信號(hao)的(de)頻(pin)譜分布實際上(shang)就是測量結果在頻(pin)域上(shang)的(de)反映(ying)，頻(pin)域和時(shi)域的(de)關(guan)系如圖(tu)1所示。示波器在時(shi)域測得近似方波的(de)信號(hao)，經(jing)過(guo)傅(fu)里葉變換(huan)被分解為基波和高(gao)達11次(ci)(ci)奇(qi)次(ci)(ci)諧(xie)波。當用頻譜分析儀從頻域觀察(cha)時，能夠識別出所有頻率組(zu)成(cheng)。以圖(tu)1為例(li)，基(ji)波、3次諧(xie)波、5次諧(xie)波和11次諧(xie)波可(ke)(ke)以被區分出來。由此可(ke)(ke)以看出，時域和頻(pin)域是從不(bu)同角度對同一個信(xin)號的(de)描(miao)述(shu)。
　　簡單介紹下頻(pin)譜(pu)(pu)(pu)分析(xi)儀的工作(zuo)原(yuan)理：以帶寬接收機(ji)開始，然后逐漸涉(she)及頻(pin)譜(pu)(pu)(pu)分析(xi)儀的其他部(bu)分。在了解這些內容和(he)頻(pin)譜(pu)(pu)(pu)結構的基本概念后，讀者應該對(dui)RBW和(he)VBW功能(neng)有所了解。




　　帶寬接收機
　　頻譜分析(xi)儀的(de)(de)工作(zuo)原理(li)就(jiu)像一(yi)(yi)個(ge)帶(dai)寬接收機(ji)(ji)，帶(dai)寬范圍從幾(ji)十KHz或幾(ji)十MHz開始(shi)。接收機(ji)(ji)的(de)(de)功能(neng)是將輸入信號的(de)(de)頻率(lv)轉換為(wei)檢測回路能(neng)處理(li)的(de)(de)頻段，正如我(wo)們所知的(de)(de)外差法。圖2位帶(dai)寬接收機(ji)(ji)的(de)(de)基本結構，包括(kuo)一(yi)(yi)個(ge)混頻器、一(yi)(yi)個(ge)本機(ji)(ji)振蕩器（LO）和(he)一個帶通濾波器。本機振(zhen)蕩(dang)器(qi)產(chan)生一個混頻振(zhen)蕩(dang)信(xin)號。混頻器(qi)將輸入信(xin)號與本機振(zhen)蕩(dang)器(qi)產(chan)生的信(xin)號混合在一起，總信(xin)號就包括兩種信(xin)號的和與差。量信(xin)號之差成為中頻（IF），它是檢測回(hui)路使用的部分(fen)信號。帶通濾波器濾(lv)掉信號(hao)中(zhong)不(bu)需(xu)要的(de)成分，然后將僅留(liu)下的(de)IF傳(chuan)到檢測和顯示單元。頻(pin)譜(pu)分析儀(yi)本質上是一(yi)個帶寬接收機，因此需(xu)要不(bu)只一(yi)次的(de)頻(pin)率轉換。次數由頻(pin)率范圍、頻(pin)率分辨率和RBW濾波器決(jue)定。
　　衰減(jian)器
　　將衰減(jian)器置于(yu)射頻輸入路徑，擴寬了輸入信號準位的(de)動態范圍或(huo)對頻(pin)譜分(fen)析儀增添了更多的輸入保護(hu)。參考圖3，衰減器(qi)(qi)將來自(zi)混頻(pin)器(qi)(qi)（RF中部）的(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)準位(wei)(wei)限(xian)制在一定(ding)范(fan)圍內，如果輸入(ru)信(xin)(xin)號(hao)(hao)超過參考(kao)準位(wei)(wei)，將會引起測量誤(wu)差或偽噪(zao)聲，這就(jiu)是(shi)為什么某(mou)些頻譜分析儀(yi)會在特定(ding)信(xin)(xin)號(hao)(hao)條件下列出儀(yi)器規(gui)格，包(bao)括混頻器中具體的(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)準位(wei)(wei)。
　　分辨率濾波(bo)器(qi)
　　當輸(shu)入信號頻(pin)率轉換為(wei)更低頻(pin)帶并濾入檢測(ce)和顯(xian)示單元(yuan)時，為(wei)了區別頻率接近的(de)信號(hao)，會用到RBW（分辨率帶(dai)寬）濾波器，如圖4所示。
　　圖(tu)5，在不同(tong)分辨(bian)(bian)率(lv)帶寬(kuan)下，RBW濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)如何區分兩(liang)(liang)種信(xin)號(hao)。將(jiang)(jiang)兩(liang)(liang)個等幅信(xin)號(hao)通過(guo)兩(liang)(liang)種RBW濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)，其中RBW1的分辨(bian)(bian)率(lv)優于RBW2。從結果(guo)可(ke)以看出(chu)，當(dang)(dang)通過(guo)較(jiao)窄RBW1濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)時，能清晰分辨(bian)(bian)出(chu)兩(liang)(liang)種信(xin)號(hao)，但是通過(guo)較(jiao)寬(kuan)RBW2濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)時，結果(guo)就不如RBW1。我們(men)可(ke)以預(yu)測到，如果(guo)RBW2的分辨(bian)(bian)率(lv)帶寬(kuan)更寬(kuan)，我們(men)甚至會將(jiang)(jiang)結果(guo)誤認為是一(yi)個信(xin)號(hao)。當(dang)(dang)兩(liang)(liang)個信(xin)號(hao)的頻率(lv)十分接近時，這(zhe)種情(qing)(qing)況(kuang)機(ji)會發生(sheng)。另一(yi)種情(qing)(qing)況(kuang)是，當(dang)(dang)兩(liang)(liang)個信(xin)號(hao)的幅值差距很大(da)，RBW1仍能夠檢測到較(jiao)小信(xin)號(hao)，但是RBW2卻不能，如圖(tu)6所(suo)示。所(suo)以這(zhe)些濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)又稱為分辨(bian)(bian)率(lv)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)。




