來源：羅姆半導體社區

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。

它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。儀器內部若采用數字電路和微處理器，具有存儲和運算功能；配置標準接口，就容易構成自動測試系統。

隨著電子技術的發展，世界各國加速了對電子領域的研究，具體體現在競相提高通信、雷達、遙控、導航等無線電電子設備的威力和效能等方面。在這些方面，頻譜分析儀成為必不可少的信號分析手段。頻譜分析儀可以對信號的頻率、電平、頻譜純度及抗干擾特性進行分析，使其成為電子領域必不可少的測量工具。

通過闡述頻譜分析儀組成原理，分析頻譜分析儀參數的相關性及探討決定頻譜分析儀性能的諸多因素，從而避免頻譜分析儀在使用過程中由于操作不當導致的測試結果失真，保證測試結果的準確性和有效性，滿足實際應用需求。下面我們來介紹一些頻譜分析儀的使用技巧。

一、合理設置SPAN、RBW、VBW三大參數

頻譜分析儀的Frequency（中心頻率）、SPAN（掃寬）、Amplifier（參考電平）是實際工作中操作最為頻繁的3個設置參數，大部分數字頻譜儀面板都特別加大了這3項設置的按鈕，以方便操作。而SPAN（掃寬）、RBW（分辨率帶寬）、Amplifier（參考電平）是頻譜儀工作的最重要的3大參數。

很多新手喜歡一上來就設置很大的SPAN參數，這會導致頻譜儀自動調整使用較大的RBW數值，不利于觀察信號特性。使用過大的RBW會使信號顯示失真，另外當兩個頻率很相近的信號在大RBW分辨率下容易混淆在一起，無法區分。一般掃頻式數字頻譜儀的SPAN、RBW、SWEEP TIME（掃頻時間）三者在默認自動設置狀態下是相關聯動的，頻譜儀為了保持頻譜圖顯示的實時性，當SPAN增大時會自動提高RBW，以確保掃頻時間（SWEEP TIME）不至于太長。

如果用戶在SPAN很大的情況下，手動設置較小的RBW，那么頻譜儀將被迫出現較長的掃頻時間。實際操作中不適當的設置可使頻譜的SWEEP TIME長達幾十秒甚至上百秒，理想狀態下一秒鐘刷新幾十次的頻譜圖，變成幾十秒才慢慢掃描出一幅頻譜圖，這時已經基本失去了實用性。

另外，頻譜儀的RBW越大，底噪基線也會越高，會影響小信號的顯示。不要指望在很大的掃描頻率帶寬下兼顧精細的分辨率帶寬，除非你的頻譜儀超高級、超昂貴。一般的頻譜儀，尤其是入門級產品和老款產品，性能有限，需要恰當的設置較窄的SPAN來保證較小RBW下頻譜圖的實時性。通常的經驗是用寬SPAN、高RBW來發現信號，然后用窄SPAN、低RBW來針對性地精確展現和測量信號。

一般頻譜儀設置SPAN，對于窄帶信號，可以是信號自身帶寬的5～10倍，RBW設置為信號自身帶寬的1/3～1/20。對于寬帶信號，掃寬可以設置為信號帶寬的2～5倍，RBW設置為信號自身帶寬的1/10～1/20。對于需要在很寬頻段范圍內搜索小信號，如果頻譜儀性能不夠，可以采用分段掃描的方式。對于需要特別關注的小信號，可設置較小的RBW，這時頻譜儀的底噪基線也會隨之降低，同時還可以適當設置VBW（視頻帶寬）和AVG（平均）的次數，使頻譜圖底噪平滑，減少擾動，有利于小信號尖峰的顯示。

頻譜分析儀的Frequency（中心頻率）、SPAN（掃寬）、Amplifier(參考電平)

現代很多入門級數字化頻譜儀都提供小至100Hz的RBW，但在如此精細的RBW下，掃描速度會很慢，不少產品只是為了獲得較好的產品指標而已，實用性有限，通常設定在1kHz以上的RBW才比較實用，實際上對于常規信號，1kHz、3kHz、5kHz、10kHz、30kHz、100kHz這幾擋RBW最為常用。VBW在測量上的意義不及RBW，但適當設置VBW可平滑頻譜底噪基線，減少擾動。通常設置RBW∶VBW=10∶1設置過高的RBW/VBW會影響頻譜儀掃描時間。為了減少頻譜底噪線擾動，除了優化設置VBW外，還可以設置頻譜AVG平均次數，平均次數越大，底噪線擾動越小，不過這個設置不適用于抓瞬時信號。

外置衰減器

二、善用外置衰減器

頻譜分析儀的輸入端口只能輸入小信號，內部衰減器也支持小功率信號，當實際需要測量高功率信號時，就需要外接外置獨立的大功率衰減器。需要注意的是，一般頻譜儀輸入端口處標記的最高輸入電平值（通常標+20～+30dBm）為損壞電平，而不是頻譜儀最高可以工作的輸入電平。實際測量中，一般頻譜儀輸入信號幅度建議不超過0dBm（即1mW）。輸入過高的信號電平容易引起頻譜儀信號處理電路的互調和失真，從而出現虛假信號，影響測量準確度。一般經驗性的做法是，使用適當衰減量的衰減器，使高功率信號衰減至-20dBm以下信號輸入頻譜儀。大功率衰減器價格不菲，所以一般用戶配置都不會很全，通常會在20dB、30dB、40dB這幾個常用衰減量中配備一兩件。實際操作中若遇到外置衰減器衰減量不夠，在測量精度要求不是很高的情況下，可在大功率衰減器后串接小功率衰減器，總衰減量是串聯衰減器標稱值相加的總和。實際操作中若遇到外置衰減器衰減量過大，以至于影響對小信號的測定，我們可以嘗試手動關閉頻譜儀機內的Attenuator（衰減器），以減少信號通路中的總衰減量。

頻譜儀機內衰減器在默認狀態下是根據輸入端口電平和Amplifier參考電平設定自動調節的，為了保護機內輸入端高放單元和提高信號傳輸匹配,通常最小狀態依然會保留5～10dB衰減量，在特殊需要情況下，我們可通過手動設置將其關閉。使用了外置衰減器會使輸入頻譜儀的信號等比減小，為了讀數方便，大部分數字頻譜儀都可以設置外置衰減器的衰減量，這樣在顯示幅度測量數值時會進行自動折算修正，無需人為換算，方便讀數。

三、電平刻度的轉換和阻抗匹配問題

通常，頻譜儀的顯示刻度單位是dBm，而在場強測量和有關電波傳播問題討論中，習慣采用dBμv/m為單位，因此首先就有一個單位轉換問題。實際上場強測量就是標準天線端感應電壓的測量，因此只要將頻譜儀的讀數換算成電壓單位，加上天線的天線系數即可求得待測場強。頻譜儀的單位換算系數隨其輸入阻抗的不同而不同，對于502系統，VdBuV=PdBm+107dB而對于752系統，則VdBuV = PdBm+ 108.8dB

現代頻譜儀多采用微機處理，顯示刻度可以自動轉換。在實際測量中要特別注意天線阻抗與測試系統的匹配問題，避免產生失配誤差。由于頻譜儀在使用中是進行寬帶掃描，所以所用天線要求也都是寬帶天線，而寬帶天線的VSWR一般都較大，如果與頻譜儀聯接的不是匹配天線，則要對所用天線的天線系數重新校對。

在實際測量中，輸入衰減器不宜放在0dB的位置，如果衰減器置0，輸入信號直接接到混頻器上，則阻抗特性變差，造成較大的失配誤差。

審核編輯黃昊宇