传统上一般将频谱仪分为三类:扫频式频谱仪,矢量信号分析仪和实时频谱分析仪。实时频谱分析仪是随着现代
FPGA技术发展起来的一种新式频谱分析仪,与传统频谱仪相比,它的最大特点在于在信号处理过程中能够完全利用所采集的时域采样点,从而实现无缝的频谱测量及触发。由于实时频谱仪具备无缝处理能力,使得它在频谱监测,研发诊断以及雷达系统设计中有着广泛的应用。
实时频谱分析仪普遍采用
快速傅里叶变换(FFT)来实现频谱测量。FFT技术并不是实时频谱仪的专利,其在传统的扫频式频谱仪上亦有所应用。但是实时频谱仪所采用的FFT技术与之相比有着许多不同之处,同时其测量方式和显示结果也有所不同:
当前的实时频谱仪部分是专用的仪表,部分可通过传统的频谱仪升级实现。实时频谱仪和传统频谱仪有共同的指标,例如频率,分析带宽,动态范围等;同时也有自己独特的指标,例如FFT速度,最短截获时间等,其主要指标包含:
分析带宽:频谱仪能够同时分析的最大信号频率范围,一般取决于其中频ADC的带宽最高,随着微电子技术的发展,现在频谱仪的分析带宽已经从最初的几十MHz增加到一百MHz以上。对于实时频谱仪而言,分析带宽越宽,其ADC的采样率越高,实时FFT计算的要求也越高。
无杂散动态范围(SFDR):衡量频谱仪同时观察大小信号的能力,该参数一般取决于频谱仪的底噪,ADC位数等。
100%截获信号持续时间:实时频谱仪虽然适合观察瞬态信号,但是对信号的持续时间也有特定要求,高于一定持续时间的信号能够被100%地准确测量到;低于该时间的信号可能会被捕获,但是幅度精度不能保证。
实时频谱分析仪能够在实时分析带宽之内无缝地进行FFT计算和频谱触发,因此十分有利于瞬态信号的捕获和分析,在频谱监测,雷达系统设计,跳频电台测试,振荡器研发等领域有着广泛的应用。以下是几种典型应用场景下的测试效果: