頻譜分析儀是進(jìn)行噪聲測量的功能強(qiáng)大的工具。一般說來，頻譜分析儀能夠顯示功率（或電壓）與頻率之間的關(guān)系，其與噪聲譜密度曲線相類似。實(shí)際上，一些頻譜分析儀具有特殊的運(yùn)行模式，這種運(yùn)行模式使測量結(jié)果以頻譜密度單位（即 nV/rt-Hz）的形式，直接顯示出來。在其他情況下，測量結(jié)果必須乘以一個(gè)校正系數(shù)，從而將相關(guān)計(jì)量單位轉(zhuǎn)化成頻譜密度單位。

頻譜分析儀和示波器一樣，既有數(shù)字型的，也有模擬型的。模擬頻譜分析儀生成頻譜曲線的一種方法是：掃描各種頻率下的帶通濾波器，同時(shí)標(biāo)繪出濾波器的測量輸出值。另一種方法是運(yùn)用超外差接收技術(shù)，該技術(shù)在各種頻率下完成對(duì)本地振蕩器的掃描。然而，數(shù)字頻譜分析儀則采用快速傅里葉變換來產(chǎn)生頻譜（常常與超外差接收技術(shù)配合使用）。

雖然所使用的頻譜分析儀型號(hào)各異，但是一些主要參數(shù)仍需予以考慮。起始和終止頻率表明了帶通濾波器被掃描的頻率范圍。分辨率帶寬是帶通濾波器在頻率范圍內(nèi)被掃描的寬度。降低分辨率帶寬，則能提升頻譜分析儀處理在離散頻率時(shí)信號(hào)的能力，同時(shí)，將延長掃描時(shí)間。圖 1.1說明了掃描濾波器的運(yùn)行情況，圖 1.2 和圖 1.3 顯示了同一頻譜分析儀采用不同分辨率帶寬時(shí)，所得出的兩種測量結(jié)果。在圖 1.2中，由于分辨率帶寬被設(shè)置得非常小，從而使離散頻率分量（即 150 Hz）得到了妥善處理。另一方面，在圖 1.3 中，由于分辨率帶寬被設(shè)置得非常大，使離散頻率分量（即 1200 Hz）未能得到妥善處理。

圖1.1：頻譜分析儀運(yùn)行情況

圖1.2：針對(duì)高分辨率信號(hào)選擇的分辨率帶寬

圖1.3：針對(duì)低分辨率信號(hào)選擇的分辨率帶寬

在圖 1.2 和圖 1.3 中，頻譜的大小以分貝毫瓦 (dBm) 為單位表示，這是頻譜分析儀常用的測量單位。一分貝毫瓦是指相對(duì)于一毫瓦，用分貝來計(jì)量的功率比值。就本例中的頻譜分析儀而言，分貝毫瓦的測量也要事先假設(shè)輸入阻抗為 50 歐姆。對(duì)大多數(shù)的頻譜分析儀而言，當(dāng)輸入阻抗選擇為 1M 歐姆時(shí)，情況也是如此。圖 1.4列出了將分貝毫瓦轉(zhuǎn)化為電壓有效值所采用公式的推導(dǎo)過程。在圖 1.5中，該公式用于計(jì)算在圖 1.2 – 1.3 中列出的測量結(jié)果 —— –10 dBm信號(hào)的電壓有效值。

從圖 5.13 – 5.14 中，我們可以看出，當(dāng)分辨率帶寬降低時(shí)，固有噪聲則從 –87 dBm 增加到 –80 dBm。另一方面，當(dāng)分辨率帶寬發(fā)生改變時(shí)，頻率處于 67 kHz 和 72 kHz 時(shí)的信號(hào)幅度并未發(fā)生改變。固有噪聲之所以受分辨率帶寬的影響，是因?yàn)槠錇闊嵩肼?，因此，帶寬的提高也增加了熱噪聲總量。另外，由于信?hào)波形為正弦波曲線，而且不管帶寬如何變化，帶通濾波器內(nèi)部的振幅都會(huì)保持恒定，因此，頻率處于 67 kHz 和 72 kHz 時(shí)的信號(hào)幅度并不會(huì)受分辨率帶寬的影響。因?yàn)槲覀儽仨毲宄陬l譜密度計(jì)算中不應(yīng)該包含離散信號(hào)，所以，有關(guān)噪聲分析方面的特性應(yīng)引起我們足夠的重視。比如，當(dāng)測量運(yùn)算放大器的噪聲頻譜密度時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)頻率在 60 Hz（功率上升線）時(shí)出現(xiàn)的一個(gè)離散信號(hào)。因?yàn)檫@個(gè) 60 Hz 的信號(hào)并非頻譜密度，而是一個(gè)離散信號(hào)，所以它并未包含在功率噪聲頻譜密度曲線中。

圖1.4：將分貝毫瓦轉(zhuǎn)化為電壓有效值

圖1.5：將分貝毫瓦轉(zhuǎn)化為電壓有效值

一些頻譜分析儀同噪聲頻譜密度一樣，可以 nV/rt-Hz 為單位顯示頻譜幅度。但是，如果不具備這種功能，我們可以用頻譜幅度除以分辨率噪聲帶寬的平方根來計(jì)算頻譜密度。需要說明的是，通常我們需要一個(gè)換算系數(shù)，將分辨率帶寬轉(zhuǎn)化成分辨率噪聲帶寬。圖 1.6給出了將分貝毫瓦頻譜轉(zhuǎn)化成頻譜密度的方程式。圖 1.6還給出了將分辨率帶寬轉(zhuǎn)化成噪聲帶寬所需的換算系數(shù)表。圖 1.7 顯示了將示例頻譜分析儀中的頻譜轉(zhuǎn)化為頻譜密度的實(shí)例。

圖1.6：將 dBm 轉(zhuǎn)化為頻譜密度的方程式

圖1.7：將 dBm 轉(zhuǎn)化為頻譜密度的方程式

圖1.8：頻譜分析儀測量結(jié)果向頻譜密度轉(zhuǎn)化的實(shí)例

另外，大多數(shù)頻譜分析儀都具有計(jì)算平均值的功能。這一功能消除了測量波動(dòng)的影響，因此，測量結(jié)果的重復(fù)性更高。平均值的數(shù)量由頻譜分析儀的前置面板輸入（通常從 1 至 100）。圖 1.9 – 1.11顯示了采用不同的平均值水平，測量得出的同一信號(hào)。

圖 1.9 關(guān)閉平均值功能時(shí)的頻譜分析儀

圖1.10 平均值 = 2 時(shí)的頻譜分析儀

圖1.11 平均值 = 49 時(shí)的頻譜分析儀

當(dāng)使用（或選擇）頻譜分析儀時(shí)，我們需要考慮的主要技術(shù)規(guī)范就是固有噪聲和帶寬。圖1.12 中的表格列出了兩款不同頻譜分析儀的部分技術(shù)規(guī)范。

圖1.12：兩款不同頻譜分析儀的技術(shù)規(guī)范比較