
此外，在樶⾼ 18 GHz 频率下操作的 R&S®FSL18 也⽀持微波范围内的应⽤。
德国R&S罗德与施⽡茨频谱分析仪FSL特点
频率范围介于 9 kHz ⾄ 3 GHz、6 GHz 或 18 GHz
带或不带跟踪源的型号
28 MHz 信号分析带宽
即便在微波范围内也保持低测量不确定度
通⽤测量应⽤，⽐如瀑布图
轻量紧凑设计，适合现场安装、维护和维修
可选择使⽤电池操作
可使⽤选件轻松现场升级。
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。
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理频谱分析仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器，它可以将信号的频谱分布情况以图形的形式展现出来，为工程技术人员提供了重要的参考信息。
频谱分析仪的原理是基于信号的频谱分解和谱线显示，下面我们将详细介绍频谱分析仪的原理。
首先，频谱分析仪的原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种数学工具，可以将一个信号从时域转换到频域。
通过傅里叶变换，我们可以将信号分解为不同频率的正弦和余弦函数的叠加。
频谱分析仪利用这一原理，可以将输入信号转换为频谱图，并显示出信号中各个频率成分的强度和相位信息。
其次，频谱分析仪的原理还涉及信号的采样和数字化处理。
当信号进入频谱分析仪时，首先需要对信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
然后，通过数字信号处理技术，可以对信号进行傅里叶变换，并将频谱信息显示在频谱分析仪的屏幕上。
这样，我们就可以直观地看到信号的频谱特性。
另外，频谱分析仪的原理还包括频谱显示技术。
频谱分析仪通常采用的是实时频谱显示技术，它可以实时地将信号的频谱信息显示在屏幕上。
这种技术可以帮助工程技术人员快速准确地了解信号的频谱特性，有助于他们进行信号分析和处理。
除此之外，频谱分析仪的原理还与滤波技术相关。
在频谱分析仪中，通常会采用滤波器对输入信号进行预处理，以去除杂散信号和噪声，从而提高信号的质量和准确性。
滤波技术在频谱分析仪中起着至关重要的作用，它可以帮助我们更清晰地观察信号的频谱特性。
总的来说，频谱分析仪的原理是基于傅里叶变换、信号采样和数字化处理、频谱显示技术以及滤波技术。
通过这些原理的综合作用，频谱分析仪可以准确地显示出信号的频谱特性，为工程技术人员提供了重要的分析工具。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解频谱分析仪的原理，为他们在工程实践中的应用提供帮助。
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪的工作原理首先，频谱分析仪对输入信号进行采样。
采样是指以固定的时间间隔对输入信号进行离散化处理。
这可以通过将连续信号分成许多离散数据点来实现。
为了获得准确的频谱分析结果，必须以足够高的采样率对信号进行采样。
采样率应满足奈奎斯特采样定理，即采样率应大于信号最高频率的两倍。
接下来，频谱分析仪对采样信号进行频谱变换。
常见的频谱变换有离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）。
DFT将离散信号转换为离散频谱分量，而FFT是DFT的高效实现，在计算上更加快速。
DFT和FFT将采样信号从时域转换为频域。
在频域中，信号表示为幅度和相位谱线。
幅度谱线显示了信号在不同频率上的幅度大小，而相位谱线显示了信号在这些频率上的相位信息。
频谱分析仪可以通过提取幅度和相位谱线来分析信号的组成部分。
最后，频谱分析仪将频谱分量显示给用户。
谱线显示通常以图形形式呈现，其中横轴表示频率，纵轴表示幅度。
