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频谱分析仪的优势

针对时域方面的信号量测，示波器是一项非常重要且很有效率的量测仪器，它能直接显示信号波幅、频率、周期、波形与相位等之响应变化。一般来说，示波器都必须具备双轨迹输出显示装置，同时内建有IEEE-488、IEEE-1394或RS-232等介面功能以便与绘图仪器连结，而利于后续量测显示资讯输出与绘图的研究比较之用。只是示波器缺点在于只局限于低频信号，对于高频信号的分析便成为一大挑战。
频谱分析仪的优势，正是在于弥补示波器针对高频信号分析的不足，并可同时将多频信号以频域的方式来呈现，以方便辨识各不同频率的功率装置，并显示信号在频域里的特性。
频谱分析仪种类
频谱分析仪（Spectrum Analyzer）主要用于显示频域输入信号的频谱特性。并依据信号处理方式的差异分为两种类型，分别是即时频谱分析仪（Real-Time Spectrum Analyzer)，以及扫描调谐频谱分析仪（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）等两种。
即时频谱分析仪可在同一时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设置相对应的滤波器与检知器（Detector），并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波（Periodic Random Waves）的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与*大多工交换时间（Switching Time）都将对其性能表现造成限制。
扫瞄调谐频谱分析仪是*常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式接收器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号（IF）放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。
如上所言，影响信号反应的主要关键为滤波器频宽。高斯滤波器（Gaussian-Shaped Filter）影响的功能就是量测所常见到的解析频宽(Resolution Bandwidth；RBW)。 RBW所代表的意义为两个不同频率信号所能够被清楚分辨出来的*低频宽差异，因此两个不同频率信号的频宽如果低于频谱分析仪的解析频宽，如此两信号将会重叠而无法分辨。如此看似更低的RBW将有助于不同频率信号的分辨与量测工作，然而过低的RBW有可能将较高频率的信号给滤除掉，因而导致信号显示时产生失真。较高的RBW当然有助于宽频信号的量测，然而却可能增加杂讯底层值（Noise Floor）、降低量测灵敏度，并对于侦测低强度的信号容易产生阻碍。失真值与设定的RBW密切相关，因此设定适当的RBW宽度才是正确使用频谱分析仪的重要概念。
此外传统频谱分析仪的前端电路是在一定频宽内可调谐的接收器。当输入信号经变频器变频后，由低通滤波器输出，滤波器所输出的数值就是垂直分量，至于频率则是水平分量，如此在萤幕上所呈现的座标图就是输入信号频谱图。由于变频器可以达到很宽的频率（如从30Hz～30GHz），与外部混频器配合，更可提高到100GHz以上，因此频谱分析仪是频率覆盖率*宽的测量仪器之一，不管是测量连续信号或调变信号，频谱分析仪都是很理想的测量工具。只是传统频谱分析仪的缺点在于，它只能测量频率的幅度，但缺少相位资讯，因此在性质上是属于标量仪器而不是向量仪器。
新一代频谱分析仪则是基于快速转换（FFT）的量测仪器。透过运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。新型的频谱分析仪采用数位方式，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经运算处理后而得到频谱分布图。
在今天的量测中，不管是什么信号，都可以用许多方法进行测量。通常所用的*基本仪器都是示波器，观察信号的波形、频率与振幅等。但由于信号的变化非常复杂，许多资讯是用示波器检测不出来的，例如如果要分析一个非正弦波信号，从理论上来说，它是由不同频率与电压的向量所叠加而成。就分析的角度来观察，示波器横轴表示时间，纵轴为电压幅度，曲线是表示随时间变化的电压波形，这是时域的测量方法。如果要观察其频率的组成，必须用频域法，其横坐标为频率，纵轴为功率幅度。如此便可以看到在不同频率点上功率幅度的分布，就可以了解这些信号的频谱。有了这些单一信号的频谱，接着还能继续把复杂信号再现与复制出来，这对于讯号分析来说是非常重要的。

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