什麼是頻譜分析儀：射頻頻譜分析儀

許多實驗室和其他需要測試儀器來測試和驗證射頻 RF 性能的領域都可以找到頻譜分析儀。

頻譜分析儀是廣泛用於需要射頻測試應用的測試儀器：在射頻設計、通用電子電路設計、測試；電子製造；基礎服務和維修，以及越來越多的現場安裝和服務。

在這些應用中，射頻頻譜分析儀能夠有效洞察電路、模塊或系統的射頻性能。

正如名稱頻譜分析儀所示，這種類型的測試設備提供有關信號頻譜的信息。由於可以看到不同頻率上的信號，因此它可以顯示雜散信號以及當今復雜波形的頻譜，以調查它們是否落在不同頻率上所需的限制範圍內。

隨著越來越多地使用無線通信，頻譜分析儀成為射頻設計工具箱的重要組成部分，並且越來越多地出現在電子電路設計的許多領域。

儘管頻譜分析儀傳統上是獨立的台架測試設備，但機架安裝 PXI、VXI 或類似的分析儀也可與 USB 頻譜分析儀一起使用。即使是台式測試儀器也有能力連接到計算機，以便它們可以由它們控制並更詳細地分析它們的結果。

什麼是頻譜分析儀？

最常用的顯示波形的測試設備是示波器。該測試儀器在所謂的時域中顯示信號，即隨時間變化的幅度。示波器是任何射頻設計或測試實驗室的核心測試儀器之一，可以顯示多種波形和電路性能。要分析的模塊和設備。

示波器在縱軸上顯示波形的幅度，在橫軸上顯示時間——信號顯示在時域中。

雖然這非常有用，但在測試射頻電路和系統時，尤其是在測試射頻電路和系統時，能夠查看信號的頻譜是很有用的 – 可以查看雜散信號的位置、信號寬度等方面有調製，是否產生噪音等等。

查看信號的頻譜時​​，縱軸顯示信號幅度，橫軸顯示頻率 – 信號顯示在頻域中。

通過查看不同頻率的信號幅度，可以測量這些信號的幅度，找出存在哪些信號等。

通過這種方式，可以測量信號的頻率，並檢查它們的電平。由於許多現代無線通信信號佔用寬帶寬，因此可以測量信號帶寬。

因此，對於從事涉及射頻或射頻信號的電路和系統的測試和測量的任何人來說，頻譜分析儀是一項特別重要的測試設備。除此之外，頻譜分析儀還可用於各種其他應用，包括音頻分析等。

隨著無線通信系統的使用越來越多，從 Wi-Fi 到移動電話和物聯網上的遠程無線傳感器，以及雷達、傳統無線電通信和許多其他應用，RF 設計變得越來越重要。

頻譜分析儀通常對水平或 x 軸上的頻率使用線性標度，但它們通常對垂直或 y 軸上的幅度使用對數標度。通過對幅度標度使用對數或分貝標度，可以看到幅度差異較大的信號。

在頻譜分析儀上查看的信號可能相差 60dB、70dB 或更多。使用對數刻度是在同一屏幕上查看這些信號的唯一方法。對於某些應用，可能需要使用線性幅度標度，通常有一個開關來實現這一點。

現代頻譜分析儀具有很高的能力。由於大多數使用數字技術，因此不僅使用使用快速傅立葉分析、FFT 的數字信號處理來完成信號處理，而且使用控制處理器控制前面板控件和顯示。這使頻譜分析儀能夠整合大量功能並包括大量自動化例程。

顯示器通常可以確定峰值信號，顯示其頻率和功率電平，或者它可以確定特定點的信號值，或第二個峰值的值等。這些和許多功能在今天是司空見慣的測試儀器。

頻譜分析儀的用途

今天的電子電路設計實驗室將使用非常多的測試儀器。從簡單的數字萬用表到示波器、信號發生器等等，應有盡有。

頻譜分析儀特別用於與射頻設計和測試相關的電子實驗室。

在這些領域，它們可以以其他形式的測試儀器無法提供的方式提供信號視圖。這提供了對電路射頻方面操作的深入了解。

頻譜分析儀可用於許多任務：

• 查看信號的頻譜可以看到如下項目：
  • 調製信號的整個頻譜，以查看它是否足夠寬或太窄等。如果它太寬，則可能會對相鄰信道中的用戶造成乾擾。
  • 調查是否存在任何雜散或不需要的信號。這些信號可能會對其他頻率上的用戶造成乾擾，因為這些信號正在傳輸。
  • 例如，找出信號是否在正確的頻率上，而不是在另一個頻段上。
• 調查信號的一般問題。通常，它可以幫助查看信號以了解問題所在。對於 RF 信號，頻譜分析儀可以證明是調查問題的人的眼睛。
• 有時頻譜分析儀可用於測量功率，但功率計在某些情況下可能更適用。
• 有時頻譜分析儀可用於測量頻率，儘管頻率計數器在某些情況下可能更適用。
• 頻譜分析儀還可用於測量信號的相位噪聲。如果頻譜分析儀本地振盪器上的姿態噪聲通常比被測振盪器的姿態噪聲好 10dB，則可以實現這一點。這些測試儀器是測量相位噪聲的最佳方法之一，前提是頻譜分析儀本地振盪器的相位噪聲水平足夠低。
• 這些測試儀器的另一個應用是測量物品的噪聲係數。雖然測試方法確實涉及多個階段，但它可以相對容易地進行。
• 在進行 EMI 和 EMI（電磁干擾和電磁兼容性）測量時，經常使用頻譜分析儀。分析儀可用於定位可能導致問題的信號的頻率和性質。

雖然 RF 頻譜分析儀可用於許多射頻測試，但下表總結了用於 RF 測試的不同類型的測試儀器及其典型應用。