频谱分析仪（Spectrum Analyzer）是一种用于测量信号频率分量幅度分布的电子测试仪器，它能够将复杂的电信号分解为不同频率的正弦波分量，并以频率为横轴、信号幅度为纵轴的图形化方式显示出来，帮助工程师分析信号的频谱特性。

基本应用原理：

其核心原理是将时域信号转换为频域表示（通过傅里叶变换），主要技术路线分为两类：

1. 扫描超外差式（最常用）

这是传统频谱仪的主流技术，工作原理类似收音机调台：

• 混频与扫描： 输入信号与仪器内部一个可调谐的本地振荡器（LO） 产生的信号进行混频。
• 中频滤波： 混频后产生固定中频（IF）信号，通过一个窄带分辨率带宽（RBW）滤波器，只允许特定频段的信号通过。
• 扫描检测： LO频率自动扫描，使不同频率的输入信号依次通过中频滤波器。检测器测量通过滤波器的信号功率，最终在屏幕上绘制出整个频率范围内的信号幅度分布。
• 关键指标： RBW（分辨率带宽）决定了区分相邻频率信号的能力；动态范围（可同时测量大小信号的能力）受噪声基底和谐波失真限制。

2. 快速傅里叶变换式（FFT）

现代数字频谱仪常用此技术：

• ADC采样： 先对输入信号进行高速模数转换（ADC），得到离散时域采样点。
• 数字处理： 对采样数据执行快速傅里叶变换（FFT），直接将时域数据转换为频域谱线。
• 实时性： 适合分析瞬态或周期性信号，但频率范围受ADC采样率限制，高频信号需先下变频。

核心用途与典型场景：

频谱仪的核心价值是“看到”信号的频率构成，主要应用于：

1. 信号频率与幅度测量： 检测无线通信（如Wi-Fi、5G）中发射信号的载波频率、功率、调制质量。
2. 谐波与失真分析： 识别放大器、振荡器等设备产生的多余谐波（2f, 3f...）和杂散信号。
3. 干扰排查： 定位电路或系统中异常的电磁干扰（EMI）源，例如开关电源噪声或射频串扰。
4. 调制分析： 分析调幅（AM）、调频（FM）、数字调制（QPSK, QAM）信号的频谱特性（占用带宽、邻道泄露）。
5. 频率响应测试： 测量滤波器、放大器等器件的通带、阻带特性。

与示波器的区别：

• 示波器：显示信号随时间的变化（时域），观察波形形状、时序、上升时间。
• 频谱仪：显示信号在不同频率上的强度（频域），揭示隐藏的频率成分和干扰。

⚡ 类比：示波器像看一段音乐波形，频谱仪像看音乐的频谱图（低音/高音分布）。当听到杂音时，频谱仪能帮你找出是哪个“乐器”（频率）出了问题。

掌握频谱分析仪的原理和应用，是电子通信、射频设计、EMC测试等领域的基础技能。