频谱分析仪主要用于观察和测量信号的幅度、频率分布、失真等特性。其基本原理基于傅里叶变换,通过数学方法将复杂的时域信号分解成不同频率的正弦波或余弦波的组合,可以直观地反映出输入信号的傅立叶变换的幅度,提供信号的频谱图。
利用数值计算方法处理一定时间周期的信号,提供频率、幅度和相位信息;适用于周期和非周期信号的分析;特点是速度快、精度高,但分析频率带宽受ADC(模数转换器)采样速率限制,适合分析窄带宽信号;可分析稳定和周期变化信号,提供信号幅度和频率信息;工作原理基于外差法,通过将未知信号与本地振荡器产生的已知频率信号混合,生成中频信号进行测量。
频谱分析仪的工作流程大致如下:
信号输入:将待测信号通过适当的连接器接入输入端口。
信号预处理:信号经过衰减器、低通滤波器等预处理,以保护内部电路并去除高频分量。
混频:将输入信号与本地振荡器信号混合,生成中频信号。
滤波与放大:中频信号经过中频滤波器滤波和放大器放大。
检波与显示:信号经过检波器检波后,转换为视频信号进行显示,通过扫描振荡器控制CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示屏)显示信号的幅度和频率。
频谱分析仪的应用范围非常广泛,主要包括:
无线电技术领域:如电子对抗、卫星通讯、移动通讯、雷达、射电天文等。
工业领域:如人工智能、半导体、汽车、新能源等,用于测量射频信号的多种特征参数。
科研领域:用于研究电信号的频谱结构,测量信号失真度、调制度等。
频谱监测:监测和分析无线电频谱的使用情况,帮助识别和定位非法使用频谱的行为。