频谱分析仪是无线通信系统的研发、测试和维护中常用的测试测量仪器，它不仅可以进行频域测量，还可以进行时域测量，甚至还可以进行矢量信号分析。如果你从事的是无线通信相关的工作，那么掌握频谱分析仪的使用是一项基本必备技能。为了更好的使用频谱分析仪，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网势必需要对频谱分析仪的原理要有一定的了解。

如果将频谱分析仪进行分类，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网最常看到的分类有两种类型，FFT分析仪和超外差式分析仪。实际上，现在广泛使用的频谱分析仪其实是这两种频谱分析仪原理的综合应用。

FFT分析仪很好理解，其原理就是直接对时域进行傅立叶变换，这需要对信号进行采样得到一组离散数据，并对其进行算法分析处理。J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网知道采样定理需要采样频率大于2倍的信号频率，对于高频信号这将会对ADC提出了重要的挑战，而且在早期半导体技术限制，ADC的位数受限，其采样能力有限，因此，FFT分析仪一般常用于低频的信号分析。

为了满足高频信号的测量，超外差式分析仪成为了应用较为广泛的频谱分析仪。

所谓"超外差"，就是通过本振信号和输入信号进行混频，产生特定频率的一个信号。超表示将信号变换为超音频，它最早是由阿姆斯特朗提出，可以利用超外差原理制成超外差接收机。这里的阿姆斯特朗可不是那位登月的兄弟哈。他是一位无线电早期的专家，发明了无线电调频的方法，对无线电的发展产生了深远的影响。

这种变频接收方式的性能优于高频直接接收方式，所以至今仍广泛应用于高频信号接收机中。在J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网身边也常见到很多接收机的例子，比如，收音机、GPS、卫星电视接收机等等这些都属于接收机。收音机的工作原理和频谱分析仪类似，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以通过收音机来初步的认识频谱分析仪，收音机作用是通过将接收到广播电台发射的电磁波转化成J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网人耳可以听到的声音。实际上，这里并不是直接将接收到的电磁波直接转成电磁波，而是通过载波放大，混频，中频放大，检波，音频放大，功放，扬声器发出声音等一系列过程。与收音机类似，频谱分析仪也有一系列复杂的过程。

接下来，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以通过下面的框架图来学习现代常用的频谱分析仪的工作原理。

从上面的图J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以看到，射频信号先通过衰减器，将载波和本振混频，中频放大，中频滤波，检波，视频滤波，模数转换，数据存储，数据计算，图形显示等一系列过程，下面J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网依次来学习这些过程。

衰减器

基本上频谱分析仪的信号接收端都会设计一个衰减器，这样将有效的防止信号过大而损坏仪器内的器件。这个衰减器一般都是可调的，在测量时J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以根据需要选择一个合适衰减值，不过，这里的衰减作频谱分析仪内部的衰减，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网不需要再进行单独的换算，屏幕显示的测量值已经对这里的衰减做了换算处理。当然，这个衰减器并不是万能的，因为，它并不是无限的衰减，当然，也没有无限大小的衰减器，通常如果测试的信号过大，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网还需要外接一个衰减器，对于外接的衰减器，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网需要进行一定的换算处理。比如，频谱分析仪的屏幕显示的值加上这里的外接衰减值就是实际的测量值。当然J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网大可不必这样自己去换算，实际上J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以通过设置频谱分析仪的Ref level offset参数将这个衰减值补偿进频谱分析仪里，这个参数J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以理解为外部的校准值。这时屏幕的显示值就是J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网的测量值了。这种方法在测试测量中极为方便，也是最为广泛使用的一种方法。

虽然衰减器可以有效的保护仪器的安全，但是，这也带来了一个弊端，设置衰减之后输入信号的减小而降低了信噪比，这将会对测试灵敏度产生一定的影响。

切记，在使用频谱分析仪的时候，一定要预估一下所测信号是否在频谱分析仪的安全范围内，一般都会在输入端口标记最大功率的大小。

混频和混频器（Mixer）

与收音机的原理类似，超外差式的频谱分析仪实际测量的并不是原始的载频信号，也是需要经过混频，将测量信号降频后生成中频信号，再进行测量。那么，问题来了，什么是混频？和谁进行混频？

混频是指将相信号从一个频率变换到另外一个频率的过程，它是频谱线性搬移的过程。

在射频里用来混频的射频器件J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网称做混频器，它需要一个射频输入信号和一个本振信号，通过将两个信号相乘产生新的混频信号，也就是J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网这里所说的中频信号。

通信里的一切都是建立在数学的基础上的，这里J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以通过三角函数的积化和差来理解混频。J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网假设Y是射频输入信号，L是本振信号：

J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网将两个信号相乘，也就是混频：

通过上面的公式J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以看出，两个信号经过混频器混频后会生成两信号频率之和、差的信号，也就是信号发生了频谱搬移。

虽然上面是通过实信号进行推导，但是对于复信号也是同样的道理，这里先不做展开。

回到本文正题，对于频谱分析仪的混频功能，就需要两个关键器件来实现，混频器和本地振荡器，频谱分析仪将接受到射频信号和本地振荡器生成的本振信号经过混频器进行混频产生中频信号，以便于下一级信号处理。

中频滤波器（IF Filter）

射频信号经过混频之后，生成的中频信号才是J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网想要的信号，混频前的信号是J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网不想看到的，那么是不是加上一个低通滤波器就可以了呢？然而，对于混频器而言，其内部结构中是由非线性器件组成，因此，射频信号经过混频后也有交调和干扰信号的产生。因此，为了准确分辨出中频信号，通常需要一个带宽足够窄的滤波器来分离频率间隔很近的信号，这就是中频滤波器，它可以抑制带宽之外的其他信号。

J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网在使用频谱分析仪进行测试时，经常会调整一个重要的参数RBW（分辨率带宽），它实际上就是对应这里的中频滤波器的带宽（一般它代表的是中频滤波器的3dB带宽）。

调整RBW的大小往往会对频谱有一定的影响，RBW的值越小，频谱图形越细致，同时低噪也越低。

不过，测试时间也会相应变长。一般根据实际情况选择一个合适值进行设置即可。

扫描器（Sweep Generator）

上面了解了混频器、本地振荡器、中频滤波器，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网来思考这样一个问题。如果J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网测量的是带宽信号，由于中频滤波器是一个窄带滤波器，要测量到每个频率信号，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网就需要对每个频率上都加上这么一个窄带滤波器。实际上，这种做法是非常不现实的。

如果要对带宽信号进行测量，为了使设计更加简单，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网可以保持中频不动，通过改变本振频率将中频固定在某个频率上，这样中频信号处理电路就可以完全一样了。

如何改变本振频率呢？它就是扫描器，扫描器可以用来控制本地振荡器输出的频率，从而实现将不同频率的信号转换成相同频率的中频信号。扫描带宽是可以由J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网自己来设置的，它对应的就是频谱分析仪上的参数Span，也对应着测量的频率范围，也就是频谱分析仪屏幕上对应的频率带宽。除了带宽之外，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网还需要明确起始频率（Start Frequency）或终止频率（Stop Frequency），这样才能把测试范围确定下来。当然，在仪器使用时，J9品牌(中国)第一游戏·真人j9官网是不需要再根据仪器的中频去换算本振起始频率或终止频率的，为了仪器的使用方便，直接以实际的测试频谱的起止频率进行设置，仪器自身自然会做相应的调整生成对应的本振频率。

一般频谱分析仪无外乎都有Zero Span、