??頻譜分析儀基礎(chǔ)知識

什么是頻譜分析儀？

頻譜分析儀是一種電測量儀器，通常被稱為“頻譜分析儀”。在頻譜分析儀的屏幕上，頻率顯示在橫軸上，幅度顯示在縱軸上，頻率被分解為各個分量。

該產(chǎn)品有高頻版和低頻版，各有不同的應(yīng)用。高頻版主要用于“顯示高頻無線電信號的頻率成分分布”和“分析交流電源的成分”，而低頻版則用于“噪聲分析”等。

靜電和過大的功率信號可能會導致結(jié)果不準確，因此建議在使用前仔細閱讀使用說明和條件。

頻譜分析儀的用途

高頻頻譜分析儀用途廣泛，包括無線電設(shè)備、發(fā)射機和接收機的“檢測”、“測量”、“設(shè)計和維修”，以及“發(fā)射波”和“雜散發(fā)射測量”。由于各種設(shè)置都很重要，因此必須根據(jù)應(yīng)用輸入適當?shù)闹怠?/p>

對于低頻應(yīng)用，也有小型便攜式產(chǎn)品，廣泛用于現(xiàn)場測試，例如“電場強度測量”、“頻率識別”、“噪聲測量” 、“機器診斷”、“結(jié)構(gòu)分析”和“振動測試”。一個更常見的例子是它們在無線局域網(wǎng)安裝中的應(yīng)用。

頻譜分析儀有時會被拿來與示波器作比較。通常情況下，示波器會與頻譜分析儀配合使用，因為頻譜分析儀能夠捕獲并觀察信號的頻率，而示波器則經(jīng)常觀察低頻范圍內(nèi)的時域信號。然而，示波器和頻譜分析儀觀察信號的角度不同，各自的優(yōu)勢領(lǐng)域也不同，因此在使用前必須考慮所需的信息。

頻譜分析儀的原理

許多頻譜分析儀采用超外差法。外差法是一種信號處理技術(shù)，它將接收到的無線電波與其他頻率混合或組合所產(chǎn)生的頻率差轉(zhuǎn)換成信號波，從而得到信號頻率。

通常，超外差是指一種接收方法，它將接收到的信號轉(zhuǎn)換成一個固定的中頻（IF），這個中頻比原始載波更容易處理。然而，超外差也可以指接收機本身，有時任何采用這種接收方法的接收機都被統(tǒng)稱為超外差接收機。這種方法自模擬時代就已存在，其工作原理與收音機和接收機相同。

在超外差調(diào)諧掃描法中，輸入信號在通過之前先經(jīng)過衰減器和低通濾波器進行限制。此外，混頻器和本地振蕩器對輸入信號的頻率進行轉(zhuǎn)換。然后，掃描并測量由帶通濾波器定義的帶限頻率范圍。由于只需測量目標頻率范圍，因此可以降低噪聲水平。

近年來，快速傅里葉變換（FFT）方法因其發(fā)展而日益普及。在輸入信號進行頻率轉(zhuǎn)換之前，其原理與超外差調(diào)諧掃描法相同。在某些情況下，帶通濾波器的輸出信號會先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AD轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后再利用快速傅里葉變換顯示頻率。由于FFT能夠縮短測量時間，因此適用于頻譜快速變化的測量場景。

頻譜分析儀的應(yīng)用

頻譜分析儀主要分為兩大類。第一類用于處理音頻信號。第二類用于顯示無線電波強度。

頻譜分析儀是一種測量儀器，它將輸入信號分解成各個頻率分量，并繪制出每個信號的強度圖。然后，應(yīng)用程序使用數(shù)字分析技術(shù)對測量信號進行處理。

為了處理音頻信號，頻率范圍從幾十kHz到22kHz的音頻信號被輸入到計算機的聲卡。然后，通過執(zhí)行“FFT計算”和“圖形顯示”，可以可視化并檢查應(yīng)用程序中哪些頻率信號最為顯著。通過這些過程，可以檢查房間的聲學特性或調(diào)校樂器。

該無線電波強度計附帶的應(yīng)用程序可用作可視化工具，用于檢測和檢查 Wi-Fi 信號強度。通過處理 Wi-Fi 設(shè)備接收到的信號，它可以繪制“2.4GHz 頻段”和“5GHz 頻段”的信號強度圖。

頻譜分析儀的通帶寬度（RBW）

在使用頻譜分析儀時，設(shè)置 RBW（分辨率帶寬）對于僅檢測所需的信號分量和去除不需要的噪聲至關(guān)重要。

當已知參考頻率的信號與目標信號混合時，會產(chǎn)生一個稱為中頻的信號。通過縮小該中頻的通帶，可以去除不需要的信號，從而只提取目標信號。

這被稱為“RBW”，因為在此階段縮小的通帶寬度決定了信號的分辨率。

縮小線測距帶寬（RBW）會增加測量時間，但能提高精度。擴大RBW會減少測量時間，但由于引入噪聲，分辨率會降低。