用户可以直观地观察频谱的形状，并对信号进行分析和解释。
频谱分析仪可以应用于各种领域，包括通信、音频、无线电、声学、振动等。
在通信中，频谱分析仪可以用于监测信号质量、检测干扰和频率偏移等。
在音频中，频谱分析仪可以用于音频信号处理、音乐制作和音频设备调试。
在无线电中，频谱分析仪可以用于无线电台检测、频谱监测和频率规划。
在声学中，频谱分析仪可以用于声学测试、噪声分析和音频研究。
在振动中，频谱分析仪可以用于机械振动测试、结构动力学分析和故障诊断。
总而言之，频谱分析仪通过采样、频谱变换和谱线显示的过程，将输入信号转换为频谱分量的幅度谱线。
其工作原理涉及时间域和频率域的转换，以方便信号的分析和调试。
频谱分析仪在各个领域都有广泛的应用，对于信号的分析、故障诊断和设备调试非常重要。
罗德频谱仪内部原理
罗德频谱仪内部原理哎呀，说起这罗德频谱仪啊，我可得好好跟你掰扯掰扯。
这玩意儿，可真是个神奇的小盒子。
你别看它外表不起眼，里面可是藏着不少门道呢。
记得有一次，我在家里捣鼓我的老旧收音机，那玩意儿总是发出吱吱的噪音，让人听着就心烦。
我心想，这得找个法子给它治治。
于是，我就想到了这个罗德频谱仪。
这东西，说白了，就是能帮你找出那些烦人的噪音是从哪儿来的。
我把它接上电源，打开开关，屏幕上立刻就亮了起来。
那画面，就像是夜空中的星星，一闪一闪的。
我得说，这玩意儿的界面，真是简单到不能再简单了，连我这种电子小白都能轻松上手。
然后，我就把频谱仪对准了收音机。
你猜怎么着？屏幕上立刻就出现了一堆乱七八糟的线条，有高有低，有粗有细。
我仔细一看，那些高耸的线条，不就是收音机里发出的噪音嘛！我心想，这下可找到罪魁祸首了。
接下来，我就得动手调整收音机的天线，看看能不能让那些讨厌的线条变矮一些。
我小心翼翼地转动天线，眼睛死死盯着屏幕。
嘿，你还别说，这招还真管用。
随着天线的转动，那些线条就像是被风吹倒的麦子，一个个都矮了下去。
就这样，我一边转天线，一边看屏幕，直到那些线条变得不那么刺眼，收音机里的噪音也小了很多。
我这才松了口气，心想，这罗德频谱仪，还真是个好东西。
最后，我把收音机放回原位，心里那个得意啊。
这小盒子，虽然不起眼，但关键时刻还真能帮上大忙。
它就像是个侦探，能帮你找出那些看不见的“噪音罪犯”。
所以啊，别看这罗德频谱仪只是个小小的仪器，它可是有着大大的能耐。
下次你要是遇到什么电子设备发出的噪音，不妨也试试这玩意儿，说不定能给你带来惊喜呢。
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对数 放大器
包络检波器
本振信号Lo
压控 振荡器
参考振荡器
锯齿波 发生器
延迟
视频滤波器 VBW
检波器
显示
3 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测.6GHz频谱分析仪的内部模型。
1、超外差式频谱分析仪通过内部混频器和本地振荡器Lo信号将输入信号转换 到固定的中频，然后在此基础上进行信号处理。通过扫描本地振荡器的中心频 率达到在频率上扫描输入信号。
• 用于噪声或类噪声信号。
• 没有温度或老化漂移。
抗混叠滤波 12 bit
IF 20.4 MHz
A D
32 MHz
Q mixer
IF
I
LO 90°
I mixer Q
IF LO
低通滤波
滤波器因子 低通滤波
滤波器因子
IF envelope voltage
I 2+ Q2
NCO
12 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
从10Hz～30kHz的分辨率带宽是通过数字滤波器实现的。
12
中频滤波器RBW: FFT 滤波器
• 速度快，在窄的分辨带宽情况下较数字滤波器和模拟滤波器 减少了扫描时间。
当今的频谱仪的中频滤波器有以下三种形式：
1、模拟滤波器
2、数字滤波器
3、FFT
