頻譜分析儀介紹

　　頻譜分析儀 - 工作原理

　　頻譜分析儀頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器，面板上布建許多功能控制按鍵，作為系統功能之調整與控制，系統主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型;實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上，其優點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數目與最大的多任務交換時間(Switching Time)。

　　頻譜分析儀 - 技術指標

　　頻譜分析儀頻譜分析儀的主要技術指標有頻率范圍、分辨力、分析譜寬、分析時間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應。

　　頻率范圍：頻譜分析儀進行正常工作的頻率區間?，F代頻譜儀的頻率范圍能從低于1赫直至300吉赫。

　　分辨力：頻譜分析儀在顯示器上能夠區分最鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀最重要的技術指標。分辨力與濾波器型式、波形因數、帶寬、本振穩定度、剩余調頻和邊帶噪聲等因素有關，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關。分辨帶寬越窄越好?，F代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。

　　分析譜寬：又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率范圍，可等于或小于儀器的頻率范圍，通常是可調的。

　　分析時間：完成一次頻譜分析所需的時間，它與分析譜寬和分辨力有密切關系。對于實時式頻譜分析儀,分析時間不能小于其最窄分辨帶寬的倒數。

　　掃頻速度：分析譜寬與分析時間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。

　　靈敏度：頻譜分析儀顯示微弱信號的能力，受頻譜儀內部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。動態范圍指在顯示器上可同時觀測的最強信號與最弱信號之比?，F代頻譜分析儀的動態范圍可達80分貝。

　　顯示方式：頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。

　　假響應：顯示器上出現不應有的譜線。這對超外差系統是不可避免的，應設法抑止到最小，現代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

　　頻譜分析儀 - 訊息處理過程

　　頻譜分析儀在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時(Real Time)反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當的掃瞄速度。若用比中頻濾波器之時間常數小的掃描時間來掃描的話，則無法得到信號的正確振幅。因此，欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要得到準確之響應，要有適當的掃描度。由以上之敘述，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時信號(TransientSignal)或脈沖信號(Impulse Signal)的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它雜散信號(Random Signal)的頻譜。頻譜分析儀系統內部及面板顯示的特性，一般本地振蕩器輸出信號的頻率均高于中頻信號的頻率，振蕩器輸出信號的頻率可被調整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1, 2, 3.......(2)由式(2)得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號(?IN)，橫軸代表本地振蕩頻率(?LO)，正負整數代表公式(2)中頻放大器對應的正負號。由式(2)得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理 所示，其中縱軸代表輸入信號(?IN)，橫軸代表本地振蕩頻率(?LO)，圖中的正負整數代表公式(2)中頻放大器對應的正負號。