就量測信號的技術(shù)觀之，時域方面，示波器為一項極為重要且有效的量測儀器，它能直接顯示信號波幅、頻率、周期、波形與相位之響應變化，目前，一般的示波器至少為雙軌跡輸出顯示裝置，同時也具有與繪圖儀連接的IEEE-488、IEEE-1394或RS-232接口功能，能將屏幕上量測顯示的信息繪出，作為研究比較的依據(jù)，但它僅局限于低頻的信號，高頻信號則有其實際的困難。
頻譜分析儀乃能彌補此項缺失，同時將一含有許多頻率的信號用頻域方式來呈現(xiàn)，以識別在各個頻率的功率裝置，以顯示信號在頻域里的特性。圖1.1說明方波在時域與頻域的關(guān)系，此立體坐標軸分別代表時間、頻率與振幅。低頻時，雙軌跡模擬與數(shù)字示波器為目前信號時域的主要量測設(shè)備，模擬示波器可量測的輸入信號頻率可達100 MHz，數(shù)字示波器有100 MHz與400（或500） MHz等多種。屏幕上顯示信號的意義為橫軸代表時間，縱軸代表信號電壓的振幅，用示波器量測可得到信號時間的相位及信號與時間的關(guān)系，但無法獲知信號失真的數(shù)據(jù)，亦即無法獲知信號諧波分量的分布情況，同時測量微波領(lǐng)域(如UHF以上的頻帶)信號時，基于設(shè)備電子組件功能的限制、輸入端雜散電容等因素，量測的結(jié)果無可避免地將產(chǎn)生信號失真及衰減，為解決量測高頻信號上述的問題，頻譜分析儀為一適當而必備的量測儀器，頻譜分析儀的主要功能是量測信號的頻率響應，橫軸代表頻率，縱軸代表信號功率或電壓的數(shù)值，可用線性或?qū)��?shù)刻度顯示量測的結(jié)果。另外它的信號追蹤產(chǎn)生器 (Tracking Generator)可直接量測待測件(DUT；Device Under Test)的頻率響應特性，但它只能量測振幅無法量測相位。

頻譜分析儀的工作原理
頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經(jīng)由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT屏幕上，其優(yōu)點是能顯示周期性雜散波(Periodic Random Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數(shù)目與最大的多任務交換時間(Switching Time)。

最常用的頻譜分析儀是掃瞄調(diào)諧頻譜分析儀，其基本結(jié)構(gòu)類似超外差式接收器，工作原理是輸入信號經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與CRT同步的掃瞄產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經(jīng)混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大、濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關(guān)系，信號流程架構(gòu)如圖1.3所示。影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬，濾波器之特性為高斯濾波器（Gaussian-Shaped Filter），影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬(RBW，Resolution Bandwidth)。RBW代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低頻寬差異，兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW，此時該兩信號將重迭，難以分辨，較低的RBW固然有助于不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產(chǎn)生失真，失真值與設(shè)定的RBW密切相關(guān)，較高的RBW固然有助于寬帶帶信號的偵測，將增加噪聲底層值(Noise Floor)，降低量測靈敏度，對于偵測低強度的信號易產(chǎn)生阻礙，因此適當?shù)腞BW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
另外的視頻頻寬（VBW，Video Bandwidth）代表單一信號顯示在屏幕所需的最低頻寬。如前所說明，量測信號時，視頻頻寬過與不及均非適宜，都將造成量測的困擾，如何調(diào)整必須加以了解。通常RBW的頻寬大于等于VBW，調(diào)整RBW而信號振幅并無產(chǎn)生明顯的變化，此時之RBW頻寬即可加以采用。
量測RF視頻載波時，信號經(jīng)設(shè)備內(nèi)部的混波器降頻后再加以放大、濾波（RBW決定）及檢波顯示等流程，若掃描太快，RBW濾波器將無法完全充電到信號的振幅峰值，因此必須維持足夠的掃描時間，而RBW的寬度與掃描時間呈互動關(guān)系，RBW較大，掃描時間也較快，反之亦然，RBW適當寬度的選擇因而顯現(xiàn)其重要性。
較寬的RBW較能充分地反應輸入信號的波形與振幅，但較低的RBW將能區(qū)別不同頻率的信號。例如使用于6MHz頻寬視訊頻道的量測，經(jīng)驗得知，RBW為300kHz與3MHz時，載波振幅峰值并不產(chǎn)生顯著變化，量測6MHz的視頻信號通常選用300kHz的RBW以降低噪聲。天線信號量測時，頻譜分析儀的展頻（Span）使用100MHz，獲得較寬廣的信號頻譜需求，RBW使用3MHz。這些的量測參數(shù)并非一成不變，將會依現(xiàn)場狀況及過去量測的經(jīng)驗加以調(diào)整。

