頻譜分析儀簡介

　　頻譜分析儀是對無線電信號進行測量的*手段，是從事電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗的常用工具。因此，應用十分廣泛，被稱為工程師的射頻萬用表。

傳統(tǒng)頻譜分析儀

　　傳統(tǒng)的頻譜分析儀的前端電路是一定帶寬內(nèi)可調(diào)諧的接收機，輸入信號經(jīng)變頻器變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為垂直分量，頻率作為水平分量，在示波器屏幕上繪出坐標圖，就是輸入信號的頻譜圖。由于變頻器可 以達到很寬的頻率，例如30Hz-30GHz，與外部混頻器配合，可擴展到100GHz以上，頻譜分析儀是頻率覆蓋zui寬的測量儀器之一。無論測量連續(xù)信號或調(diào)制信號，頻譜分析儀都是很理想的測量工具。但是，傳統(tǒng)的頻譜分析儀也有明顯的缺點，它只能測量頻率的幅度，缺少相位信息，因此屬于標量儀器而不是矢量儀器。 濕度傳感器探頭 , 不銹鋼電熱管 PT100 傳感器  , 鑄鋁加熱器 , 加熱圈 ， 流體電磁閥 。

現(xiàn)代頻譜分析儀

　　基于快速傅里葉變換（FFT）的現(xiàn)代頻譜分析儀，通過傅里葉運算將被測信號分解成分立的頻率分量，達到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結果。這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉換器（ADC）對輸入信號取樣,再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖。頻譜分析儀的分類特點

　　在這種頻譜分析儀中，為獲得良好的儀器線性度和高分辨率，對信號進行數(shù)據(jù)采集時 ADC的取樣率zui少等于輸入信號zui高頻率的兩倍，亦即頻率上限是100MHz的實時頻譜分析儀需要ADC有200MS/S的取樣率。頻譜分析儀的分類特點

　　目前半導體工藝水平可制成分辨率8位和取樣率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取樣率800MS/S的ADC，亦即，原理上儀器可達到2GHz的帶寬，為了擴展頻率上限，可在ADC前端增加下變頻器，本振采用數(shù)字調(diào)諧振蕩器。這種混合式的頻譜分析儀可擴展到幾GHz以下的頻段使用。

　　FFT的性能用取樣點數(shù)和取樣率來表征，例如用100KS/S的取樣率對輸入信號取樣1024點，則zui高輸入頻率是50KHz和分辨率是50Hz。如果取樣點數(shù)為2048點，則分辨率提高到25Hz。由此可知，zui高輸人頻率取決于取樣率，分辨率取決于取樣點數(shù)。FFT運算時間與取樣，點數(shù)成對數(shù)關系，頻譜分析儀需要高頻率、高分辨率和高速運算時，要選用高速的FFT硬件，或者相應的數(shù)字信號處理器（DSP）芯片。例如，10MHz輸入頻率的1024點的運算時間80μs，而10KHz的1024點的運算時間變?yōu)?4ms,1KHz的1024點的運算時間增加至640ms。當運算時間超過200ms時，屏幕的反應變慢，不適于眼睛的觀察，補救辦法是減少取樣點數(shù)，使運算時間降低至200ms以下。

用FFT計算信號頻譜的算法

　　離散付里葉變換X（k）可看成是z變換在單位圓上的等距離采樣值

　　同樣，X（k）也可看作是序列付氏變換X（ejω）的采樣，采樣間隔為ωN=2π/N

　　由此看出，離散付里葉變換實質上是其頻譜的離散頻域采樣，對頻率具有選擇性（ωk=2πk/N），在這些點上反映了信號的頻譜。

　　根據(jù)采樣定律，一個頻帶有限的信號，可以對它進行時域采樣而不丟失任何信息，F(xiàn)FT變換則說明對于時間有限的信號（有限長序列），也可以對其進行頻域采樣，而不丟失任何信息。所以只要時間序列足夠長，采樣足夠密，頻域采樣也就可較好地反映信號的頻譜趨勢，所以FFT可以用以進行連續(xù)信號的頻譜分析。