模拟滤波器通常用来实现大的分辨率带宽。本例中频谱分析仪带宽从100kHz～ 10MHz是采用模拟滤波器来实现的，其选择性依赖于滤波电路阶数，一般频谱 仪为4级滤波电路，也有5级滤波电路也产品，这样可分别得到14和10的形状系 数。
输入信号
RBW小
SPAN
RBW大
9 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
SPAN
讲师：付国映
窄的中频滤波器可实现高的分辨率，所以中频滤波器带宽又称为分辨率带宽 (RBW)。
本振信号频率变化的一般以远小于RBW的频率步进扫描，比如RBW/10，RBW 变大，SPAN不变，那么本振调整的步进变大，测量的次数就变少了，整个扫 描时间会变短。反之，RBW越小，扫描时间就越长。
以上这两个方案在实际中根据频谱仪的价格档次而定，两种方法同时使用也是可能的，比如， 使用倍频得到本振信号，谐波实现的转换可以在一个可以接收的价格上进行复杂性与灵敏度的 折中。
3、外混频器：
对于毫米波范围内的测试（40GHz以上），可利用外混频器来提高频谱仪的频带范围。这些混 频器一般采用谐波混频，所以本振信号频率范围比输入信号频率范围小。
讲师：付国映
所谓接收机低中频方案，指第一次变频时将输入信号频率变低，高中频方案则 是第一次变频时将输入信号频率变高，然后再将它变低。
9kHz～3.6GHz频谱测量方法：
如果频谱仪采用低中频方案，当输入频率范围大于2fIF ，那么被测信号范围和 镜像信号范围将会重叠，采用低通滤波器不能将镜像频率信号滤除，所以对输 入滤波器的要求为，在不影响主信号的情况下，应用一个可调谐带通滤波器以 抑制镜像频率。为了覆盖（9kHz～3.6GHz）的频率范围，由于较宽的调谐范围 （几十个倍频程）使滤波器变得极为复杂而不容易实现，因此必须采用高中频 方案。第一中频频率比输入信号频率高，那么本振信号也比输入信号频率高， 镜像频率和输入信号的频率间隔为2fIF，也就是镜像频率远远高于本振信号频率 和输入信号的频率，因此设计一个固定的滤波器，其截止频率位于最高输入频 率和中频频率之间就很容易解决镜像频率对有用信号的影响。此外，低通滤波 器还可以抑制本振信号从频谱仪输入端口泄漏出去而影响被测件。
输入信号经过了前置衰减器，电平降低，为了恢复信号幅度，补偿输入衰减 器的变化，在混频器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。
对数放大器：
检波器之前有一个对数放大器，对数放大器按照对数函数来压缩信号电平 （对于输入电压幅度v,输出电压幅度为logv），这大大减小了由检波器所检测 的信号电平变化，而同时向用户提供校准成用分贝读数的对数垂直刻度，在 频谱分析仪中，由于信号电平大幅度变化，故需要采用对数刻度。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。
理想的高斯滤波器的形状系数为4.6 ，不能用模拟滤波器实现，但是在20dB带 宽内实现近似是可能的，这样瞬态响应几乎与高斯滤波器相同。
11
中频滤波器RBW:数字滤波器
• 真正的高斯形状，波形因子4.6，灵敏度更高。
• 扫描速度快，最小扫描时间 k = 1 通过补偿可以达到。
• 带宽精度高，电平精度高。
2、输入信号被转换成中频信号后信号需要经过放大和滤波，频谱仪的RBW就 是中频滤波器，它是一个带通滤波器。
3、为了允许一个宽电平范围信号同时在屏幕上显示，中频信号用对数放大器来 压缩。
4、中频信号经过包络检波后变成基带信号，频谱仪的视频滤波器VBW是基带 信号滤波器，它是一个低通滤波器。
5、由于从起始频率到终止频率扫描点的数量远远大于仪器能够显示的象素点， 测量点到显示点之间有个对应关系，称作检波。
高于3.6GHz频谱测量方法：
