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。

　　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。

　　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FPGADSP）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。

　　FFT分析仪能够完成多通道滤波器式同样的功能，但无需使用许多带通滤波器，它使用数字信号处理来实现多个独立滤波器相当的功能。从概念上讲，FFT方法是简单明确的：对信号进行数字化，再计算频谱。实际上，为了使测量具有意义，还需要考虑很多因素。

　　FFT的实质是基带变换，换句话说，FFT的频率范围总是从0Hz开始并延伸到某个最高频率处。这对需要分析较窄频带（不是从直流开始）的测量情况可能是一个重大限制。例如，FFT分析仪具有取样频率，FFT的频率范围是0Hz到128KHz。若N=1024，则频率分辨力将是，故不能分辨间隔小于250Hz的谱线。

　　提高频率分辨力的一种方法是增大时间记录中的取样点数N，这也增大FFT输出的节点数。不过，问题在于，这会增加FFT所要处理的数组长度，从而增加计算时间。FFT算法的计算时间往往限制了仪器的性能（比如屏幕刷新速度），所以增加FFT的长度往往是可取的。

　　另一种方法是使用数字下变频器，对于带限信号，进行数字下变频，这样等效降低了采样速率，可以提高频率分辨力。ADC的输出与数字正弦波相乘，借助数字混频使数字正弦波的频率降低。再用数字滤波器进行滤波，数字滤波器通过利用适当的抽选因子来形成适当的频率间隔，这个带宽可以做得很窄，可以形成窄到1Hz的频率间隔和频率分辨力。

　　频谱分析仪的功能是要分辨输入信号中各个频率成份并测量各频率成份的频率和功率。为完成以上功能，在扫描-调谐频谱分析中采用超外差方式，它能提供宽的频率覆盖范围，同时允许在中频（IF）进行信号处理。图3是超外差式扫频频谱分析仪的结构框图。

　　输入信号进入频谱仪后与本振（LO）混频，当混频产物等于中频（IF）时，这个信号送到检波器，检波器输出视频信号通过放大、采样、数字化后决定CRT显示信号的垂直电平。扫描振荡器控制CRT显示的水平频率轴和本地振荡器调谐同步，它同时驱动水平CRT偏转和调谐LO。

　　频谱分析仪依靠中频滤波器分辨各频率成份，检波器测量信号功率，依靠本振和显示横坐标的对应关系得到信号频率值。

　　这种扫描- 调谐分析仪的工作原理正象你家中的调幅（AM）接收机，只是调幅接收机的本振不是扫描的，而是用刻度旋钮人工进行调谐；另外不是用显示器显示信息而是用扬声器。

　　基于扫描式工作原理，当输入信号为单点频信号时，该信号需和扫描本振信号进行混频，这样中频信号也为频率变化的扫频信号，该扫频信号通过中频滤波器和检波器后输出波形为中频滤波器频响形状。

　　一般频谱分析仪衰减器衰减范围为：0~65dB; 可按照5dB步进变化。当改变输入衰减器设置时，信号电平会受到影响。如衰减值由10dB变为20dB，信号幅度人为被减小10dB，相应检波输出也会降低，为补偿该变化，频谱仪内部会利用放大器补偿衰减影响。所以当在改变衰减器设置时，输入信号在频谱仪上的显示并不发生变化。

　　所以，当改变仪表输入衰减器设置时，其内部衰减器和中频放大器会发生变化。中频放大器决定信号在屏幕上的显示位置。

　　频谱仪工作时，其中频放大器增益和衰减器设值连动工作，当改变输入衰减器设置时，输入信号显示电平并不会发生变化。

　　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频率。在混频过程中会存在镜相干扰问题。

　　这样带来的测量问题就是频谱仪的一个中频信号显示不能判断是760MHz信号还是800MHz信号的响应。

　　中频滤波器是谱分析仪中关键部件，频谱分析仪主要依靠该滤波器来分辩不同频率信号，频谱仪许多关键指标（测量分辨率、测量灵敏度、测量速度、测量精度等）都和中频滤波器的带宽和形状有关。

　　中频滤波器通常由LC滤波器，晶体滤波器或数字滤波器的组合实现。形状因素和滤波器类型是说明这些滤波器特性的重要因素。形状因素为滤波器是如何选择的一个测度，通常规定为3dB/60Dbk宽度之比，比值表示出如何在3dB带宽内的大信号附件分辨小1百万倍（-60dB）的信号。

　　这类滤波器对频谱分析仪的性能有重大影响，虽然某些滤波器类型如Butterworth巴特沃兹滤波器或Chebychev切比雪夫滤波器具有优良的选择性（信号分离的能力），以及高斯滤波器和同步调谐滤波器具有较好的时域性能（较好的扫描幅度精度），但最终应用哪种滤波器属最佳将起重大作用。