分析頻譜分析儀的訊息處理過程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內(nèi)掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時(Real Time)反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數(shù)小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當?shù)膾呙樗俣�。若用比中頻濾波器之時間常數(shù)小的掃描時間來掃描的話，則無法得到信號的正確振幅。因此，欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要得到準確之響應，要有適當?shù)膾呙瓒取?br />如阻抗不匹配，測量時一定要加入阻抗匹配器或阻抗轉(zhuǎn)換器。阻抗匹配器通常由電感(L)與電容(C)或等效的微帶線(Microstrip Line)所構(gòu)成。

 頻譜儀使用中的帶寬設(shè)置問題
在測量一些CATV系統(tǒng)指標中，常常要用到頻譜儀，為了使測量結(jié)果準確，在頻譜儀的使用上常涉及到一個分辨帶寬設(shè)置的問題。要弄清這個問題，得要知道一些頻譜儀的基本原理。圖1是頻譜儀的基本原理框圖。圖中的中頻頻率（輸入信號通過與本振信號的和頻或差頻產(chǎn)生），本振受斜波發(fā)生器的控制，在斜波發(fā)生器的控制下，本振頻率將從低到高的線性變化。這樣在顯示時，斜波發(fā)生器產(chǎn)生的斜波電壓加到顯示器的X軸上，檢波器輸出經(jīng)低通濾波器后接到Y(jié)軸上，當斜波發(fā)生器對本振頻率進行掃描時顯示器上將自動繪出輸入信號的頻譜。檢波器輸出端的低通濾波器稱為視頻濾波器，用在分析掃描時對響應進行平滑。
1、分辨帶寬
在頻譜分析儀中，頻率分辨率是一個非常重要的概念，它是由中頻濾波器的帶寬所確定的，這個帶寬決定了儀器的分辨帶寬。例如，濾波器的帶寬是100KHZ。那么譜線頻率就有100KHZ的不定性，也即在一個濾波器的帶寬頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)了兩條譜線的話，則儀器不能檢出這兩條譜線，而只顯示一條譜線，此時儀器所反映的譜線電平（功率）是這兩條譜線的電平功率的疊加。因此會出現(xiàn)測量誤差。所以，對于兩條緊密相關(guān)的譜線，其分辨力取決于濾波器的帶寬。
我們以測量載波電平為例，對儀器的分辨帶寬設(shè)置加以比較，圖2是分辨帶寬分別是（由下到上）30KHZ、300KHZ、3MHZ的頻譜曲線（輸入為單個載波信號），在設(shè)置分辨帶寬時，我們考慮的是儀器是否能充分響應輸入信號時有足夠的帶寬，正確的方法是展寬濾波器的帶寬，當在屏幕上觀察到信號載波幅度不再增加時，就表示中頻濾波器對輸入信號的響應已有足夠的帶寬了。在圖中我們看到，當分辨帶寬在300KHZ到3MHZ變化時，顯示的信號幅度沒有變化，這就可以認為300KHZ帶寬已經(jīng)足夠了。另外，分辨帶寬在300KHZ和3MHZ之間設(shè)置時，對于單個載波情況下的信號幅度沒有變化，但是在實際測量CATV系統(tǒng)圖象載波電平時卻不能將分辨帶寬設(shè)為3MHZ，這是因為在實際中圖象載波附近存在相鄰頻道的伴音載波（相距1.5MHZ），3MHZ帶寬則不能把相鄰伴音載波的能量濾掉，這樣相鄰伴音載波的能量會加到正在測量的圖象載波上，使測到的電平值比實際的高。
2、視頻濾波器
在圖1中的檢波器之后的濾波器稱為檢波濾波器又叫視頻濾波器，它是一個低通濾波器，它的作用可以減少檢波器輸出的噪聲變化，揭示一些已被掩蓋且接近本底噪聲的信號，如果是測量噪聲功率，它還有助于穩(wěn)定測量。
檢波器輸出端往往存在直流分量和交流分量，直流分量代表著中頻帶寬內(nèi)存在的能量，所以通過視頻濾波器可達到提取直流分量去除一些交流分量，這樣能給出更穩(wěn)定的無噪聲輸出。圖3是不同視頻帶寬下，檢波器輸出的信號圖，圖3a采用寬帶視頻濾波器，圖3b采用窄帶視頻濾波器，由圖中可看出，采用寬帶濾波器時噪聲的波動較大，采用窄帶濾波器時波動顯著減少，兩者的噪聲平均值卻一樣，也就是說濾波器不會降低平均噪聲電平，但能減少噪聲的峰值電平。因而能暴露出用較寬視頻濾波器不能看到的低電平信號。但在某些情況下，如分析一些特殊的噪聲信號時，我們則需要較寬的視頻濾波器帶寬，以便觀察和分析，所以我們可根據(jù)不同的情況來設(shè)置視頻濾波器的帶寬。
視頻濾波器的帶寬和分辨帶寬的關(guān)系是：檢波前的噪聲可以通過較窄的分辨帶寬來降低，從而降低檢波器的噪聲輸出電平；檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來平滑減少噪聲波動，但不能降低噪聲的平均功率電平