　　檢波器
　　RBW濾波之后，檢波器能(neng)夠檢測能(neng)量并(bing)將其轉換成直流電壓。顯(xian)示單位利用該(gai)直流電壓描繪頻譜分布(bu)，如圖7所示。




　　視頻濾波器
　　在直流電壓進入顯示單元之前，需要將檢波(bo)器(qi)(qi)產生的(de)噪(zao)聲壓縮，這(zhe)個濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)成為(wei)視頻濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)，它的(de)帶寬成為(wei)VBW，系統(tong)如圖8所(suo)示，視頻來自電視廣播系統(tong)。視頻濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)也作為(wei)后置濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)，圖9呈現(xian)出VBW對顯示輸出的(de)影響。如果待測信號通過兩(liang)個VBW濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)，其中VBW1小于VBW2，結果顯示VBW2的(de)底噪要(yao)比(bi)VBW1大。換句(ju)話(hua)說(shuo)，視頻(pin)濾波(bo)器(qi)(qi)將底(di)噪平均了(le)。但(dan)要(yao)注(zhu)意的(de)是，底(di)噪準位并(bing)沒有改變，VBW濾波(bo)器(qi)(qi)僅平均噪聲準位，并(bing)不影響信號底(di)噪的(de)總體(ti)幅(fu)值(zhi)。
　　掃描時間
　　上述內(nei)容介紹了(le)(le)頻(pin)(pin)譜(pu)(pu)分(fen)析儀的(de)基本機(ji)構，而且對(dui)RBW和VBW也作了(le)(le)詳細(xi)解(jie)釋。一般來說(shuo)，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)與(yu)頻(pin)(pin)譜(pu)(pu)分(fen)析儀的(de)頻(pin)(pin)率分(fen)辨率成反比(bi)。掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)越(yue)快(kuai)，解(jie)析度越(yue)低(di)（RBW、VBW越(yue)寬(kuan)）；掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)越(yue)慢，解(jie)析度越(yue)高(gao)（RBW、VBW越(yue)窄(zhai)）。因(yin)此如(ru)果選擇(ze)較窄(zhai)的(de)RBW或VBW，顯示信號(hao)的(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)就會(hui)變長(chang)。這就意味著(zhu)RBW和VBW越(yue)窄(zhai)，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)越(yue)長(chang)。對(dui)于RBW/VBW/掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，絕大多數頻(pin)(pin)譜(pu)(pu)分(fen)析儀都具有自(zi)動(dong)(dong)和手動(dong)(dong)選擇(ze)模式。自(zi)動(dong)(dong)模式權衡了(le)(le)頻(pin)(pin)寬(kuan)、RBW、VBW和掃(sao)(sao)(sao)描(miao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)，通常能獲得很(hen)好(hao)的(de)結合。