　　优良的形状因素性能对紧靠在一起的信号提供较好的分辨率。较好的时域性能（无过冲）提供了更快的扫描速度和良好的幅度精度。

　　对数放大器以对数方式处理输入信号，允许有大的待测量和小的待测量同步易显示和分辨。实现这种压缩的一种方法是构建增益随信号幅度而变化的放大器。在低电平信号下，增益可能为10dB，而在较大的幅度下，增益下降到0。

　　为了获得所需的对数范围，必须将若干这类放大器进行级联。对数放大器通常具有约70dB到超过100dB的范围。除对数范围外，逼真度（对数压缩与对数曲线相符的接近程度）是应考虑的重要因素，这个误差将直接反映测量的幅度误差。

　　针对不同特性输入信号（正弦信号、噪音信号、随机调制信号等），需采用不同检波方式才能准确测出该信号功率。

　　视频滤波器对检波器输出视频信号进行低通滤波处理，减小视频带宽可对频谱显示中的噪声抖动进行平滑，从而减小显示噪声的抖动范围。这样有利频谱仪发现淹没在噪声中的小功率CW信号，还可提高测量的可重复性。

　　扫描本振是整个频谱分析仪中的关键部分之一，扫描本振的稳定度和频谱纯度对许多性能指标都是一个限制因素。本振的稳定度影响最小分辨带宽，但是，即使利用频率很稳定的本振，仍然存在残余的不稳定度，这称之为相位噪声或相位噪声边带。相位噪声影响对邻近信号的观察，而如果我们只考虑带宽和形状因素，是不难观察到的。现代频谱分析仪的应用之一是直接测量其他设备的相位噪声，这对本振的相位噪声要求是非常高的。

　　测量谐波失真或搜索信号要求频率范围从低于基波扩展到超过多次谐波。测量交调失真则要求窄的扫频宽度（span），以便观察邻近的交调失真产物。因此，首先是选择有足够频率和扫宽范围的频谱分析仪。第二个要求是什么样的频率分辨率？测量双音交调对分辨率提出了严格的要求。

　　频谱分析仪测量频率范围由其本振范围决定。通过采用本振的谐波可扩展频谱分析仪的分析频率范围，还可采用外混频方法将其分析频率范围扩展至更高（75GHz; 110GHz；325GHz等）。

　　这个例子反映频谱分析仪测量分辨率对测试结果的影响，输入的物理信号为两个频率间隔的信号，只有当频谱分析仪的分辨能力足够高时，才会在屏幕上正确反映信号的特性。

　　依次分析每一项。首先要注意的事情之一，是在频谱仪上理想ＣＷ信号不可能显示为无限细的线，它本身有一定的宽度。当调谐通过信号时，其形状是频谱分析仪自身分辨带宽（IF滤波器）形状的显示。这样，如果改变滤波器的带宽，就改变了显示响应的宽度。技术指标的数据表中规定3 dB带宽，应用（EMC）定义滤波器带宽为6dB 带宽。

　　本振性能对分辨率有影响是因为中频信号来源于输入信号与本振信号的混频，两个信号中的噪声是功率相加关系。

　　滤波器的形状通过其带宽（3dB或6dB）和矩形系数得到定义。这两个参数都会影响频谱分析仪的频率分辨能力。

　　在双音测试中，两个信号相隔10kHz，RBW=10KHz时，仪表测试可显示出两个信号峰。显然用10kHz滤波器分辨出等幅双音信号是没有问题的。

　　中频滤波器3dB带宽告诉我们，等幅信号彼此靠近到何种程度仍然能够彼此分开（根据3dB下降）。一般的说，如果两信号的间隔大于或等于所选用分辨带宽滤波器的3dB带宽，两个等幅信号就可以分辨出来。在双音测试中的两个信号表明了这个含义。当两个信号间隔10 kHz时，用10 kHz的分辨带宽容易分开它们。然而，若用较宽的分辨带宽，两个信号显示为一个。

　　注解：当两信号出现在分辨带宽之内时，由于两个信号相互作用，利用大约比分辨带宽小10倍的视频带宽可平滑其响应。

　　通常我们需测量不等幅信号。由于在我们的例子中两个信号描绘出滤波器的形状，小信号有可能被掩埋在大信号滤波器的裙边（filter skirt)中。对于幅度相差60dB的两个信号，其间隔至少是60dB 带宽的一半（用近似3dB下降）。因此，形状系数（滤波器60dB对3dB带宽之比）是决定不等幅信号分辨率的关键。

　　如果3kHz滤波器的形状因数是15:1，于是滤波器下降60dB的带宽是45kH。