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1、频谱分析仪的历史与发展趋势秦顺友（中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081）频谱分析仪是研究给定电信号在频率谱上能量分布的工具，它基本上是一个带有扫描本振的超外差接收机。频谱分析仪可以将复杂的信号分解为单一的组成部分，并显示幅度与频率的对应关系，可以测量出信号的频率和幅度，除此之外，频谱分析仪还可以提供如调制信号的RF 包络、信号失真、交调和噪声边带等各种参数的测量。自 30 年代末发明阴极射线管以来，工程师们就利用第一批频谱分析仪来观察信号功率和频率的关系，帮助他们实现雷达研制中的基本功能。40 年代的频谱分析仪是以扫频的射频接收机为基础的实验室成果。50 年代至 60 年代真
2、正有了台式频谱分析仪，这种模拟的扫频接收机带有大量开关和控制旋钮，操作复杂，完全手动控制扫速、频率范围、分辨率和衰减量。由于参数之间相互影响，操作者要细心地选择正确的设置，才能使测量结果有效。美国HP 公司 1964 年推出了第一台市售半自动的频谱分析仪，即HP8551 微波频谱分析仪以来，HP公司在频谱分析仪领域一直处于领先地位。Marcni 公司和 TEK 公司也是高性能模拟频谱分析仪的生产商，为频谱分析仪的发展作过积极的贡献。70 年代，随着 YIG 调谐器、集成电路、高性能微波晶体管及固体微波器件的研制成功，采样技术、频率合成技术、微波混合集成技术及数字化技术的发展与应用，频谱分析仪如
3、雨后春笋，得到了快速的发展。从而实现了宽频带、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -高分辨率、高灵敏度和大动态范围，包括全景显示的多状态扫频，以及幅度频率绝对值定标，成为高性能多功能的测量仪器。如1977年 HP 公司推出的第一台基于微处理器的HP8568A 射频频谱分析仪，1978 年 HP8566A 微波频谱分析仪问世。从 80 年代开始，随着计算机、微处理器的发展和广泛应用，频谱分析仪向智能化和自动化方向大步迈进，先后出现了一大批智能频谱分析仪和自动频谱分析仪。例如：HP 公司推出的 HP8560E系列频谱分析仪，是目前使用的最好的实验室频谱分析仪之一。
4、由于其高性能的最佳化，HP8560E 系列频谱分析仪可以满足现代各种应用的测试需求，例如：射频与微波通信、军事用途、卫星通信、雷达、对空观察以及信号监测和EMC/EMI 测量等等。利用以数字手段实现的Hz 至 100Hz 分辨带宽滤波器，工程师们可以显著地提高其分辨率，并获得109dB 的优良三阶动态范围。用户还可以利用这种频谱分析仪超凡的相位噪声优点和跨越 50GHz 满扫宽的宽广动态范围测量低电平的信号。1986 年，HP 公司推出了 HP8590A，这种灵活通用的频谱分析仪可根据需要来改变它们的测试设备。目前HP8590E系列频谱分析仪为工程师们提供了各种各样的应用解决方案，例如：射频无
5、线通信、有线电视、EMI 预符合性、扫描噪声系数、数字无线电和广播电视等等。自上世纪以来，微处理器的普及和数字技术的应用，促进了频谱分析仪的快速发展。目前频谱分析仪都实现了高分辨率、大动态范围、高灵敏度、CRT 数字显示、乃至数字储存和高可靠性的方向发展。现代计算机技术和数字信号处理技术（DSP）在频谱分析仪中使用，成为现代频谱分析仪的发展趋势。国外频名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -谱分析仪技术发展迅速，如美国的Agilent 公司、Tektronix 公司、德国 R/S公司和日本的 ANRITSU 公司等都不断地推出高性能的频谱分析仪，并且以频谱分析仪
6、为基础，不断扩展其功能。未来的频谱分析仪的发展方向是：向更宽频带、高灵敏度、高分辨率和大动态范围方向发展现代频谱分析仪的频率范围更宽，灵敏度更高，分辨率高、动态范围大，测量精度高，测量速度更快，更易于实现测量过程的自动化，易于实现仪器的小型化。如具有代表性的产品是美国Agilent 公司的 8565EC频谱分析仪，其频率范围为 9kHz 50GHz，分辨率带宽 1Hz 2MHz，最佳灵敏度可达-147dBm，噪声边带为-113dBc/Hz（10kHz 频偏），同时具有向更高频率扩展、具有相位噪声和数字无线电测试功能，使用非常灵活方便。向宽带高速实时方向发展实时频谱分析可以对信号进行实时测试，可以在时域、频域、调制域和码域等多域内，同时对信号的指标进行全景式的观察、监测和分析，专用的信号分析软件能够完成复杂的测量任务，是现代通信分析仪的发展趋势。实时频谱分析仪可以在一台仪表中同时获得宽带矢量信号分析仪和频谱分析仪的功能，并具备独有的触发捕获分析能力。典型的代表产品是美国Tektronix 公司的 3086 实时频谱分析仪，可以一次采集整块频谱、连续分析全帧信号，同时具有多种灵活的触发方式，对猝发信号、瞬变信号和时控信号的分析测量非常方便。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -