一、概述
在实验室和生产线最常用的信号测试仪器是数字示波器，因为人的思维对时间概念比较敏感，每时每刻都与时域事件发生联系，但是信号往往以频率形式出现，用示波器观察最简单的调幅信号也不方便，往往显示载波时看不清楚调制信号。而使用频谱分析仪则不同，屏幕上获得的是三条谱线，即载频和在载频左右的调制频。调制方式越复杂，电子示波器越难以显示，而频谱分析仪的表达能力很强，所以频谱分析仪是名副其实的频域仪器的代表。沟通时间—频率的数字表达方法就是傅里叶变换，它把时间信号分解成正弦和余弦曲线的叠加，完成信号由时间域转换到频率域的过程。
二、频域测试的主要测试方向和仪器
DD整个测试领域可分为数据域测试、频域测试、时域测试、调制域测试和统计域测试。其中，频域测试是指自变量为频率的测试，使用不同的方法在频域内的信号的电压、功率等参数进行测量并显示。
频域测试是从频谱成份和频率响应特性的角度来分析被测信号或系统特征的。这种测试过程是在被测对象处于稳态的情况下进行的，故频域测试又称稳态测试。
DD常见的频域测试有网络分析和信号频谱分析两种。网络分析用于研究一个被测系统的频率响应特性，以便判别该系统的性能。信号的频谱分析用于研究被测信号的频率组成和它的分布，从而可以判断被测信号的性能或态势。典型的频域测试仪器有频谱分析仪、信号分析仪、扫频信号发生器等。
三、频谱分析仪的基本原理
早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机，输入信号与本地振荡信号在混频器变频后，经过一组并联的不同中心频率的带通滤波器，使输入信号显示在一组带通滤波器限定的频率轴上。显然，由于带通滤波器由无源元件构成，频谱分析器整体上显得很笨重，而且频率分辨率不高。既然傅里叶变换可把输入信号分解成分立的频率分量，同样可起着滤波器类似的作用，所以可借助快速傅里叶变换电路代替低通滤波器，使频谱分析仪的构成简化，分辨率更高，测量时间缩短，扫频范围扩大，这就是现代频谱分析仪的优点了。
图1现代频谱分析仪的组成框图
如上图所示，为现代频谱分析仪的组成框图。被测信号经输入衰减之后进入混频电路，在扫描本振信号的作用下，被测信号的各种频率成分被依次混频，然后以固定的中频频率通过中频滤波器，被选择出来进行后续处理。在数字中频处理电路中，被测信号的各个频率分量被量化、正交分解、时—频域变换，最后送入显示器。各功能电路的作用简述如下。
输入衰减：防止送入混频器的信号电平过高，以致产生增益压缩甚至烧毁器件。
混频器：实际工程实现时，通常用3~4级混频来实现混频镜频的抑制、提高滤波性能。
中频滤波器：用于减小噪声带宽，同时实现对各频率分量的分辨。模拟式频谱分析仪的分辨率带宽RBW就是由中频滤波器的组合响应决定的。
DDC(数字下变频)电路：完成①数字混频，实现正交分解，将中频信号向下“搬移”到基带，便于进行FFT分析;②抽取，提高FFT分析的频率分辨率;③低通滤波，防止抽取后事实上的采样频率降低可能引起的频谱混叠。
FFT分析：按照快速傅里叶变换算法进行时-频域转换，得到频谱数据。
四、频谱分析仪与矢量信号分析仪的区别
矢量信号分析仪是在预定频率范围内自动测量电路增益与相位的仪器，它有内部的扫频频率源或可控制的外部信号源。其功能是测量对输入该扫频信号的被测电路的增益与相位，因而它的电路结构与频谱分析仪相似。频谱分析仪需要测量未知的和任意的输入频率，矢量信号分析仪则只测量自身的或受控的已知频率;频谱分析仪只测量输入信号的幅度(标量仪器)，矢量信号分析仪则测量输入信号的幅度和相位(矢量仪器)。由此可见，矢量信号分析仪的电路结构比频谱分析仪复杂，价位也较高。
五、频谱分析仪的主要指标
与频率显示有关的频谱分析仪指标：
频率范围：频谱分析仪能够正常工作的最大频率范围。
扫描宽度：表示频谱分析仪在一次测量(即一次频率扫描)过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。通常根据测试需要自动调节，或手动设置。
频率分辨率：能够将最靠近的两个相邻频谱分量(两条相邻谱线)分辨出来的能力。频率分辨率主要由中频滤波器的带宽和选择性决定，但最小分辨率还受到本振频率稳定度的影响。在FFT分析仪中，频率分辨率取决于实际采样频率和分析点数。
扫描时间：进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间。通常希望扫描时间越短越好，但为了保证测量精度，扫描时间必须适当。与扫描时间相关的因素主要有扫描宽度、分辨率带宽、视频滤波。
相位噪声：反映了频率在极短期内的变化程度，表现为载波的边带。相位噪声由本振频率或相位不稳定引起，本振越稳定，相位噪声就越低;同时它还与分辨率带宽(RBW)有关，RBW缩小10倍，相位噪声电平值减小10dB。通过有效设置频谱分析仪，相噪可以达到最小，但无法消除。
与幅度显示有关的频谱分析仪指标
动态范围：同时可测的最大与最小信号的幅度之比。通常是指从不加衰减时的最佳输入信号电平起，一直到最小可用的信号电平为止的信号幅度变化范围。
灵敏度：灵敏度规定了频谱分析仪在特定的分辨率带宽下、或归一化到1Hz带宽时的本底噪声，常以dBm为单位。灵敏度指标表达的是频谱分析仪在没有输入信号的情况下因噪声而产生的读数，只有高于该读数的输入信号才可能被检测出来。
参考电平：频谱分析仪当前可显示的最大幅度值，即屏幕上顶格横线所代表的幅度值。
六、频谱分析仪现有市场情况
频谱分析仪作为基础测试仪器，在3G以上的市场由美、欧、日企业占领市场，传统上最典型是Agilent、Tektronix、R&S、Advantest等公司。现今中国内陆企业已不甘人后，深圳安泰信相继推出性价比不错的普及型频谱分析仪。北京海洋兴业科技有限公司经过二十年来的电子测试领域经验，相继与安泰信、R&S、Tektronix合作，在高、中、低频谱分析仪全系列产品上为客户服务，努力成为射频仪器普及推广者。
七.小结
频谱分析仪的频率范围最宽，灵敏度高，非常适于通信设备和链路的频率分布测量，一般只能获得输入信号的幅值。矢量信号分析仪频率范围较低，利用FFT的特点能够同时获得幅度和相位的测量。泰克公司生产的实时频谱分析仪具有宽捕获带宽、长内存和固有的相关测量功能，为分析和调试宽带宽RF通信系统提供了理想的工具，可以在高达110MHz的带宽上，以很高的动态范围和低残余EVM进行频谱和矢量测量。所有测量域都是相关的，大大改善了调试能力。