频谱分析仪按原理该怎样分类

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频谱分析仪按原理该怎样分类

        频谱分析仪的功能是要分辨输入信号中各个频率成分并测量各频率成分的频率和功率。按照频谱分析仪的工作原理，当前主流的频谱分析仪分为扫频超外差式和快速傅里叶变换（ FFT ）式两大类。虽然这两类都是显示幅度和频率的关系特性的，但它们获得数据的方式以及数据所描述的内容有很大的区别。主要区别在于： FFT 分析仪可以同时显示所有频率成分的测量结果；而扫频式分析仪只能在其滤波器或本振扫描和浦捉感兴趣的信号时，顺序显示测量结果。

        扫频超外差式频谱分析仪是把固定中频的窄带中频放大器作为频率选择滤波器，把本振（LO）作为扫频器件，输出本振信号频率从低到高输出连续扫过，与输入的被测信号中各频谱分量逐个混频，使之依次变为相对应的中频频谱分量，经检波和放大后显示在屏幕上，如图所示。

        扫频振荡器技术的发展，尤其是频率合成器技术的发展，使扫频振荡器的扫频范围极宽，带来的好处是即使不借助于外加混频器，其频率范围也可以直接从几 Hz 调到 4OGHz以上。

        FFT 式频谱分析仪

        FFT 式频谱分析仪是随着现代 FPGA 技术而发展起来的一种新式频谱分析仪，由于采用快速傅里叶变换（ FFT ）来实现实时频谱测量，它经常被称为实时频谱分析仪。 FFT 技术并不是实时频谱分析仪的专利，它在传统的扫频式频谱仪上也有所应用；但是实时频谱仪所采用的FFT技术与传统频谱仪相比有着许多不同之处，同时其测量方式和显示结果也有所不同。与传统频谱仪相比，它的最大特点在于在信号处理过程中能够完全利用所采集的时域采样点，实现无缝的频谱测量和触发。由于实时频谱仪具备无缝处理能力，使得它在频谱监测、研发诊断以及雷达系统设计中有着广泛的应用。FFT式频谱分析仪的原理框图如图所示。

        两种频谱分析仪的区别

        首先，频谱仪分析仪的信号处理过程主要包括两步，即数据采样和信号处理。实时频谱仪为了保证信号不丢失，其信号处理速度需要高于采样速度。其次，为了保证信号处理的连续性和实时性，实时频谱仪的处理速度必须保待恒定。传统频谱仪的FFT计算在 CPU 中进行，容易受到计算机中其他程序和任务的干扰。实时频谱仪普遍采用专用FPGA进行 FFT 计算，这样的硬件实现既可以保证高速度，又可以保证速度稳定性。

        第三，频率模板触发 FMT （Frequency Mask Trigger ）是实时频谱仪的主要特性之一，它能够根据特定频谱分量大小作为触发条件，从而帮助工程师观察特定时刻的信号形态。传统的扫频式频谱仪和矢量信号分析仪一般只具备功率或者电平触发，不能根据特定频谱的出现情况触发测量，因此对转瞬即逝的偶发信号无能为力。因此，传统扫频频谱仪和实时频谱分析仪各自有着自己的应用场景。

        最后，就是丰富的显示功能。传统频谱仪的显示专注于频率和幅度的二维显示，只能观察到测量时刻的频谱曲线。而实时频谱仪普遍具备时间、频率、幅度的三维显示，甚至支持数字余辉和频谱密度显示，从而帮助测试者观察到信号的前后变化及长时间统计结果。

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