频谱分析仪原理
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频谱分析是要分析频域的。一个信号要分析两个参数，一是幅度，二是频率。幅度已经得出，而频率和幅度要对应起来，在某一频率是什么幅度。 下面介绍一下频率是如何测量的，如何与幅度对应起来。
其实很简单。它是通过本振与扫描电压对应起来的。本振是一个压流振荡器。本振信号是个扫描信号。扫描控制是由扫描控制器来完成的。它同时控制显示器的横坐标。从左到右当扫描电压在OV时，在显示器上是0点，对本振信号来说是F1点，即起始频率点。当扫描电压到10V时，在显示器上是终止频率点，本振电压就是在终止频率点，中间是线性的。通过这样的方法，使得显示器坐标的每一点与本振F1、F2的每一点对应起来（射频信号是本振信号减去中频信号21.4MHz。当我们操作频谱仪进行分析时，实际是在改变本振信号的频率）。
下面简单介绍一下用频谱分析仪来评价发射机的方法。先了解一下发射机最基本的框图，见图3。
首先是一个调制部分将基带信号调制到中频信号，然后将中频信号上变频到射频信号上，还有一个与之相对的本振信号，对射频信号进行预放，再进行功率放大之后送到天线上发射。如何用频谱仪对这样一个发射机进行测量。首先对它的发射信号从测量端口进行测量（若是把发射信号直接送入频谱仪，必然会把仪器烧坏）。在这里我们要测其功放的失真，发射信号的频率、功率。对发射机内部预放失真、增益、噪声系数，混频器的输出功率，输入功率进行测量，得到混频器的差落损耗。对混频器的输出功率进行准确测量，了解其工作点。对混频器的本振信号进行测量，得出本振信号的输出频率，了解其频率精度。这个频率精度也就决定了发射机的精度。 通过以上这些测量，可以得到对于发射机内部信号、器件和输出信号的多项参数，以描述这个发射机的性能。作为通讯的监测，一般不去检测其内部的器件，只检测其频率、功率。只要这两项指标正常，就可以判定这部发射机是正常工作。
了解频谱仪的功能，必须要考察频谱仪的内部噪声、失真等等。一个放大器，要测它的失真、三阶交调失真和谐波失真。三阶交调失真是当对一个放大器输入二个频率相近（如差10kHz）的信号，幅度一样，由于放大器是非线性器件，在对这两个信号进行功率放大时，也会产生一些其它信号，如2F1-F2和2F2-F1，这两种信号就是三阶交调失真（见图4上）。
它的特性非常靠近中间的信号，上面和下面都相差10kHz均匀排开。假设这个信号的带宽是20kHz，这两个交调失真的信号肯定会进到信号的带宽内，对信号产生干扰。为了不干扰正常的通讯，我们必须测量这失真信号的大小。描述的方法是这失真信号的幅度与正常的信号幅度之差，称之为失真量。 另外一种放大器的失真是谐波失真。当对放大器输入一个点频信号F1，这个放大器会造成F2、F3，两倍或三倍的多次谐波。若是正好在2F1等处有其它信号，就会造成干扰（见图4下）。一个放大器存在以上两种失真。我们用频谱仪去测量这些失真的大小。定义三阶交调失真为载波信号与失真信号的功率差。定义谐波失真为载波信号与某次谐波的功率差。
输入被测放大器两个信号F1、F1+10kHz，然后送入频谱仪进行测量。用两个信号源通过混合器再经过衰减器进入一个带通滤波器，以确保进入放大器的信号只是F1和F1+10kHz，没有其它成份。这个放大器产生交调失真的值是大于50dB，也就是失真信号与要放大的信号之间的差值幅度为50dB。它的二次谐波相差40dB，三次谐波相差50dB（测量谐波失真要关闭一个信号发生器的输出），见图5。
由于频谱仪内部含有混频器，其特点是与有源器件放大器一样的。当输入信号为两个信号或是点频信号时，这个混频器也会产生以上所述的失真，并在频谱仪上反应出来，给测量带来误差。如何把频谱仪误差降低变为可测？
对于一种测量，可以使它成为可测，也可以使它成为不可测。这完全取决于频谱仪的设置。包括对衰减器、频率范围、分辨率带宽的设置。
频谱仪的设置主要有频率范围、分辨率和动态范围，而动态范围又会涉及到最大的输入功率即烧毁功率，增益压缩使小于1W的输入信号如果超过线性工作区也会有误差。还有灵敏度。要从以上几个主要方面来考虑频谱仪对输入的信号是否可测。
现在来看第一项参数频率范围。这个参数要从两个方面看，一是频率范围的设置是否足够的窄，具有足够的频率分辨能力，也就是窄的扫频宽度（见图6）。二是频率范围是否有足够的宽度，是否可以测到二次、三次谐波。
当我们用一个频谱仪测量一个放大器的谐波失真的时候，若这个放大器工作点是1GHz，那么它的三次谐波就是3GHz。这就是要考虑频率范围的最大可测宽度。如果频谱仪是1.8GHz的，那么就不能测量；如果是26.5GHz的频谱仪，当然可以测到它的三次，四次谐波。
第二类指标是分辨率。这是频谱分析仪中非常重要的参数设置。分辨率表示当要测量的是F1、而在F1的附近有另一个F2（见图7）。但它们的功率不一样，这时看能不能将它们区分开。将这个中频带宽设置成三种不同的宽度，下面所对应的就是在这一带宽设置时所看到的曲线（显示线）。很显然中频带宽越窄分辨率越高，中频带宽越宽分辨率越低。分辨率带宽直接影响到小信号的识别能力和测量的结果。
分辨率实际上就是分辨两个信号的能力，中频滤波器的3dB带宽就是分辨率带宽（见图8）。
对信号的分辨除了分辨率带宽会影响之外，还有一个参数，滤波器的形状因数（见图9），即滤波器60dB对3dB带宽之比值。形状因数越小越接近3dB带宽。越陡峭就越接近于矩形，这时分辨能力就越强。所以说形状因数越小，分辨能力越强。
模拟滤波器一般为15:1或是11:1，而数字滤波器是5:1。对于一个信号的分辨能力还有两个因素：剩余调频和噪声边带（见图10)。
剩余调频是本振信号的抖动，这是无法避免的工艺问题。这种抖动决定了它能分辨信号间的小频率范围。如果两个信号相差频率是小于这个抖动范围，那么就无法把这两个信号分辨出来。所以剩余调频这个指标就决定了频谱分析仪的最小可分辨的频率差。 对于HP-859X来说是20Hz，对于ESA来讲是10Hz。
噪声边带在信号响应基底上表现得不稳定，这个噪声可能掩盖近端（靠近载波）的低电平信号。这个噪声是由本振的抖动引起的，在频率域上的体现。这个边带噪声降低了分辨能力。
对于频谱分析仪来说要降低边带噪声是很困难的，这涉及到其压控振荡器的制作工艺。而把滤波器的形状因数做小是相对比较容易实现的。所以我们评定一个频谱仪的时候不仅要考虑它的边带噪
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