现代频谱仪在射频前端采用一个滤波器，将低于3.6GHz和高于3.6GHz的信号分 开。高于3.6GHz信号采用低中频方案，输入前端使用可调的YIG带通滤波器来 滤除镜像频率的干扰，因为调谐范围比较小（13GHz/3.6GHz=3.6），YIG带通 滤波器很容易实现，但它的频率响应不好，调节有延迟。YIG滤波器通过调节 的电流来改变电感，进而改变中心谐振频率。如果频谱仪分析频率在1GHz～ 5GHz的信号时，它是分段扫描的，1GHz~3.6GHz和3.6GHz~5GHz的扫描采用 了不同的射频前端。
频谱分析仪原理
罗德与施瓦茨中国培训中心
© 2009
1 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 – 射频微波基础与测量
讲师：付国映
1
频域测量对信号分析的作用
2 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
讲师：付国映
时域得到的是信号的波形信息，不适合测量混合信号和复杂信号，如AM信 号、QPSK信号。频域得到的是信号的频域分布信息。
同时，衰减器设置过大，仪器的本底噪声被抬高。
5
混频器
• 中频频率调谐在fL- fin
RF
IF
fL- fin fL+ fin
Input
Lo
fin
fin
fL
6 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
fL
讲师：付国映
频谱仪的上限频率取决于本振的调谐范围。
1、基波混频：输入信号通过本振的基波混频。但为了覆盖更高的频率范围，有必要进行倍 频，如在混频器前加乘法器。
1、当测量高电平信号时，对信号进行衰减，保护频谱仪不受损坏。
2、改善仪器端口的匹配特性。
3、提高测试的准确性，混频器是非线性器件，当混频器输入信号电平较高 时，输出会产生许多产物，而且电平太高会干扰测试结果，使无互调范围减 小。当输入信号电平在混频器1dB压缩点以上时，测试结果会不准确。
4、提高频谱仪动态范围：通过设置步进衰减器调节进入混频器的电平，可以 得到较大的动态范围。
6、现代的频谱仪都采用液晶显示来代替传统的阴极射线管，体积更小。
7、压控振荡器的振荡频率（本振频率）和实际的射频频率之间有一个对应关 系，信号处理也有一定延迟，因此显示和压控振荡器之间需要同步。
3
滤波器：抑制镜像频率的影响
频率>3.6GHz
频率<3.6GHz
4 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
谐波混频虽然很容易实现，但会造成相对高的转换损耗，因此，要求加到混频器的本振电平要 高于其在低频段的值，由于足够高的本振电平与混频器的非线性，高次谐波可以用于混频。转 换损耗随谐波阶次的升高而升高，有如下关系。Δam=20·logm Δam是相对于基波混频时的转换损耗增量； m：用于转换的谐波阶次。
讲师：付国映
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 器的形状系数为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。因此，在带宽上它更为精确。
由于数字滤波器的瞬态响应已经确定，使用合适的修正系数可使数字滤波器获 得比模拟滤波器在相同带宽的情况下更短的扫描时间。
9
中频放大器、对数放大器
低通 滤波器
RF输入
H f
衰减器
混频器
中频 放大器
RF
IF
中频滤波器 RBW
对数 放大器
包络检波器
本振信号Lo
压控 振荡器
参考振荡器
锯齿波 发生器
延迟
视频滤波器 VBW
检波器
显示
10 © Rohde & Schwarz 中国培训中心 –射频微波基础与测量
讲师：付国映
中频放大器：
比例系数K取决于滤波器的类型和允许的瞬态响应误差。对于由4--5个单独电路 组成的模拟滤波器，比例系数K=2.5（最大的瞬态响应误差大概为0.15dB）。
数字高斯滤波器的瞬态响应可知并能够精确再现，和模拟滤波器相比，可以通 过与信号类型无关的合适修正系数来获得更高的扫描速度。
8
扫描时间 vs RBW
10
中频滤波器RBW
模拟滤波器