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不同的測(cè)量種類(lèi)，對(duì)頻譜分析儀的最大輸入頻率有不同的要求。
頻譜儀的輸入頻率范圍可分為：
AF range: ~1MHz
RF range: ~3GHz
microwave range:~40GHz
millimeter-wave range:>40GHz
可以采用不同的基本概念來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜儀，進(jìn)而適應(yīng)不同的頻率范圍要求。
其中傅立葉分析儀（FFT分析儀）和超外差頻譜分析儀是其中兩種主要的概念。
今天就詳細(xì)來(lái)說(shuō)說(shuō)超外差架構(gòu)的頻譜分析儀。
FFT分析儀的架構(gòu)如下圖所示，在經(jīng)過(guò)低通濾波器后，輸入信號(hào)即進(jìn)入到ADC轉(zhuǎn)換器的輸入端：
FFT的頻率范圍主要取決于A(yíng)DC的工作范圍，現(xiàn)代ADC的轉(zhuǎn)換帶寬有限，所以FFT分析儀主要適用于低頻信號(hào)的測(cè)量。
為了測(cè)量射頻微波，甚至毫米波范圍的頻率信號(hào)，需要使用具有頻率轉(zhuǎn)換功能的分析儀，即基于超外差接收機(jī)的頻譜儀。
在進(jìn)行頻譜分析前，需要將輸入信號(hào)頻譜分解為多個(gè)組成部分，分別進(jìn)行解析。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，有兩種方法：
在射頻端實(shí)現(xiàn)
如下圖所示的射頻可調(diào)諧帶通濾波器可以實(shí)現(xiàn)這一目的。濾波器的帶寬與頻譜分析儀的分頻率帶寬(RBW)相對(duì)應(yīng)，RBW越小，頻譜儀的頻率分辨率越高。
但是，想在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的窄帶帶通濾波器，在技術(shù)上是難以實(shí)現(xiàn)的。
而且，退一萬(wàn)步講，即使整個(gè)帶寬內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)，比如能實(shí)現(xiàn)5%的相對(duì)帶寬，那也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
當(dāng)相對(duì)帶寬為5%時(shí)，中心頻率是100MHz時(shí)，濾波器的絕對(duì)帶寬為5MHz；當(dāng)中心頻率是10GHz時(shí)，濾波器的絕對(duì)帶寬增大到500MHz。也就是說(shuō)，濾波器的相對(duì)帶寬固定的情況下，其絕對(duì)帶寬會(huì)隨著中心頻率的升高而增加。
此時(shí)，頻率分辨率就降為很低。
所以這種方法不適應(yīng)于頻譜儀。
在中頻端實(shí)現(xiàn)
如下圖所示。通過(guò)混頻器，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻率的中頻信號(hào)，改變本振的頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)固定的中頻頻率范圍，即通過(guò)超外差接收機(jī)架構(gòu)的頻譜儀實(shí)現(xiàn)。
也就是說(shuō)，通過(guò)頻率可變的本振信號(hào)，來(lái)將不同頻率的輸入信號(hào)變頻到固定頻率的中頻信號(hào)，然后在中頻端有一個(gè)固定中心頻率的窄帶濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。
頻譜儀的頻率分辨率則由中頻濾波器的帶寬決定。
該窄帶濾波器的中心頻率固定，所以就避免了射頻調(diào)諧濾波器的絕對(duì)帶寬會(huì)隨著中心頻率升高而變大的問(wèn)題。
所以，現(xiàn)代頻譜儀上一般都是采用這種設(shè)計(jì)理念。
為了使寬電平范圍的信號(hào)同時(shí)在屏幕上顯示，采用一個(gè)對(duì)數(shù)放大器對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，并確定包絡(luò)線(xiàn)。
由此產(chǎn)生的信號(hào)被稱(chēng)為視頻信號(hào)(videosignal)，然后該視頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)視頻濾波器(videofilter)，濾除噪聲，并被平滑化，再顯示在屏幕上。
該視頻濾波器一般是一個(gè)可調(diào)的低通濾波器。
隨著ADC轉(zhuǎn)換器的發(fā)展和數(shù)字信號(hào)處理計(jì)數(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的頻譜儀往往會(huì)在鏈路中一個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)處，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，將信號(hào)數(shù)字化，然后通過(guò)DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速的數(shù)字信號(hào)處理，而且這個(gè)采樣的節(jié)點(diǎn)越來(lái)越靠近輸入端，即融合FFT分析儀的概念。
本振信號(hào)不再像以前的超外差接收機(jī)那樣，借助于模擬鋸齒信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧，取而代之的是，通過(guò)鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。
并且使用LC顯示器來(lái)代替以前的陰極射線(xiàn)管來(lái)實(shí)現(xiàn)平面顯示。
現(xiàn)代頻譜儀通常提供以下基本參數(shù)的設(shè)置，如下圖所示：
?頻率顯示范圍（Frequency display range）
要顯示的頻率范圍可以通過(guò)起始和停止頻率（即要顯示的最小和最大頻率）來(lái)設(shè)置；也可以通過(guò)中心頻率和SPAN來(lái)設(shè)置。
電平顯示范圍（Level display range）
這個(gè)范圍是借助于要顯示的最大電平（參考電平）和跨度來(lái)設(shè)置的。下圖所示中，參考電平為0 dBm，跨度為100 dB。
頻率分辨率（Frequency resolution）
基于超外差接收機(jī)的頻譜儀，頻率分辨率是通過(guò)中頻濾波器的帶寬設(shè)置的。頻率分辨率被稱(chēng)為分辨率帶寬（RBW）。
掃頻時(shí)間（僅適用于按外差法原理操作的分析儀，Sweep time）
掃描整個(gè)感興趣的頻譜所需的時(shí)間稱(chēng)為掃頻時(shí)間。
參考文獻(xiàn)：Christoph Rauscher，F(xiàn)undamentals of Spectrum Analysis