 頻譜儀的掃描速度問題
用頻譜儀對電信號進行測量時，為了減少測量誤差，我們往往要根據(jù)所要測量的信號特點來設(shè)定儀器的分辨率帶寬、視頻帶寬和掃描速度（或時間），這幾項儀器參數(shù)設(shè)定是頻譜儀使用中的三大基本設(shè)定。分辨帶寬和視頻帶寬問題在上面的文章以有闡述，這里我主要講述一下掃描速度問題。
通常在測量時我們都希望儀器能以最快的速度顯示相關(guān)測量的結(jié)果，那么我們是否可將掃描速度設(shè)得任意快呢？回答是否定的，我們知道任何電子電路都有不同的工作帶寬，不同的帶寬電路對信號的響應時間是不同的，通常帶寬較寬的電路的響應時間比帶寬較窄的電路的響應時間快。如果掃描速度過快，則電路來不及響應而產(chǎn)生顯示誤差。在使用頻譜儀進行信號測量時，我們常常設(shè)置不同的分辨帶寬，因此儀器的掃描速度也應該進行相應的設(shè)置，這樣才能減少儀器的顯示誤差。

首先，電源對于頻譜分析儀來說是非常重要的，在給頻譜分析儀加電之前，一定要確保電源接法正確，保證地線可靠接地。頻譜儀配置的是三芯電源線，開機之前，必須將電源線插頭插入標準的三相插座中，不要使用沒有保護地的電源線，以防止可能造成的人身傷害。
其次，對信號進行精確測量前，開機后應預熱三十分鐘，當測試環(huán)境溫度改變3—5度時，頻譜儀應重新進行校準。
三，任何頻譜儀在輸入端口都有一個允許輸入的最大安全功率，稱為最大輸入電平。如國產(chǎn)多功能頻譜分析儀AV4032要求連續(xù)波輸入信號的最大功率不能超過＋30dBmW(1W)，且不允許直流輸入。若輸入信號值超出了頻譜儀所允許的最大輸入電平值，則會造成儀器損壞；對于不允許直流輸入的頻譜儀，若輸入信號中含有直流成份，則也會對頻譜儀造成損傷。
一般頻譜儀的最大輸入電平值通常在前面板靠近輸入連接口的地方標出。如果頻譜儀不允許信號中含有直流電壓，當測量帶有直流分量的信號時，應外接一個恰當數(shù)值的電容器用于隔直流。
當對所測信號的性質(zhì)不太了解時，可采用以下的辦法來保證頻譜分析儀的安全使用：如果有RF功率計，可以用它來先測一下信號電平，如果沒有功率計，則在信號電纜與頻譜儀的輸入端之間應接上一個一定量值的外部衰減器，頻譜儀應選擇最大的射頻衰減和可能的最大基準電平，并且使用最寬的頻率掃寬(SPAN)，保證可能偏出屏幕的信號可以清晰看見。我們也可以使用示波器、電壓表等儀器來檢查DC及AC信號電平