频谱分析仪介绍

　　性能与指标

　　标志频谱分析仪性能和特性的主要指标有工作频率范围、分辨率带宽、频率扫宽、动态范围、扫描速度、端口阻抗、平均噪声电平、相位噪声、绝对幅度精度。

　　频谱分析仪的工作频率范围是指频谱仪最高工作频率和最低工作频率，标志着频谱仪可以显示频谱的最大范围。在射频应用中，用户往往更关心频谱仪的最高工作频率，这使其成为用户关心频谱仪性能的第一指标。

　　随着2.4GHz和5.8GHz频段应用的增多，通信信号使用频率不断提高，对频谱仪最高工作频率的要求也不断提升。早期的常规频谱仪工作频率最高在 1~2GHz，当时看上去已经很高了，而现在的频谱仪基本上都是从3GHz起步，工作频率高的可以达到50GHz，很多实验室都将40GHz的频谱仪作为标准配置。对于一些频率很低信号的应用也有对应专用的低频频谱分析仪，工作频率在10mHz~100kHz。

　　频谱分析仪的档次不仅仅取决于工作频率范围，信号显示的品质高低更关系到分辨率、带宽、频率扫宽、动态范围、扫描速度、平均噪声电平、相位噪声、绝对幅度精度等指标。分辨率、带宽与频谱仪对信号的解析能力有关，对于一些窄带信号，使用高分辨率更容易展现信号的特征。通常，高档的频谱仪分辨率基本可以做到 1Hz水平，中档产品在100Hz~1kHz水平。高动态的频谱仪有利于信号的显示，并可以减小信号的失真，特别适合大小信号并存的情况。

　　频谱仪的扫描速度与仪器硬件处理性能有关，扫描速度关系到信号显示的实时性。绝大部分的频谱仪都属于扫频型构架，高扫描速度带来高刷新率，这对于捕捉偶发的信号更为有利。高速扫描处理能力使得用户有机会设置、使用更大的扫描带宽和更精细的分辨率，同时频谱图刷新不至于太慢。对于需要检测微小信号的应用，就需要低噪声的频谱仪，这对仪器的放大器电路和频率合成器以及基准都提出了很高的要求。对于很多小信号的测量，并不是只需加个放大器那么简单。

　　作为附加和扩展功能，硬件上主要有跟踪发生器、前置放大器、中频输出、通信端口。跟踪发生器主要是用来配合频谱仪显示两端口网络的频幅特性，前置放大器主要用来显示微小信号，多用在EMC/EMI中。在软件上，主要是授权一些功能的开放和附加测量功能的软件。

　　此外，频谱分析仪还有一个“近亲”——“信号分析仪(signal analyzer)”。通常，信号分析仪与频谱仪同宗同源，但具有更高的参数指标，更适合测量特定的复杂信号。

　　在同等级技术水平下，台式频谱仪的性能无疑是最好的。目前高性能的频谱仪和信号分析仪体积和重量虽有改善，但都还是很大，其提供的一流性能主要适合对复杂和瞬时信号进行精密分析和对新型数字信号进行测量。便携式频谱仪一般可以视为通用频谱仪，提供主流的性能，适合常规传统应用。手持式频谱仪提供尚可的性能，适合现场的快速检测和高移动性要求。

　　国内频谱分析仪市场

　　国际市场上最有名的频谱仪品牌是Agilent(以前为HP品牌)、Rohde&Schwarz、Tektronix。此外，日本的 ANRITSU频谱仪性能也很不错。Agilent和Rohde&Schwarz是国内科研高端和主流商用选用最多的频谱仪品牌，它们作为国际顶级射频仪器厂商，都提供了丰富的产品线，既包括经济型的产品，也提供世界最顶尖科技的杰作。Agilent ESA-L和R&SFSL提供了经济型轻便的频谱仪，适合生产线和教育机构批量使用以及移动使用。尽管是经济型产品，但其综合性能也达到了很高的水平，是大部分国货难以匹敌的。Agilent ESA-E和R&S FSP提供中档频谱仪的性能，满足商用企业和产品开发的主流要求，而且对于这类用户价格并不是高不可攀。Agilent PSA和R&S FSU系列提供了高端频谱仪的卓越性能，很多指标可以与一些信号分析仪媲美，适合作为科研和国防航天等尖端领域应用。Rohde&Schwarz 的高端FSV和FSG系列信号分析仪提供了无与伦比的性能，特别对热门的WCDMA/HSPA、LTE、WiMAX、WLAN信号提供针对性的测量软件支持。在手持频谱仪方面，Rohde&Schwarz、Tektronix以及Agilent先后都推出了手持频谱仪产品。目前，国内市场上 Rohde&Schwarz和Tektronix的FSH系列和YBT系列覆盖较多，广泛应用于流动性很强的现场检测和无线电监测领域。

　　实时频谱仪是频谱仪的新构架，其相对传统扫频式频谱仪有很多优势，几乎不会遗漏时间极短的瞬态信号，对快速跳变信号的显示与测量尤为适用，Tektronix就在大力推广其实时频谱仪。

　　实时频谱仪是一个技术发展新方向，Rohde&Schwarz也推出了自己的实时频谱仪FSVR，提供了40MHz的实时带宽。ANRITSU频谱仪虽为日本产品，但同样提供了世界主流产品的性能，并在价格方面有一定优势。ANRITSU的MS2711D是较早面世的手持式频谱仪，也曾经是应用最广泛的现场检测手持设备。ANRITSU现在主打的MS2723/2724可以跻身国际顶级手持频谱仪的行列。

　　国产频谱仪方面，安泰信提供了AT5000系列低端频谱仪，用户可以以非常低廉的价格获得初级性能的频谱仪产品，满足初级应用的基本需要。近期，以示波器在国内闻名的“普源”也推出了频谱分析仪产品，RIGOL以中档频谱仪应用领域为切入点，提供性能不错的RSA1030A频谱仪，在性价比方面，可以与洋品牌产品一较高下，也体现出普源在仪器领域的制造实力。中国电子科技集团第41所推出的频谱仪和信号分析仪在国内具有领先水平，尤其在一些高工作频率的频谱仪上具有相当的优势，已经有了40GHz的产品。41所的频谱仪产品系列比较多，包括有多种型号的手持式频谱仪，有些产品在功能上已经与洋品牌产品不相上下，可见国内科研院所在仪器制造方面具有深厚的底蕴。