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頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是一種多用途的電子測量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。儀器內部若采用數字電路和微處理器，具有存儲和運算功能；配置標準接口，就容易構成自動測試系統。
頻譜分析系統主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；即時頻譜分析儀（Real-Time Spectrum Analyzer）與掃描調諧頻譜分析儀（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器（Detector)，再經由同步的多工掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上進行顯示，其優點是能顯示周期性雜散波（Periodic Random Waves）的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數目與的多工交換時間（Switching Time).常用的頻譜分析儀是掃描調諧頻譜分析儀，其基本結構類似超外差式，工作原理是輸入信號經衰減器直接外加到混波器，可調變的本地振蕩器經與CRT同步的掃描產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率，經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號（IF）再放大，濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系。較低的RBW固然有助於不同頻率信號的分辨與量測，低的RBW將濾除較高頻率的信號成份，導致信號顯示時產生失真，失真值與設定的RBW密切相關，較高的RBW固然有助於寬頻帶信號的偵測，將增加雜訊底層值（Noise Floor），降低量測靈敏度，對於偵測低強度的信號易產生阻礙，因此適當的RBW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
一般維修者不使用，一是他的價格較高，二是操作較為復雜。需要配合信號發生器。但使用起來很方便的可以查找故障。

頻譜分析是觀察和測量信號幅度和信號失真的一種快速方法，其顯示結果可以直觀反映出輸入信號的傅立葉變換的幅度。信號頻域分析的測量范圍極其寬廣，超過140dB，這使得頻譜分析儀成為適合現代通信和微波領域的多用途儀器。頻譜分析實質上是考察給定信號源，天線，或信號分配系統的幅度與頻率的關系，這種分析能給出有關信號的重要信息，如穩定度，失真，幅度以及調制的類型和質量。利用這些信息，可以進行電路或系統的調試，以提率或驗證在所需要的信息發射和不需要的信號發射方面是否符合不斷涌現的各種規章條例。
現代頻譜分析儀已經得到許多綜合利用，從研究開發到生產制造，到現場維護。新型頻譜分析儀已經改名叫信號分析儀，已經成為具有重要價值的實驗室儀器，能夠快速觀察大的頻譜寬度，然后迅速移近放大來觀察信號細節已受到的高度重視。在制造領域，測量速度結合通過計算機來存取數據的能力，可以快速，和重復地完成一些極其復雜的測量。
有兩種技術方法可完成信號頻域測量（統稱為頻譜分析）。
1．FFT分析儀用數值計算的方法處理一定時間周期的信號，可提供頻率；幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT的特點是速度快；精度高，但其分析頻率帶寬受ADC采樣速率限制，適合分析窄帶寬信號。
2．掃頻式頻譜分析儀可分析穩定和周期變化信號，可提供信號幅度和頻率信息，適合于寬頻帶快速掃描測試。
FFT分析儀能夠完成多通道濾波器式同樣的功能，但無需使用許多帶通濾波器，它使用數字信號處理來實現多個立濾波器相當的功能。從概念上講，FFT方法是簡單明確的：對信號進行數字化，再計算頻譜。實際上，為了使測量具有意義，還需要考慮很多因素。
FFT的實質是基帶變換，換句話說，FFT的頻率范圍總是從0Hz開始并延伸到某個頻率處。這對需要分析較窄頻帶（不是從直流開始）的測量情況可能是一個重大限制。例如，FFT分析儀具有取樣頻率，FFT的頻率范圍是0Hz到128KHz。若N=1024，則頻率分辨力將是，故不能分辨間隔小于250Hz的譜線。
提高頻率分辨力的一種方法是時間記錄中的取樣點數N，這也FFT輸出的節點數。不過，問題在于，這會增加FFT所要處理的數組長度，從而增加計算時間。FFT算法的計算時間往往限制了儀器的性能（比如屏幕刷新速度），所以增加FFT的長度往往是可取的。
另一種方法是使用數字下變頻器，對于帶限信號，進行數字下變頻，這樣等效降低了采樣速率，可以提高頻率分辨力。ADC的輸出與數字正弦波相乘，借助數字混頻使數字正弦波的頻率降低。

頻譜分析儀具有寬頻帶、高分辨率、高靈敏度、大動態范圍、高精度、低相噪、快速測量等特點，采用了全數字中頻處理、全自動頻譜識別與實時校準、寬帶微波毫米波集成等多項創新技術，性能優異，環境適應性強。由于采用了模塊化、標準化的設計思想，一方面使可生產性、可調試性、可維修性以及可靠性有較大幅度提高，另一方面增強了各個功能模塊的互換性，通過軟硬件功能模塊的組合，可形成系列化產品，并且便于后續功能升級和擴展。
可對調制信號、諧波失真、三階交調、激勵響應、脈沖射頻信號、相位噪聲等多種類型的信號進行頻率、功率、帶寬、調制等參數測量分析。可應用于通信、、導航、頻譜管理、信號監測、信息安全等測試領域，可用于電子元器件、部件和設備的科研、生產、測試、試驗以及計量等。
頻譜分析儀全面采用正向設計，擁有完全自主產權，多項關鍵技術均屬國內首創，是41所推出的全新一代高性能微波毫米波頻譜分析儀，也是當前國產較高性能的頻譜分析儀，綜合性能達到目前國際水平。
主要特點：
◆高性能
?載波1GHz頻偏1kHz時，-108dBc/Hz的典型相噪
?頻率計數分辨率可達0.001Hz
?可達-152dBm的典型顯示平均噪聲電平
?+7dBm的典型1dB增益壓縮
?+17dBm的典型TOI
?全數字中頻設計，減小了中頻誤差
◆靈活性
?可以使用數字分辨率帶寬濾波器的連續掃頻測量或使用FFT兩種方式進行測量，可靈活優化測量速度和靈敏度
?160檔數字分辨率帶寬設置，可實現掃寬和分辨率帶寬的**組合，優化測量結果
?2dB步進衰減器，優化失真測量動態范圍
?提供中頻、視頻、掃描、觸發等多種輸出接口，方便用戶后續分析
?采用嵌入式計算機及多任務操作系統，方便對測量結果的存儲、打印及數據共享
?支持GPIB、USB、LAN、串口等功能接口，方便組建自動測試系統
?系列化產品、多種選件配置方式，可滿足不同用戶的需求
◆人機界面
?中、英文雙語操作界面，內嵌使用說明和聯機幫助信息
?8.4英寸高亮度、高分辨率液晶顯示器，170度視角
◆適應性
?采用自動校準技術，環境適應能力強
?電源能夠自動適應110V/220V兩種電網體系
極低的顯示平均噪聲電平
集成化微波部件設計以及數字中頻技術的應用，使4036擁有強大的測試微弱信號的能力。
■-152dBm的典型平均噪聲電平，1GHz。選通前置放大器優于-160dBm。
■-155dBm的典型平均噪聲電平，5GHz。
■-134dBm的典型平均噪聲電平，40GHz。
大動態范圍
全新的電路設計，采用三階截獲點(TOI)高的器件，優異的顯示平均噪聲電平，小2dB步進的衰減器設置，內置可選低噪聲前置放大器，160檔的分辨率帶寬精細設置(10%步進)，保證4036具有業內寬可用動態范圍進行精細調諧測量。
■2dB步進衰減器，優化失真測量動態范圍
■+17dBm的典型TOI
優異的相位噪聲
采用低相噪合成本振技術，相位噪聲比以往403X系列改善了近10dB。

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。
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