頻譜分析儀維修與保養簡述

儀器校準頻譜分析儀維修簡稱頻譜儀，是用來顯示頻域信號幅度的儀器，在射頻領域有"射頻萬用表"的美稱。在射頻領域，傳統的萬用表已經不能有效測量信號的幅度，示波器測量頻率很高的信號也比較困難，而這正是頻譜分析儀的強項。

頻譜儀與示波器維修屬于兩種類型的儀器，示波器主要顯示時域信號幅度的變化，而頻譜儀顯示的是頻域信號幅度的變化。對于研究射頻的工程師和愛好者，頻譜儀是工作的好幫手，它可以形象地展示一定頻率范圍內信號的幅度，可以據此發現信號的存在和不同類型信號的特征。隨著科技的發展，頻譜儀也從傳統的模擬線路進化到數字化頻譜儀，被賦予更多的功能，以適應不斷出現的復雜信號。

頻譜分析儀在射頻領域應用非常廣泛。頻譜儀基本的作用就是發現和測量信號的幅度。頻譜儀可以以圖示化的方式顯示設定頻率范圍內的射頻信號，信號越強，頻譜儀顯示的幅度也越大。通過這種特性，頻譜儀被用來搜索和發現一定頻段內的射頻信號，廣泛應用在監測電磁環境、無線電頻譜監測、電子產品電磁兼容測量、無線電發射機發射特性、信號源輸出信號品質、反無線竊聽器等領域。頻譜儀可以測量射頻信號的多種特征參數，包括頻率、選頻功率、帶寬、鄰道功率、調制波形、場強等。在射頻信號的頻率測量方面，雖然頻率計是專業的設備，但遇到時分多址的信號（GSM移動電話、IDEN、TETRA的信號）、跳頻的信號、寬帶的信號，普通頻率計無法準確計數，功率計無法及時測量，而頻譜儀由于基于高速的信號捕捉，則可以有機會測量這些信號。針對這些常見的不穩定信號，很多中高檔頻譜儀還在測量軟件上做了優化，提供專用的自動測量工具。

由于頻譜儀維修具有圖示化射頻信號的能力，頻譜圖可以幫助我們了解信號的特性和類型，有助于終了解信號的調制方式和發射機的類型。在軍事領域，頻譜儀在電子對抗和頻譜監測中被廣泛應用，不同類型的雷達信號、通信電臺信號、應答機信號、"敵我"識別器信號都有各自不同特征的頻譜圖。在民用無線電管理領域，通過頻譜圖，我們可以及時發現非法使用的頻率，這比傳統掃描監聽的效率要高得多。在不明干擾源的定位中，頻譜圖有助于判斷干擾信號的類型，并推斷出產生干擾信號的可能設備，以縮小排查范圍。頻譜儀還是一部很好的場強儀，具有比較大的動態，一些具有自動測量功能的頻譜儀可以方便地讀出目標信號的場強數值，同時可以顯示目標頻率周邊的情況。實際應用中，有很多手持頻譜儀就替代了場強儀。

有的頻譜儀內置跟蹤信號源，或者支持外接跟蹤信號源，頻譜儀與跟蹤信號源配合使用，可以顯示雙端口網絡的頻幅特性，擴展了頻譜儀的用途。該功能類似掃頻儀和標量網絡分析儀的主要功能，比普通老式掃頻儀的精度要高得多，可以應用于濾波器的調校。如果頻譜儀與跟蹤源配合駐波電橋，還能直接圖示化顯示天線的匹配情況，具有天線分析儀的部分功能。

性能與指標

標志頻譜分析儀性能和特性的主要指標有工作頻率范圍、分辨率帶寬、頻率掃寬、動態范圍、掃描速度、端口阻抗、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對幅度精度。

頻譜分析儀的工作頻率范圍是指頻譜儀高工作頻率和低工作頻率，標志著頻譜儀可以顯示頻譜的大范圍。在射頻應用中，用戶往往更關心頻譜儀的高工作頻率，這使其成為用戶關心頻譜儀性能的指標。

隨著2.4GHz和5.8GHz頻段應用的增多，通信信號使用頻率不斷提高，對頻譜儀高工作頻率的要求也不斷提升。早期的常規頻譜儀工作頻率高在1~2GHz,當時看上去已經很高了，而現在的頻譜儀基本上都是從3GHz起步，工作頻率高的可以達到50GHz,很多實驗室都將40GHz的頻譜儀作為標準配置。對于一些頻率很低信號的應用也有對應專用的低頻頻譜分析儀，工作頻率在10mHz~100kHz.

頻譜分析儀的檔次不僅僅取決于工作頻率范圍，信號顯示的品質高低更關系到分辨率、帶寬、頻率掃寬、動態范圍、掃描速度、平均噪聲電平、相位噪聲、絕對幅度精度等指標。分辨率、帶寬與頻譜儀對信號的解析能力有關，對于一些窄帶信號，使用高分辨率更容易展現信號的特征。通常，高檔的頻譜儀分辨率基本可以做到1Hz水平，中檔產品在100Hz~1kHz水平。高動態的頻譜儀有利于信號的顯示，并可以減小信號的失真，特別適合大小信號并存的情況。

頻譜儀的掃描速度與儀器硬件處理性能有關，掃描速度關系到信號顯示的實時性。絕大部分的頻譜儀都屬于掃頻型構架，高掃描速度帶來高刷新率，這對于捕捉偶發的信號更為有利。高速掃描處理能力使得用戶有機會設置、使用更大的掃描帶寬和更精細的分辨率，同時頻譜圖刷新不至于太慢。對于需要檢測微小信號的應用，就需要低噪聲的頻譜儀，這對儀器的放大器電路和頻率合成器以及基準都提出了很高的要求。對于很多小信號的測量，并不是只需加個放大器那么簡單。

電子檢測儀器維修作為附加和擴展功能，硬件上主要有跟蹤發生器、前置放大器、中頻輸出、通信端口。跟蹤發生器主要是用來配合頻譜儀顯示兩端口網絡的頻幅特性，前置放大器主要用來顯示微小信號，多用在EMC/EMI中。在軟件上，主要是授權一些功能的開放和附加測量功能的軟件。

此外，頻譜分析儀還有一個"近親"--"信號分析儀（signal analyzer）".通常，信號分析儀與頻譜儀同宗同源，但具有更高的參數指標，更適合測量特定的復雜信號。

在同等級技術水平下，臺式頻譜儀的性能無疑是好的。目前高性能的頻譜儀和信號分析儀體積和重量雖有改善，但都還是很大，其提供的一流性能主要適合對復雜和瞬時信號進行精密分析和對新型數字信號進行測量。便攜式頻譜儀一般可以視為通用頻譜儀，提供主流的性能，適合常規傳統應用。手持式頻譜儀提供尚可的性能，適合現場的快速檢測和高移動性要求。