频谱分析仪的核心原理

频谱分析仪的核心原理是将时域信号转换为频域信号进行分析，基于傅里叶变换理论——任何时域信号均可分解为不同频率、幅度和相位的正弦波组合。其主要实现技术分为两类：

1. ‌FFT（快速傅里叶变换）分析仪‌

• 直接对时域信号采样，通过FFT算法计算频谱。

• 优点：适合低频窄带宽信号分析，精度较高。

• 局限：受ADC采样速率限制，高频信号处理能力弱。

2. ‌超外差式分析仪‌（主流方案）
   通过混频技术将高频信号降频处理，流程如下：

• 中频滤波器提取目标分量，其带宽由‌分辨率带宽（RBW）‌ 控制：

• 信号经放大、包络检波提取幅度，再通过视频滤波器平滑数据。

• RBW越窄，频率分辨率越高，可区分相近信号。

• RBW变窄会延长扫描时间（与带宽平方成反比）并降低底噪。

• ‌输入衰减‌：信号经可调衰减器防止过载损坏器件（衰减可能降低信噪比）。

• ‌预选滤波‌：低通滤波器或预选器滤除高频干扰，避免带外信号引发混频失真。

• ‌混频转换‌：输入信号与本振（LO）扫频信号混频，生成和频与差频（中频信号）。
  示例：中频频率 = |射频频率 - 本振频率|。

• ‌中频处理‌

• ‌显示输出‌：频率轴由斜波发生器控制，幅度以对数/线性标度显示。

关键参数设置对测量的影响

• ‌RBW（分辨率带宽）‌：

• 窄RBW可分离邻近信号（如1004MHz与1005MHz），但增加扫描时间。

• 现代数字中频技术可将RBW降至1Hz（需FFT模式加速）。

• ‌参考电平‌：

• 设置过高会淹没小信号，过低则导致大信号削波；建议比实际信号高10dB左右。

• ‌衰减器‌：

• 手动调节衰减值可平衡大/小信号测量，避免非线性失。

典型应用案例

• ‌方波频谱分析‌：
  方波由基波+奇次谐波组成（如10MHz方波含30MHz、50MHz等分量），频谱呈离散峰值，验证傅里叶分解理论。

‌技术演进‌：现代频谱仪融合超外差与FFT技术，支持从低频到毫米波的全频段分析，并集成时域、调制域分析功能