頻譜分析儀介紹

　　性能與指標(biāo)

　　標(biāo)志頻譜分析儀性能和特性的主要指標(biāo)有工作頻率范圍、分辨率帶寬、頻率掃寬、動(dòng)態(tài)范圍、掃描速度、端口阻抗、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對(duì)幅度精度。

　　頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀最高工作頻率和最低工作頻率，標(biāo)志著頻譜儀可以顯示頻譜的最大范圍。在射頻應(yīng)用中，用戶往往更關(guān)心頻譜儀的最高工作頻率，這使其成為用戶關(guān)心頻譜儀性能的第一指標(biāo)。

　　隨著2.4GHz和5.8GHz頻段應(yīng)用的增多，通信信號(hào)使用頻率不斷提高，對(duì)頻譜儀最高工作頻率的要求也不斷提升。早期的常規(guī)頻譜儀工作頻率最高在 1~2GHz，當(dāng)時(shí)看上去已經(jīng)很高了，而現(xiàn)在的頻譜儀基本上都是從3GHz起步，工作頻率高的可以達(dá)到50GHz，很多實(shí)驗(yàn)室都將40GHz的頻譜儀作為標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)于一些頻率很低信號(hào)的應(yīng)用也有對(duì)應(yīng)專用的低頻頻譜分析儀，工作頻率在10mHz~100kHz。

　　頻譜分析儀的檔次不僅僅取決于工作頻率范圍，信號(hào)顯示的品質(zhì)高低更關(guān)系到分辨率、帶寬、頻率掃寬、動(dòng)態(tài)范圍、掃描速度、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對(duì)幅度精度等指標(biāo)。分辨率、帶寬與頻譜儀對(duì)信號(hào)的解析能力有關(guān)，對(duì)于一些窄帶信號(hào)，使用高分辨率更容易展現(xiàn)信號(hào)的特征。通常，高檔的頻譜儀分辨率基本可以做到 1Hz水平，中檔產(chǎn)品在100Hz~1kHz水平。高動(dòng)態(tài)的頻譜儀有利于信號(hào)的顯示，并可以減小信號(hào)的失真，特別適合大小信號(hào)并存的情況。

　　頻譜儀的掃描速度與儀器硬件處理性能有關(guān)，掃描速度關(guān)系到信號(hào)顯示的實(shí)時(shí)性。絕大部分的頻譜儀都屬于掃頻型構(gòu)架，高掃描速度帶來(lái)高刷新率，這對(duì)于捕捉偶發(fā)的信號(hào)更為有利。高速掃描處理能力使得用戶有機(jī)會(huì)設(shè)置、使用更大的掃描帶寬和更精細(xì)的分辨率，同時(shí)頻譜圖刷新不至于太慢。對(duì)于需要檢測(cè)微小信號(hào)的應(yīng)用，就需要低噪聲的頻譜儀，這對(duì)儀器的放大器電路和頻率合成器以及基準(zhǔn)都提出了很高的要求。對(duì)于很多小信號(hào)的測(cè)量，并不是只需加個(gè)放大器那么簡(jiǎn)單。

　　作為附加和擴(kuò)展功能，硬件上主要有跟蹤發(fā)生器、前置放大器、中頻輸出、通信端口。跟蹤發(fā)生器主要是用來(lái)配合頻譜儀顯示兩端口網(wǎng)絡(luò)的頻幅特性，前置放大器主要用來(lái)顯示微小信號(hào)，多用在EMC/EMI中。在軟件上，主要是授權(quán)一些功能的開放和附加測(cè)量功能的軟件。

　　此外，頻譜分析儀還有一個(gè)“近親”——“信號(hào)分析儀(signal analyzer)”。通常，信號(hào)分析儀與頻譜儀同宗同源，但具有更高的參數(shù)指標(biāo)，更適合測(cè)量特定的復(fù)雜信號(hào)。

　　在同等級(jí)技術(shù)水平下，臺(tái)式頻譜儀的性能無(wú)疑是最好的。目前高性能的頻譜儀和信號(hào)分析儀體積和重量雖有改善，但都還是很大，其提供的一流性能主要適合對(duì)復(fù)雜和瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行精密分析和對(duì)新型數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。便攜式頻譜儀一般可以視為通用頻譜儀，提供主流的性能，適合常規(guī)傳統(tǒng)應(yīng)用。手持式頻譜儀提供尚可的性能，適合現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)和高移動(dòng)性要求。

