常见的频谱分析仪有扫频式频谱分析仪、实时频谱分析仪和数字式频谱分析仪,其工作原理的关键区别如下:
扫频式频谱分析仪
工作原理:基于超外差原理,本振信号频率在一定范围内扫频,与输入信号混频后,将不同频率的信号变换到中频进行放大和滤波处理,通过窄带滤波器选出特定频率分量,再进行检波和显示,蕞终得到频谱。
特点:可分析较宽频率范围,但不能实时分析,存在分析时间与分辨率的矛盾,适用于对连续稳定信号的频谱分析。
实时频谱分析仪
工作原理:采用多通道并行处理或快速傅里叶变换(FFT)技术,对输入信号进行实时采样和数字化处理,将时域信号快速转换为频域信号进行分析和显示。多通道型是将输入信号通过多个并行的带通滤波器,同时对不同频率段进行分析;FFT 型则是对采样后的数字信号进行 FFT 运算得到频谱。
特点:能够实时捕获和分析信号的频谱变化,适用于分析瞬态、突发信号。但受限于采样速率和 FFT 运算能力,其分析带宽和频率分辨率可能有限。
数字式频谱分析仪
工作原理:先对输入的模拟信号进行高速采样和数字化,然后利用数字信号处理算法在频域对数字信号进行分析。除了 FFT 等基本算法外,还可采用数字滤波、频谱细化等高 级数字信号处理技术,提高频谱分析的精度和分辨率。
特点:具有高精度、高分辨率和灵活的信号处理能力,能通过软件升级实现新的分析功能。不过,它对硬件的运算速度和存储能力要求较高,成本也相对较高。
此外,还有基于模拟滤波技术的模拟式频谱分析仪,它通过一组中 心频率不同的带通滤波器对输入信号进行滤波,选出不同频率分量进行显示。这种类型的频谱分析仪结构简单、实时性好,但频率分辨率和精度相对较低,目前已较少使用。