一信號的描述

　　通常對一個信號特征的描述，可以在時域，頻域和調制域三個域內進行。信號的時間和幅度構成時域，頻率和幅度構成頻域，時間和頻率構成調制域。

　　圖1 時域、頻域、調制域

二信號的觀測

　　在時域中對信號進行觀測，使用的儀器是示波器，它可以獲得信號的時域波形，并且能夠很直觀地在屏幕上展示出信號在時間軸上的各種時域特性；在頻域測試中采用的儀器則是頻譜分析儀，它的基本功能是測量信號的幅度和頻率響應。有些測量場合需要獲得信號的頻率、幅度、相位以及網絡等信息，這時就是在調制域內進行的測量，通常用到的測量儀器是矢量網絡分析儀。

三信號的頻譜分析

　　對于一個電信號的研究，我們可以分析它隨時間變化的特性，也可以由它所包含的頻率分量(即頻譜分布)來描述，對信號進行頻譜分析，可以得到信號的頻率結構，了解信號的頻率成分或系統的特征。頻譜分析是揭示信號特征的重要方法，也是處理信號的重要手段。

　　圖2信號的頻譜分析

四頻譜分析儀的歷程

　　頻譜分析儀作為信號頻域測量的主要工具，它能自動分析電信號并在整個頻譜上顯示出全部頻率分量情況，以及各頻率成分之間的相對強弱關系(各頻率成分的幅值)，其發展也經歷了從傳統的模擬式到現代的數字式。

01傳統頻譜分析儀

　　早期的頻譜分析儀，是基于模擬信號處理的，前端電路是一系列帶寬相同，但中心頻率以帶寬為步進等差遞增的帶通濾波器，被測信號通過帶通濾波器濾波后，再分別通過各頻率檢波器檢波，得出各頻率成分的大小，最后再通過顯示屏顯示出來。

　　圖3傳統頻譜分析儀原理示意圖

　　將采用這種方式實現的頻譜分析儀稱為帶通濾波器頻譜分析儀，其最大優點是動態響應能強，能迅速跟蹤信號頻譜隨時間的變化，但其最大的缺點是：1、頻率分辨率低；2、需要大量的濾波器；3、儀器穩定性不高。為了保證分析儀的頻率分辨率，需要使用通頻帶很窄的濾波器，所需窄帶濾波器的數量隨著測量頻率范圍增大及頻率分辨率的提高而增加，并且由于模擬濾波器中心頻率會隨時間、環境溫度“漂移”，因此制造高穩定度、高精度的的這種頻譜分析儀比較困難。

02現代頻譜分析儀

　　隨著數字電路的發展，數字信號處理技術的成熟，利用微處理器對信號進行處理已成為通用的方法。

　　現代頻譜分析儀通常的架構是采用FPGA+DSP的方式，首先由PFGA控制模數轉換芯片(ADC)進行高速采樣，將模擬信號轉換為數字信號，然后通過DSP對數據進行傅里葉變換成頻域信號獲得頻譜信息。這種頻譜分析儀為獲得真實的信息并且不失真，對被測信號進行數據采集時 ADC的采樣頻率最少等于輸入信號最高頻率的兩倍。

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