关于频谱分析器

频谱分析器是一种在屏幕上显示电子信号的设备。屏幕是按照x轴为频率、y轴为功率安排的，通常以dBm为单位（1mW分贝）。频谱分析器的功能类似于示波器，但是示波器的x轴是时间，y轴是电压。

为什么需要频谱分析器？最好先查看示波器的波形举例，然后给出频谱分析器显示的内容，来回答这个问题。

考虑以下三个信号例子：

1.0 * sin(1,884,955.6t) volts
2.2 * sin(3,141,592.7t) volts
1.75 * sin(2,733,185.6t) volts

上述信号括号内的参数是弧度频率，被称为，由2πf给定。因此，上述信号的频率分别为300Khz、500Khz和435Khz。在本例中，我们将所有这三个信号直接驱动到频谱分析器的50Ω输入端，并使用10MΩ输入阻抗示波器探头来测量频谱分析器输入端的合成电压。示波器上显示的是以下图1中所示的紫色粗曲线：

图 1

蓝色、绿色和红色曲线是上面给出的几种信号的例子，但是它们在真实示波器上并不可见，只有三个信号的叠加总和（即紫色粗曲线）将显示在示波器上。紫色粗曲线没有显示构成它的原始信号证据。观测者不会知道组成紫色曲线各分量信号的频率或振幅。

频谱分析器显示的是与图1中紫色粗曲线相同的信号，如图2所示：

图 2

与图1不同的是，频谱分析器的水平标尺是频率而不是时间。频谱分析器的y轴显示以dBm为单位的功率，而图1显示的是电压。图2清楚地显示了驱动到50Ω负载中时的三个信号的幅度和频率。

频谱分析器的幅度与示波器的关系

图1和图2所示幅度的明显差异可能会造成混淆。为了说明图2中的信号实际上是原始信号的例子，我们将关注第一个信号。信号一的峰值电压为1Vp。如果要计算功率，必须将其转换为均方根值，即：0.707*Vp 或 0.707Vrms。电压被驱动到50Ω负载中（实际上是频谱分析器的输入端）。为了计算该负载消耗的功率，必须对均方根电压进行平方，然后将该平方值除以电阻（50Ω），得出10mW。然后，必须将这个10mW转换为dBm值。为此，首先除以1mW（结果为10），取以10为底的对数（结果为1），再乘以10。这便产生10dBm的结果，恰好是图2在300Khz处显示的结果。

频谱分析器摘要：

显示以dBm（而不是伏特）为单位的幅度
显示幅度与频率（而不是时间）的对比
显示参考50Ω的幅度