頻譜分析儀簡(jiǎn)稱頻譜儀，是用來顯示頻域信號(hào)幅度的儀器，在射頻領(lǐng)域有“射頻萬用表”的美稱。在射頻領(lǐng)域，傳統(tǒng)的萬用表已經(jīng)不能有效測(cè)量信號(hào)的幅度，示波器測(cè)量頻率很高的信號(hào)也比較困難，而這正是頻譜分析儀的強(qiáng)項(xiàng)。

頻譜儀與示波器屬于兩種類型的儀器，示波器主要顯示時(shí)域信號(hào)幅度的變化，而頻譜儀顯示的是頻域信號(hào)幅度的變化。對(duì)于研究射頻的工程師和愛好者，頻譜儀是工作的好幫手，它可以形象地展示一定頻率范圍內(nèi)信號(hào)的幅度，可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)信號(hào)的存在和不同類型信號(hào)的特征。隨著科技的發(fā)展，頻譜儀也從傳統(tǒng)的模擬線路進(jìn)化到數(shù)字化頻譜儀，被賦予更多的功能，以適應(yīng)不斷出現(xiàn)的復(fù)雜信號(hào)。

應(yīng)用與意義

頻譜分析儀在射頻領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。頻譜儀zui基本的作用就是發(fā)現(xiàn)和測(cè)量信號(hào)的幅度。頻譜儀可以以圖示化的方式顯示設(shè)定頻率范圍內(nèi)的射頻信號(hào)，信號(hào)越強(qiáng)，頻譜儀顯示的幅度也越大。通過這種特性，頻譜儀被用來搜索和發(fā)現(xiàn)一定頻段內(nèi)的射頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用在監(jiān)測(cè)電磁環(huán)境、無線電頻譜監(jiān)測(cè)、電子產(chǎn)品電磁兼容測(cè)量、無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射特性、信號(hào)源輸出信號(hào)品質(zhì)等領(lǐng)域。頻譜儀可以測(cè)量射頻信號(hào)的多種特征參數(shù)，包括頻率、選頻功率、帶寬、鄰道功率、調(diào)制波形、場(chǎng)強(qiáng)等。在射頻信號(hào)的頻率測(cè)量方面，雖然頻率計(jì)是專業(yè)的設(shè)備，但遇到時(shí)分多址的信號(hào)（GSM、IDEN、TETRA的信號(hào)）、跳頻的信號(hào)、寬帶的信號(hào)，普通頻率計(jì)無法準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，功率計(jì)無法及時(shí)測(cè)量，而頻譜儀由于基于高速的信號(hào)捕捉，則可以有機(jī)會(huì)測(cè)量這些信號(hào)。針對(duì)這些常見的不穩(wěn)定信號(hào)，很多中頻譜儀還在測(cè)量軟件上做了優(yōu)化，提供的自動(dòng)測(cè)量工具。

由于頻譜儀具有圖示化射頻信號(hào)的能力，頻譜圖可以幫助我們了解信號(hào)的特性和類型，有助于zui終了解信號(hào)的調(diào)制方式和發(fā)射機(jī)的類型。在軍事領(lǐng)域，頻譜儀在電子對(duì)抗和頻譜監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用，不同類型的雷達(dá)信號(hào)、通信電臺(tái)信號(hào)、應(yīng)答機(jī)信號(hào)、“敵我”識(shí)別器信號(hào)都有各自不同特征的頻譜圖。在民用無線電管理領(lǐng)域，通過頻譜圖，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法使用的頻率，這比傳統(tǒng)掃描監(jiān)聽的效率要高得多。在不明干擾源的定位中，頻譜圖有助于判斷干擾信號(hào)的類型，并推斷出產(chǎn)生干擾信號(hào)的可能設(shè)備，以縮小排查范圍。頻譜儀還是一部很好的場(chǎng)強(qiáng)儀，具有比較大的動(dòng)態(tài)，一些具有自動(dòng)測(cè)量功能的頻譜儀可以方便地讀出目標(biāo)信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值，同時(shí)可以顯示目標(biāo)頻率周邊的情況。實(shí)際應(yīng)用中，有很多手持頻譜儀就替代了場(chǎng)強(qiáng)儀。

有的頻譜儀內(nèi)置跟蹤信號(hào)源，或者支持外接跟蹤信號(hào)源，頻譜儀與跟蹤信號(hào)源配合使用，可以顯示雙端口網(wǎng)絡(luò)的頻幅特性，擴(kuò)展了頻譜儀的用途。該功能類似掃頻儀和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的主要功能，比普通老式掃頻儀的精度要高得多，可以應(yīng)用于濾波器的調(diào)校。如果頻譜儀與跟蹤源配合駐波電橋，還能直接圖示化顯示天線的匹配情況，具有天線分析儀的部分功能。

