掃瞄頻譜分析儀向量訊號分析儀與實時頻譜分析儀的區別

**粉末激勵計畫為了更好地了解實時頻譜分析儀的工作原理並了解它們提供的有價值的測量結果，這裡有幾個不同的示例，說明它們的不同之處以及如何使用它們。

本文將主要介紹掃頻頻譜分析儀、向量訊號分析儀和實時頻譜分析儀的工作原理和主要區別。

1.1 掃瞄頻譜分析儀。

掃頻分析儀是一種傳統的頻域測量儀器，它是一種傳統的結構掃瞄調諧超外差頻譜分析儀，掃頻譜分析儀的出現使工程師在幾十年前就可以進行頻域測量。

掃頻分析儀通過下變頻目標訊號並通過RBW濾波器掃瞄下變頻訊號來測量功率與頻率的函式關係。 RBW濾波器後面跟著乙個檢波器，它計算所選掃瞄寬度內每個頻率點的振幅。雖然這種方法可以提供高動態範圍，但缺點是它一次只能計算乙個頻率點的幅度資料，導致頻譜分析儀需要很長時間才能在寬掃瞄寬度上掃瞄，在某些情況下需要幾十秒。因此，該方法基於在頻譜分析儀的多次掃瞄過程中測量訊號沒有明顯變化的假設，即該方法要求輸入訊號相對穩定或不變。掃瞄頻譜分析儀最初是作為模擬裝置構建的，然後隨著應用的發展而發展。如今的掃瞄頻譜分析儀已經包括各種數字元件，如ADC、DSP和微處理器，但它們的掃瞄方法基本保持不變，本質上仍然是掃瞄頻譜分析儀。因此，掃頻頻譜分析儀最適合觀察受控靜態訊號。

如果訊號變化迅速，掃瞄頻譜分析儀可能會錯過訊號的變化。如圖1所示如圖 1 所示，當掃瞄以檢視波段 FA 時，FB（左）上會發生瞬時光譜事件。當掃瞄到達波段FB時，事件已經消失，掃瞄頻譜分析儀沒有檢測到任何事件（右）。

圖11.掃瞄頻譜分析儀的測試原理。

1.2 向量訊號分析儀。

傳統的掃瞄頻率分析只能進行標量測量，並且只能提供有關輸入訊號的頻率和幅度的資訊。數字調製訊號的分析是同時提供訊號的頻率資訊、幅度資訊和相位資訊; 與傳統的掃頻分析相比，相位資訊的增加使向量訊號分析成為專門為數字調製分析而設計的工具。圖1圖2是典型向量訊號分析儀結構的簡化圖。

圖12.1. 典型向量訊號分析儀結構框圖。

向量訊號分析儀是通過變頻處理對被測訊號進行數位化採集，通過計算得到訊號的幅度資訊和相位資訊。然而，大多數向量訊號分析儀的訊號處理都是通過軟體完成的，與高速訊號ADC採集相比，軟體的處理速度和能力都非常慢，這勢必會導致大量的訊號資料需要被丟棄，從而造成訊號處理的死區（間隙），這導致對時域變化訊號特性的描述不完整，如圖1所示2.顯示 2 個。

圖12.2.向量訊號分析儀的頻譜測試原理。

向量訊號分析儀主要用於測量穩定調製訊號的誤差引數，如數字調製訊號的誤差向量幅度（EVM）、相位誤差或頻率誤差等，並提供星座圖等顯示。

1.3.實時頻譜分析儀。

實時頻譜分析儀用於解決時變訊號的引數測量問題，實時頻譜分析的基本概念是能夠快速採集和捕獲各種瞬態訊號，將訊號無縫捕獲到儲存器中，並分析多個域的訊號。圖13.圖1是實時頻譜分析儀的典型框圖，如圖所示，實時頻譜分析儀和向量訊號分析儀的基本結構是相似的，都是基於訊號轉換和ADC取樣，然後通過數字訊號處理DSP獲得訊號引數。大多數向量訊號分析儀通過軟體進行訊號處理，與高速訊號ADC採集相比，速度較慢。實時頻譜分析儀的訊號處理部分由FPGA在硬體模式下完成，大大提高了處理速度，減少了處理延遲。節省的時間可用於完成多訊號判斷、觸發等處理功能。實時頻譜分析儀可以被認為是“向量訊號分析儀的基於硬體的高速處理版本”。

圖13.1典型實時頻譜分析儀的框圖。

圖13.1.圖示了實時頻譜分析儀的框圖，利用輸入衰減器、低通濾波器、本振、下變頻器組成的可調諧射頻前端，將輸入訊號下變頻為固定中頻（IF），固定中頻的頻率與儀器的最大實時頻寬有關。 IF訊號通過ADC對訊號進行數位化處理，然後傳輸到DSP進行處理，當訊號處理的時間長度小於訊號的採集長度時，就可以完成訊號的連續採集和連續處理和顯示，這就是所謂的實時處理。實時頻譜分析儀可提高處理速度，並增加實時觸發、無縫訊號捕獲和時間相關多域分析。

圖13.圖2是對實時頻譜分析儀完成的頻譜處理過程的直觀描述，實時頻譜分析儀使用FFT完成頻譜測試，因此實時頻譜分析或處理是在一定的頻率頻寬內完成的，實時分析頻寬是實時頻譜分析儀的重要技術指標。

實時頻譜分析儀在處理被測訊號時，通過數字採集和實時傳輸，很容易將時間連續的樣本儲存在儲存器中，實時頻譜分析儀的結構可以無縫地捕獲輸入訊號，沒有時間間隔，這是傳統掃頻分析儀所不具備的技術功能。

在實際應用領域，技術的發展促進了這些頻譜處理技術的整合。當今最先進的訊號分析儀具有所有這些訊號處理功能，即掃瞄頻譜分析、向量訊號分析和實時頻譜分析，這些功能可以通過不同的選項或應用來實現。儀器需要根據需求、**等因素進行配置。在應用中，根據不同的被測訊號選擇不同的訊號處理方法，表1列出了各種訊號頻譜測試技術的技術特點和適用物件。