频谱分析仪的工作原理

频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器，面板上布建许多功能控制按键，作为系统功能之调整与控制，实时频谱分析仪（real-time spectrum analyzer）与扫瞄调谐频谱分析仪（sweep-tuned spectrum analyzer）。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器（detector），再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到crt 屏幕上，其优点是能显示周期性杂散波（periodicrandom waves）的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波器的数目与大的多任务交换时间（switching time）。
常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪，可调变的本地振荡器经与crt 同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号（if）再放大、滤波与检波传送到crt 的垂直方向板，因此在crt 的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系，信号流程架构如图1.3 所示。
影响信号反应的重要部份为滤波器频宽，滤波器之特性为高斯滤波器（gaussian-shaped filter），影响的功能就是量测时常见到的解析频宽（rbw，resolution bandwidth）。rbw 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的低频宽差异，两个不同频率的信号频宽如频谱分析仪的rbw，此时该两信号将重叠，难以分辨，较低的rbw 固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的rbw 将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的rbw 密切相关，较高的rbw 固然有助于宽带带信号的侦测，将增加噪声底层值（noise floor），降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的rbw 宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
另外的视频频宽（vbw，video bandwidth）代表单一信号显示在屏幕所需的低频宽。如前所说明，量测信号时，视频频宽过与不及均非适宜，都将造成量测的困扰，如何调整必须加以了解。通常rbw 的频宽大于等于vbw，调整rbw 而信号振幅并无产生明显的变化，此时之rbw 频宽即可加以采用。量测rf 视频载波时，信号经设备内部的混波器降频后再加以放大、滤波（rbw 决定）及检波显示等流程，若扫描太快，rbw 滤波器将无法完全充电到信号的振幅峰值，因此必须维持足够的扫描时间，而rbw 的宽度与扫描时间呈互动关系，rbw 较大，扫描时间也较快，反之亦然，rbw 适当宽度的选择因而显现其重要性。较宽的rbw 较能充分地反应输入信号的波形与振幅，但较低的rbw 将能区别不同频率的信号。例如使用于6mhz 频宽视讯频道的量测，经验得知，rbw 为300khz 与3mhz 时，载波振幅峰值并不产生显著变化，量测6mhz的视频信号通常选用300khz 的rbw 以降低噪声。天线信号量测时，频谱分析仪的展频（span）使用100mhz，获得较宽广的信号频谱需求，rbw使用3mhz。这些的量测参数并非一成不变，将会依现场状况及过去量测的经验加以调整。
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