频谱仪按其原理可分为模拟式频谱分析仪及数字式频谱分析仪两大类。模拟式频谱分析仪是以模拟滤波器为基础制成的，而数字频讲仪是以数字滤波器和快速傅立叶变换为基础而制成的。
1、模拟式频谱分析仪
模拟式频谱分析仪如图8-2所示。它由选频滤波器、检波器和显示器组成，其中选频滤波器选出所要观察分析的频率信号，检波器将该频率分岔变为直流信号，然后由显示器将该直流信号的幅度显示出来。
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根据滤波器的不同形式，模拟式频谱分析仪有以下几种。
1.顺序滤波式频谱仪
其原理框图如图8-3所示。
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被测信号经前置放大器进行幅度放大后进入一组窄带滤波器，滤波器的中心频率分别为f01
2.并行滤波式频谱仪
并行滤波式频谱仪分析仪原理框图如图8-4所示。
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被测信号经前置放大器进行幅度放大后进入一组窄带滤波器，这些滤波器的通频带应尽量窄，并且彼此邻接，覆盖了所要检测的频带。由于各个滤波器后均有检波器，检波输出同时接入Y偏置板，X偏置板接入锯齿波扫描电压，适当调整锯齿波扫描频率，即可观察到被测信号频谱图，这样即可实现对信号各频率成分的实时分析。
3.扫描滤波式频谱分析仪
上述两种频谱分析方法的缺点是需要大量的滤波器，使得仪器相当庞大。为了使用方便，采用中心频率可调的滤波器来代替大量中心频率固定的滤波器。图8-5为中心频率可调的扫描滤波式频谱仪方框图。被选信号首先加至可调谐窄带滤波器，其中心频率自动反复在信号频谱范围内扫描。由此依次选出的被测信号各频谱分量经检波和视频放大后，加至显示器垂直偏转电路。而显示器水平轴的扫描信号与可调谐滤波器中心频率的电调信号取自同一扫描产生器，这样水平轴的位置就表示频率。扫描滤波法分析仪的优点是结构简单，价格低廉。由于没有混频电路，因而省去了抑制假信号的问题。这种频谱分析仪的缺点是灵敏度低，一般为-50dB，且分辨力差。由于它受到滤波器中心频率调节范围的限制，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。滤波器中心频率的调节速度不能太高，以免对过渡特性产生严重影响，和顺序滤波法一样，它也是一种非实时滤波法。
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4.扫频外差式频谱仪
扫频外差式频谱仪是采用超外差的方式选出所需频率分量.这种方法的特点是中频固定，只要改变本机振荡器频率便能达到选频的目的，从而可以省去大量的选频滤波器。扫频外差式频谱仪和其他超外差接收机原理相似，由本机振荡器的振荡信号与输入信号混频产生中频，所不同的是扫频振荡器作为本机振荡器，由频率在一定范围内变化的扫频信号与输入的被测信号进行混频。其原理框图如图8-6所示。
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扫频振荡器的振荡频率受扫描发生器产生的锯齿波水平扫描电压的调制，在一定频率范围内扫动，与输入的被测信号中的各个频率分量在混频器中产生差值，依次落入窄带滤波器的通频带内，被固定中频的滤波器顺序选出，也就相当于选取了一系列被测信号频率分量。被测信号在一定频率范围内有一个频率分量就有一个中频输出，经检波器检波加至示波管的Y轴偏转板，则屏幕上光点的垂直偏移即为该频率分量的幅度。同时加到示波管水平X轴偏转板的锯齿波扫描电压就是本机扫频振荡器调制电压，则水平轴等效变换成频率轴，屏幕上显示出输入信号的频谱图。
由于窄带滤波器具有一定的带宽，频谱仪实际所显示的谱线并非理想的直线，而是一个个窄带滤波器的动态幅频特性曲线图形。由于本机扫频振荡器的输出是连续调谐的扫频信号，故被分析的频谱是逐个地被顺序采样，因此扫频外差式频谱仪不能实时地检测和显示信号。正是由于这一原因，被测信号之间的时间和相位关系就被遗漏了，即这种频谱仪只能提供幅度谱，而不能提供相位谱。但由于扫频外差式频谱仪具有较高的灵敏度，而且引入频率合成以及计算机等新技术，使其性能不断提高，所以在现代频谱仪中仍占有重要地位。
实际的频谱仪组成要复杂一些，其原理框图如图8-7所示。
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为了提高灵敏度和频率分辨力，一般都采用多次变颇，在几个中频频率上进行电压放大。而将扫频振荡器设皿在最后一级变频器中时可完成窄带扫频，将扫频振荡器设置在首级变频器中时可完成宽带扫频。并采用输入衰减器以便直接读出频率值;检波后采用对数放大器扩大信号的动态范围;采用显像管结构以加大显示屏幕等。
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