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頻譜分析儀儀器特性
分析頻譜分析儀的訊息處理過程
在量測高頻信號時，外差式的頻譜分析儀混波以后的中頻因放大之故，能得到較高的靈敏度，且改變中頻濾波器的頻帶寬度，能容易地改變頻率的分辨率，但由于超外差式的頻譜分析儀是在頻帶內掃瞄之故，因此，除非使掃瞄時間趨近于零，無法得到輸入信號的實時（Real Time）反應，故欲得到與實時分析儀的性能一樣的超外差式頻譜分析儀，其掃瞄速度要非常之快，若用比中頻濾波器之時間常數小的掃瞄時間來掃瞄的話，則無法得到信號正確的振幅，因此欲提高頻譜分析儀之頻率分辨率，且要能得到準確之響應，要有適當的掃瞄速度。由以上之敘述，可以得知超外差式頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它雜散信號（Random Signal）的頻譜。頻譜分析儀系統內部及面板顯示的特性，詳如附錄一的說明，對該內容的了解將有助于頻譜分析儀的操作使用。一般本地振蕩器輸出信號的頻率均高于中頻信號的頻率，本地振蕩器輸出信號的頻率可被調整在諧波之頻率，亦即?IN=n??LO±?I F n=1,2,3.......⑵
由式⑵得知，頻譜分析儀的信號量測范圍，無形中己被拓寬，低于或高于本地振蕩器或其它諧波頻率的輸入信號，均能被混波產生中頻。延伸輸入信號頻率的混波原理，其中縱軸代表輸入信號（?IN），橫軸代表本地振蕩頻率（?LO），圖中的正負整數代表公式⑵中頻放大器對應的正負號。
可體會頻譜分析儀利用本地振蕩的諧波信號延伸輸入信號頻率的工作原理。然而可能對應多個輸入信號頻率，為消除此一現象，在衰減器前面加入頻率預選器（Preselector），用來提升頻譜分析儀的范圍，同時使輸出的結果能去除其它不必要的頻率而真正反應輸入信號的頻率。
圖1.4：利用本地振蕩之諧波信號拓展信號頻率的原理
由以上得知超外差或頻譜分析儀無法分析瞬時信號（TransientSignal）或脈沖信號（Impulse Signal）的頻譜，而其主要應用則在測試周期性的信號及其它隨機信號（Random Signal）的頻譜。

噪聲特性
由于電阻的熱敏效應，任何設備均具有噪聲，頻譜分析儀亦不例外，頻譜分析儀的噪聲，本質上是熱噪聲，屬于隨機性（Random），它能被放大與衰減，由于系隨機性信號，兩噪聲的結合只有相加而無法產生相減的效果。在頻帶范圍內也相當平坦，其頻寬遠大于設備內部電路的頻寬，檢測器檢知的噪聲值與設定的分辨率頻寬（RBW）有關。由于噪聲是隨機性迭加于信號功率上，因此顯示的噪聲準位與分辨率頻寬成對數的關系，改變分辨率頻寬時噪聲隨之變化，噪聲改變量相關的數學式如下所示：
例如：頻寬從100kHz（BW1）調整到10kHz（BW2），則噪聲改變量為：
亦即降低噪聲量10dB （為原來的1/10），相對提高訊號與噪聲比10dB。由此可知，純粹要降低噪聲量，使用窄寬度的頻寬將能達到目的。不論噪聲來之于外部或內部產生，量測時均將影響信號振幅的準確性，特別在低準位信號時，更是如此，噪聲太大時，甚至掩蓋信號以致無確判斷信號的大小，影響量測質量的兩種噪聲可概括為下列項：
⑴.產生于交換功能的數字電路、點火系統與DC 馬達脈沖噪聲，這類噪聲常見于EMI（Electromagnetic Interference）的討論領域里。
⑵. 隨機性噪聲來之于自然界或電路的電子移動，又稱之為KTBW （或稱熱敏）噪聲、Johnson 噪聲、寬帶噪聲或白氏（White）噪聲等，本書主要以熱敏噪聲為重點，數學式為：
Pn =kTBW ，⑸
其中：Pn =噪聲功率= 3.98*10?21 瓦/Hz 或-174dB/Hz
k=Boltzman 常數，1.38*10?23 joule/oK
T=溫度表示的常溫=290 oK
BW=系統的噪聲功率頻寬（Hz）。
在4MHz、75 Ω、290 oK 時的噪聲功率為-59.1dBm。由噪聲功率得知，信號頻寬降低，系統噪聲功率隨之降低，信號的質量以信號噪聲比表示
（SNR；Signal-to-Noise Ratio），信號強度（單位為dBm）與系統噪聲功
率（單位為dBm）的相減值即為信號噪聲比，數學式為：
匹配因素

頻譜分析儀的主要技術指標有頻率范圍、分辨率、分析譜寬、分析時間、掃頻速度、靈敏度、顯示方式和假響應。
頻率范圍
進行正常工作的頻率區間。現代頻譜儀的頻率范圍能從低于1赫直至300吉赫。
分辨力
在顯示器上能夠區分鄰近的兩條譜線之間頻率間隔的能力，是頻譜分析儀重要的技術指標。分辨力與濾波器型式、波形因數、帶寬、本振穩定度、剩余調頻和邊帶噪聲等因素有關，掃頻式頻譜分析儀的分辨力還與掃描速度有關。分辨帶寬越窄越好。現代頻譜儀在高頻段分辨力為10～100赫。
分析譜寬
又稱頻率跨度。頻譜分析儀在一次測量分析中能顯示的頻率范圍，可等于或小于儀器的頻率范圍，通常是可調的。
分析時間
完成一次頻譜分析所需的時間，它與分析譜寬和分辨力有密切關系。對于實時式頻譜分析儀，分析時間不能小于其窄分辨帶寬的倒數。 
掃頻速度：分析譜寬與分析時間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
顯示微弱信號的能力，受頻譜儀內部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。動態范圍指在顯示器上可同時觀測的信號與弱信號之比。現代頻譜分析儀的動態范圍可達80分貝。
顯示方式
顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。
假響應
顯示器上出現不應有的譜線。這對超外差系統是不可避免的，應設法抑止到小，現代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。

分析時間
完成一次頻譜分析所需的時間，它與分析譜寬和分辨力有密切關系。對于實時式頻譜分析儀，分析時間不能小于其窄分辨帶寬的倒數。
掃頻速度：分析譜寬與分析時間之比，也就是掃頻的本振頻率變化速率。
靈敏度
頻譜分析儀顯示微弱信號的能力，受頻譜儀內部噪聲的限制，通常要求靈敏度越高越好。范圍指在顯示器上可同時觀測的信號與弱信號之比。現代頻譜分析儀的范圍可達80分貝。
顯示方式
頻譜分析儀顯示的幅度與輸入信號幅度之間的關系。通常有線性顯示、平方律顯示和對數顯示三種方式。
假響應
顯示器上出現不應有的譜線。這對超外差系統是不可避免的，應設法抑止到小，現代頻譜分析儀可做到小于-90分貝毫瓦。
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