譜分析儀的工作原理

　　頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是一種多用途的電子測量儀器。

　　頻譜分析儀的工作原理

　　1、模擬式頻譜儀

　　(1)并行濾波實時頻譜儀

　　并行濾波實時頻譜儀又稱為多通道濾波式頻譜分析儀，其組成框圖如下圖所示。信號同時加到通帶互相銜接的多個帶通濾波器中，各個頻率同時被檢波，經電子開關輪流顯示在熒光屏上，實現實時測量。此種頻譜儀不*能分析周期信號、隨機信號，還能分析瞬時信號。

　　(2)擋級濾波器式頻譜儀

　　擋級濾波器式頻譜儀又稱順序濾波式頻譜儀。與并行濾波實時頻譜儀不同，將電子開關加在檢波器前，減少了檢波器數量，濾波后信號經公共檢波器檢波后，送至熒光屏，是一種非實時測量。

　　并行濾波實時頻譜儀、擋級濾波器式頻譜儀受濾波器數量及帶寬的限制，這類頻譜儀常用在等百分比帶寬的低頻頻譜儀中。

　　(3)外差式頻譜儀

　　外差式頻譜儀利用外差式接收機原理，將本機振蕩器產生的頻率可變的掃頻信號與被分析信號進行差頻，差頻所得固定中頻信號送入窄帶濾波器，由后級電路進行測量分析，由此依次獲得被測信號不同頻率分量的幅值信息。外差式頻譜儀組成框圖如下圖所示：

　　由于差頻頻率固定，且放大器的增益帶寬積是常數，所以窄帶中頻放大器可獲得很高的增益，因此外差式頻譜儀具有頻率范圍寬、靈敏度高、頻率分辨率可變的優點，高頻頻譜儀幾乎全部采用外差式。

　　2、數字式頻譜儀

　　(1)數字濾波式實時頻譜儀

　　數字濾波式實時頻譜儀的組成框圖如下圖所示，*用一個數字濾波器，即構成與模擬式頻譜儀中并行濾波法等效的實時頻譜儀。由于數字濾波器性能優越，可以實現頻分和時分復用，完成頻譜測量。同時數字濾波器輸出的是序列數字量，因而可以進行數字平方檢波和均方運算，大大提高了檢波精度和動態范圍。該方法受到數字器件資源的限制，無法設置足夠多的數字濾波器，從而無法實現高頻率分辨率和高掃頻寬度。

　　(2)快速傅里葉頻譜儀

　　快速傅里葉頻譜儀的組成框圖如下圖所示，其核心技術是傅里葉變換（FFT分析)，得到被分析信號的離散頻譜，再經平方獲得功率譜。根據采樣定理：采樣速率應該大于或等于被采樣信號頻率的兩倍，故快速傅里葉頻譜儀的工作頻段一般在低頻范圍，己成為低頻頻譜分析的主要方法。

　　(3)數字外差式頻譜儀

　　數字外差式頻譜儀融合了外差掃描、數字信號處理及實時分析技術，利用數字可編程器件實現模擬外差式頻譜儀中的各模塊。輸入信號經過高速 A/D轉換送入處理器，在硬件乘法器內與數字熒光示波器產生的本振掃頻信號混頻，變頻后信號分別進入低通數字濾波器，提取濾波后的信號幅值，結合當前頻率，在顯示器上顯示信號頻譜。

　　相比模擬外差式頻譜儀，數字外差式頻譜儀不*測量速度快，還能對頻譜信號實現存儲和分析。相比傅里葉頻譜儀和數字濾波式頻譜儀，數字外差式頻譜儀只使用一個固定截止頻率的低通濾波器，節省資源，同時省去大容量的存儲器，在保證系統精度的前提下，提高了系統集成度。

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