HP的早期頻譜儀	HP經(jīng)典頻譜儀8591E
Rohde-Schwarz主流通用頻譜儀FSP	Rohde&Schwarz手持頻譜儀FSH系列

發(fā)展歷程
 

頻譜分析儀從發(fā)明以來，經(jīng)歷了模擬線路頻譜儀、單片機(jī)程控頻譜儀、電腦數(shù)字化頻譜儀的發(fā)展歷程。隨著集成電路和微處理器電路的迅猛發(fā)展以及對(duì)信號(hào)測(cè)量要求的提高，頻譜儀的工作頻率不斷提高，精度不斷提升，體積和重量不斷縮減。從早期巨大笨重的臺(tái)式頻譜儀，發(fā)展到廣泛使用的便攜式頻譜儀，以及近年來現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用越來越多的手持式頻譜儀，頻譜儀正向著數(shù)字化、高精度化、小型化發(fā)展。

老式的頻譜儀為純電路結(jié)構(gòu)，早期的產(chǎn)品采用與示波器一樣的示波管進(jìn)行顯示，通過快速掃描的接收機(jī)來形成頻譜圖。這類頻譜儀基本沒有自動(dòng)測(cè)量功能，測(cè)量信號(hào)幅度靠人工對(duì)照示波管刻度進(jìn)行數(shù)數(shù)，功能單一，只具有頻譜儀基本的頻率掃描和幅度顯示功能，且精度很低。目前在主流應(yīng)用中已基本淘汰。

單片機(jī)程控頻譜儀是通過單片機(jī)微處理器來控制的頻譜儀，雖然從外觀上看，zui早期的數(shù)字頻譜儀依然采用示波管顯示，但增加了字符發(fā)生器電路，在儀器屏幕上可以看到一些設(shè)置信息，并具有了一些自動(dòng)測(cè)量功能。隨后，高性能的微處理器和頻率合成器電路相繼被引入，使得頻譜儀的工作精度、分辨率和程控化水平得到顯著提高。顯示屏由示波管發(fā)展為CRT管，顯示的頻譜圖是通過微處理器計(jì)算后形成的，并增加了很多數(shù)控和自動(dòng)測(cè)量功能，屏幕上顯示的信息一下子多了很多，頻譜儀的分辨率顯著提高到1kHz的水平，部分產(chǎn)品達(dá)到了1Hz級(jí)別。

現(xiàn)代的數(shù)字化頻譜儀除了射頻信號(hào)處理單元，其余部分基本都數(shù)字化了。很多附加的專項(xiàng)測(cè)量功能，如TETRA信號(hào)測(cè)量、GSM信號(hào)測(cè)量，都能以軟件開通形式添加，顯示屏改為彩色液晶顯示，并且進(jìn)一步縮減了頻譜儀的體積和重量，掃描速度進(jìn)一步提高，背景噪聲和相位噪聲也得到了進(jìn)一步控制，頻譜儀的性能提高到一個(gè)新的水平，這更有利于對(duì)微小信號(hào)的測(cè)量。

此外，新結(jié)構(gòu)體系的實(shí)時(shí)頻譜儀也全新登場(chǎng)，更有利于對(duì)遂發(fā)的信號(hào)進(jìn)行捕捉。

傳統(tǒng)的頻譜儀一貫比較笨重，比同年代的示波器重得多。很多大型臺(tái)式頻譜儀兩個(gè)人都很難抬得動(dòng)，即便是后期的HP8563E（CRT管型）之類，屬于便攜型的頻譜儀，也有20kg重。隨著液晶屏替代CRT顯像管，以及儀器內(nèi)部線路的進(jìn)一步集成化，頻譜儀的重量也有所減輕，如E4403B，重量在15kg左右。新一代的手持頻譜儀成為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中輕便靈巧的工具，新的N9340B裝上電池的重量只有3.5kg左右，Rohde&Schwarz的FSH3僅重2.5kg。

性能與指標(biāo)

標(biāo)志頻譜分析儀性能和特性的主要指標(biāo)有工作頻率范圍、分辨率帶寬、頻率掃寬、動(dòng)態(tài)范圍、掃描速度、端口阻抗、平均噪聲電平、相位噪聲、幅度精度。

頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀zui高工作頻率和zui低工作頻率，標(biāo)志著頻譜儀可以顯示頻譜的zui大范圍。在射頻應(yīng)用中，用戶往往更關(guān)心頻譜儀的zui高工作頻率，這使其成為用戶關(guān)心頻譜儀性能的*指標(biāo)。