　　國(guó)內(nèi)頻譜分析儀市場(chǎng)

　　國(guó)際市場(chǎng)上最有名的頻譜儀品牌是Agilent(以前為HP品牌)、Rohde&Schwarz、Tektronix。此外，日本的 ANRITSU頻譜儀性能也很不錯(cuò)。Agilent和Rohde&Schwarz是國(guó)內(nèi)科研高端和主流商用選用最多的頻譜儀品牌，它們作為國(guó)際頂級(jí)射頻儀器廠商，都提供了豐富的產(chǎn)品線，既包括經(jīng)濟(jì)型的產(chǎn)品，也提供世界最頂尖科技的杰作。Agilent ESA-L和R&SFSL提供了經(jīng)濟(jì)型輕便的頻譜儀，適合生產(chǎn)線和教育機(jī)構(gòu)批量使用以及移動(dòng)使用。盡管是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，但其綜合性能也達(dá)到了很高的水平，是大部分國(guó)貨難以匹敵的。Agilent ESA-E和R&S FSP提供中檔頻譜儀的性能，滿足商用企業(yè)和產(chǎn)品開發(fā)的主流要求，而且對(duì)于這類用戶價(jià)格并不是高不可攀。Agilent PSA和R&S FSU系列提供了高端頻譜儀的卓越性能，很多指標(biāo)可以與一些信號(hào)分析儀媲美，適合作為科研和國(guó)防航天等尖端領(lǐng)域應(yīng)用。Rohde&Schwarz 的高端FSV和FSG系列信號(hào)分析儀提供了無(wú)與倫比的性能，特別對(duì)熱門的WCDMA/HSPA、LTE、WiMAX、WLAN信號(hào)提供針對(duì)性的測(cè)量軟件支持。在手持頻譜儀方面，Rohde&Schwarz、Tektronix以及Agilent先后都推出了手持頻譜儀產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上 Rohde&Schwarz和Tektronix的FSH系列和YBT系列覆蓋較多，廣泛應(yīng)用于流動(dòng)性很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和無(wú)線電監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

　　實(shí)時(shí)頻譜儀是頻譜儀的新構(gòu)架，其相對(duì)傳統(tǒng)掃頻式頻譜儀有很多優(yōu)勢(shì)，幾乎不會(huì)遺漏時(shí)間極短的瞬態(tài)信號(hào)，對(duì)快速跳變信號(hào)的顯示與測(cè)量尤為適用，Tektronix就在大力推廣其實(shí)時(shí)頻譜儀。

　　實(shí)時(shí)頻譜儀是一個(gè)技術(shù)發(fā)展新方向，Rohde&Schwarz也推出了自己的實(shí)時(shí)頻譜儀FSVR，提供了40MHz的實(shí)時(shí)帶寬。ANRITSU頻譜儀雖為日本產(chǎn)品，但同樣提供了世界主流產(chǎn)品的性能，并在價(jià)格方面有一定優(yōu)勢(shì)。ANRITSU的MS2711D是較早面世的手持式頻譜儀，也曾經(jīng)是應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手持設(shè)備。ANRITSU現(xiàn)在主打的MS2723/2724可以躋身國(guó)際頂級(jí)手持頻譜儀的行列。

　　國(guó)產(chǎn)頻譜儀方面，安泰信提供了AT5000系列低端頻譜儀，用戶可以以非常低廉的價(jià)格獲得初級(jí)性能的頻譜儀產(chǎn)品，滿足初級(jí)應(yīng)用的基本需要。近期，以示波器在國(guó)內(nèi)聞名的“普源”也推出了頻譜分析儀產(chǎn)品，RIGOL以中檔頻譜儀應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榍腥朦c(diǎn)，提供性能不錯(cuò)的RSA1030A頻譜儀，在性價(jià)比方面，可以與洋品牌產(chǎn)品一較高下，也體現(xiàn)出普源在儀器領(lǐng)域的制造實(shí)力。中國(guó)電子科技集團(tuán)第41所推出的頻譜儀和信號(hào)分析儀在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平，尤其在一些高工作頻率的頻譜儀上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，已經(jīng)有了40GHz的產(chǎn)品。41所的頻譜儀產(chǎn)品系列比較多，包括有多種型號(hào)的手持式頻譜儀，有些產(chǎn)品在功能上已經(jīng)與洋品牌產(chǎn)品不相上下，可見國(guó)內(nèi)科研院所在儀器制造方面具有深厚的底蘊(yùn)。