什么是频谱分析仪：工作原理及其应用
频谱分析仪是用于测量频率和许多其他参数的重要测试之一。有趣的是，频谱分析仪被用来测量我们知道的信号，并找到我们不知道的信号。由于
频谱分析仪是用于测量频率和许多其他参数的重要测试之一。有趣的是，频谱分析仪被用来测量我们知道的信号，并找到我们不知道的信号。由于其准确性，频谱分析仪在电气和电子测量领域获得了许多应用。它被用来测试许多电路和系统。这些电路和系统在射频水平下工作。
由于其不同的型号配置，该设备在仪器和测量领域具有自己的多功能性。它有不同的规格、尺寸，甚至可以根据具体应用提供。目前正在研究在超高频水平的甚至高频范围内使用该设备。它甚至可以连接到计算机系统，测量结果可以记录在数字平台上。
什么是频谱分析仪？
频谱分析仪基本上是一种在射频范围内测量电路或系统中各种参数的测试仪器。一台普通的测试设备将根据其相对于时间的振幅来测量数量。例如，电压表将基于时域来测量电压幅度。因此，我们将得到交流电压的正弦曲线或直流电压的直线。但是频谱分析仪会根据振幅与频率的关系来测量数量。
如图所示，频谱分析仪测量频域中的振幅。高峰值信号表示幅度，在这两者之间，我们也有噪声信号。我们可以使用频谱分析仪来消除噪声信号，使系统更有效率。信噪比（SNR）是当今电子应用的重要特征之一。例如，耳机具有噪音消除功能。为了测试此类设备，使用了频谱分析仪。
分析仪框图
频谱分析仪的框图如上图所示。它由一个输入衰减器组成，用于衰减输入射频信号。衰减的信号被馈送到低通滤波器以消除纹波内容。
滤波后的信号与电压调谐振荡器混合，并馈给放大器。放大器被馈送到阴极射线示波器。另一方面，我们还有一个扫描发生器。两者都被馈送到CRO，用于垂直和水平偏转。
频谱分析仪工作原理
频谱分析仪从根本上测量信号的频谱含量，即馈送到分析仪。例如，如果我们正在测量滤波器的输出，比如说低通滤波器，那么频谱分析仪将测量输出滤波器在频域中的频谱含量。在此过程中还将测量噪声含量并将其显示在CRO中，
如方框图所示，频谱分析仪的工作从根本上可以分为在阴极射线示波器上产生垂直和水平扫描。我们知道，测量信号的水平扫描将相对于频率，而垂直扫描将相对于其振幅。
为了产生测量信号的水平扫描，射频电平的信号被馈送到输入衰减器，该输入衰减器衰减射频电平上的信号。衰减器的输出被馈送到低通滤波器，以消除信号中的任何纹波内容。然后，它被馈送到放大器，放大器将信号的幅度放大到一定的水平。
在这个过程中，它还与振荡器的输出混合，振荡器被调谐到某个频率。振荡器有助于生成馈送波形的交替性质。在与振荡器混合并放大后，信号被馈送到水平检测器，水平检测器将信号转换到频域。这里，在频谱分析器中，信号的频谱量在频域中表示。
对于垂直扫描，需要振幅。为了获得振幅，信号被馈送到电压调谐振荡器。电压调谐振荡器被调谐到无线电频率电平。通常，使用电阻器和电容器的组合来获得振荡器电路。这就是众所周知的RC振荡器。在振荡器级，信号会发生360度的相位偏移。对于这种相移，使用不同级别的RC电路。通常，我们有三个级别。
有时甚至变压器也用于相移目的。在大多数情况下，振荡器的频率也使用斜坡发生器来控制。斜坡发生器有时还连接到脉冲宽度调制器以获得脉冲的斜坡。振荡器的输出被馈送到垂直扫描电路。它在阴极射线示波器上提供振幅。
频谱分析仪的类型
频谱分析仪可分为两类。模拟和数字
模拟频谱分析仪
模拟频谱分析仪采用超外差原理。它们也被称为扫频或扫频分析器。如方框图所示，分析仪将具有不同的水平和垂直扫描电路。为了以分贝为单位显示输出，在水平扫描电路之前还使用了对数放大器。还提供了视频滤波器来对视频内容进行滤波。使用斜坡发生器在显示器上为每个频率提供一个唯一的位置，通过该位置可以显示频率响应。
数字频谱分析仪
数字频谱分析仪由快速傅立叶变换（FFT）块和模数转换器（ADC）块组成，用于将模拟信号转换为数字信号。通过框图表示
如方框图所示，信号被馈送到衰减器，衰减器衰减信号的电平，然后被馈送到LPF以消除纹波内容。然后，信号被馈送到模数转换器（ADC），模数转换器将信号转换到数字域。数字信号被馈送到FFT分析器，FFT分析器将信号转换到频域中。它有助于测量信号的频谱。最后，使用CRO进行显示。
分析仪的优点和缺点
它具有许多优点，因为它可以测量无线电频率范围内信号中的频谱量。它还提供了一些测量值。唯一的缺点是它的成本，与通常的传统电表相比更高。
分析仪的应用
基本上用于测试目的的频谱分析仪可以用于测量各种量。所有这些测量都是在无线电频率水平上进行的。使用频谱分析仪经常测量的数量如下-
- 信号电平–可以使用频谱分析仪测量基于频域的信号振幅
- 相位噪声–由于测量是在频域上进行的，并且测量了频谱含量，因此可以很容易地测量相位噪声。它在阴极射线示波器的输出中显示为波纹。
- 谐波失真–这是决定信号质量的一个主要因素。基于谐波失真，计算总谐波失真（THD），以评估信号的功率质量。信号必须避免下垂和肿胀。谐波失真水平的降低对于避免不必要的损失甚至很重要。
- 互调失真–在调制信号时，基于振幅（振幅调制）或频率（频率调制），在中间电平中会导致失真。必须避免这种失真，才能得到经过处理的信号。为此，使用频谱分析仪来测量互调失真。一旦使用外部电路减少了失真，就可以对信号进行处理。
- 假信号–这些都是需要检测和消除的不需要的信号。这些信号无法直接测量。它们是需要测量的未知信号。
- 信号频率–这也是一个需要评估的重要因素。由于我们在射频水平上使用了分析仪，因此频带非常高，测量每个信号的频率含量变得很重要。对于该频谱，专门使用分析仪。
- 光谱掩模–频谱分析仪也有助于分析频谱掩模
因此，我们看到了频谱分析仪的工作原理、设计、优点和应用。人们必须思考，如何将正在测量的数据存储在频谱分析仪中？以及如何将其传输到计算机等其他介质进行进一步测量。