實(shí)時(shí)頻譜分析儀的特性

實(shí)時(shí)頻譜分析儀普遍采用快速傅里葉變換（FFT）來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜測(cè)量。FFT技術(shù)并不是實(shí)時(shí)頻譜儀的專利，其在傳統(tǒng)的掃頻式頻譜儀上亦有所應(yīng)用。但是實(shí)時(shí)頻譜儀所采用的FFT技術(shù)與之相比有著許多不同之處，同時(shí)其測(cè)量方式和顯示結(jié)果也有所不同。

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實(shí)時(shí)頻譜分析儀有哪些特點(diǎn)呢？

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1、高速測(cè)量：頻譜儀分析儀的信號(hào)處理過(guò)程主要包括兩步，即數(shù)據(jù)采樣和信號(hào)處理。實(shí)時(shí)頻譜儀為了保證信號(hào)不丟失，其信號(hào)處理速度需要高于采樣速度。

2、恒定的處理速度：為了保證信號(hào)處理的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)頻譜儀的處理速度必須保持恒定。傳統(tǒng)頻譜儀的FFT計(jì)算在CPU中進(jìn)行，容易受到計(jì)算機(jī)中其它程序和任務(wù)的干擾。實(shí)時(shí)頻譜儀普遍采用專用FPGA進(jìn)行FFT計(jì)算，這樣的硬件實(shí)現(xiàn)既可以保證高速性，又可以保證速度穩(wěn)定性。

3、頻率模板觸發(fā)（Frequency Mask Trigger）：FMT是實(shí)時(shí)頻譜儀的主要特性之一，它能夠根據(jù)特定頻譜分量大小作為觸發(fā)條件，從而幫助工程師觀察特定時(shí)刻的信號(hào)形態(tài)。傳統(tǒng)的掃頻式頻譜儀和矢量信號(hào)分析儀一般只具備功率或者電平觸發(fā)，不能根據(jù)特定頻譜的出現(xiàn)情況觸發(fā)測(cè)量，因此對(duì)轉(zhuǎn)瞬即逝的偶發(fā)信號(hào)無(wú)能為力。因此傳統(tǒng)掃頻頻譜儀和實(shí)時(shí)頻譜分析儀各自有著自己的應(yīng)用場(chǎng)景。

4、豐富的顯示功能：傳統(tǒng)頻譜儀的顯示專注在頻率和幅度的二維顯示，只能觀察到測(cè)量時(shí)刻的頻譜曲線。而實(shí)時(shí)頻譜儀普遍具備時(shí)間，頻率，幅度的三維顯示，甚至支持?jǐn)?shù)字余輝和頻譜密度顯示，從而幫助測(cè)試者觀察到信號(hào)的前后變化及長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀

實(shí)時(shí)頻譜分析儀的FFT采用無(wú)縫處理，采集數(shù)據(jù)的同時(shí)在后臺(tái)做大量的FFT運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理的速度遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)采集的速度，可一次性對(duì)整個(gè)Span信號(hào)進(jìn)行快速處理。如下圖5，當(dāng)處理速度大于采集速度的時(shí)候，可以保證在一直采集信號(hào)的同時(shí)，頻譜儀也能對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，不存在遺漏信號(hào)的問(wèn)題。

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頻譜分析儀的工作原理

頻譜分析儀的工作原理被稱為混頻、外差或者變頻式的。從根本上說(shuō)，混頻就是倍頻，是一種固有非線性處理方法。頻譜分析儀將輸入信號(hào)（其頻率為fIN——是fIN1～fIN2范圍內(nèi)任何頻率的簡(jiǎn)寫(xiě)）和頻率為fLO的可變頻率LO（本機(jī)振蕩器）的信號(hào)混合，產(chǎn)生一個(gè)頻率為fIF的IF（中頻）信號(hào)。通常，fLO=fIN fIF，也就是說(shuō)，本機(jī)振蕩器的頻率高于輸入信號(hào)頻率，但是采用fLO=fIN-fIF的設(shè)計(jì)也是可能的。一臺(tái)經(jīng)典的頻譜分析儀對(duì)fLO進(jìn)行掃描，所以在一個(gè)很短的時(shí)間段內(nèi)，混頻輸出信號(hào)代表了fIN1～fIN2頻段內(nèi)的輸入信號(hào)。然后，頻譜分析儀對(duì)混頻器輸出信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行檢波（除去輸出信號(hào)中的fIF分量），并作為一個(gè)時(shí)間函數(shù)的包絡(luò)顯示出來(lái)，以便生成輸入信號(hào)振幅是頻率函數(shù)的曲線。