現(xiàn)代頻譜分析儀已經(jīng)得到許多綜合利用，從研究開發(fā)到生產(chǎn)制造，到現(xiàn)場維護。新型頻譜分析儀已經(jīng)改名叫信號分析儀，已經(jīng)成為具有重要價值的實驗室儀器，能夠快速觀察大的頻譜寬度，然后迅速移近放大來觀察信號細節(jié)已受到工程師的高度重視。在制造領(lǐng)域，測量速度結(jié)合通過計算機來存取數(shù)據(jù)的能力，可以快速，精確和重復(fù)地完成一些極其復(fù)雜的測量。

有兩種技術(shù)方法可完成信號頻域測量（統(tǒng)稱為頻譜分析）。

1．FFT分析儀 用數(shù)值計算的方法處理一定時間周期的信號，可提供頻率；幅度和相位信息。這種儀器同樣能分析周期和非周期信號。FFT 的特點是速度快；精度高，但其分析頻率帶寬受ADC采樣速率限制，適合分析窄帶寬信號。

2．掃頻式頻譜分析儀可分析穩(wěn)定和周期變化信號，可提供信號幅度和頻率信息，適合于寬頻帶快速掃描測試。

圖1 ?信號的頻域分析技術(shù)

快速傅立葉變換頻譜分析儀

快速傅立葉變換可用來確定時域信號的頻譜。信號必須在時域中被數(shù)字化，然后執(zhí)行FFT算法來求出頻譜。一般FFT分析儀的結(jié)構(gòu)是：輸入信號首先通過一個可變衰減器，以提供不同的測量范圍，然后信號經(jīng)過低通濾波器，除去處于儀器頻率范圍之外的不希望的高頻分量，再對波形進行取樣即模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式后，用微處理器（或其他數(shù)字電路如FPGA,DSP）接收取樣波形，利用FFT計算波形的頻譜，并將結(jié)果記錄和顯示在屏幕上。

FFT分析儀能夠完成多通道濾波器式同樣的功能，但無需使用許多帶通濾波器，它使用數(shù)字信號處理來實現(xiàn)多個獨立濾波器相當?shù)墓δ?。從概念上講，F(xiàn)FT方法是簡單明確的：對信號進行數(shù)字化，再計算頻譜。實際上，為了使測量具有意義，還需要考慮很多因素。

FFT的實質(zhì)是基帶變換，換句話說，F(xiàn)FT的頻率范圍總是從0Hz開始并延伸到某個最高頻率處。這對需要分析較窄頻帶（不是從直流開始）的測量情況可能是一個重大限制。例如，F(xiàn)FT分析儀具有取樣頻率，F(xiàn)FT的頻率范圍是0Hz到128KHz。若N=1024，則頻率分辨力將是，故不能分辨間隔小于250Hz的譜線。

提高頻率分辨力的一種方法是增大時間記錄中的取樣點數(shù)N，這也增大FFT輸出的節(jié)點數(shù)。不過，問題在于，這會增加FFT所要處理的數(shù)組長度，從而增加計算時間。FFT算法的計算時間往往限制了儀器的性能（比如屏幕刷新速度），所以增加FFT的長度往往是可取的。

另一種方法是使用數(shù)字下變頻器，對于帶限信號，進行數(shù)字下變頻，這樣等效降低了采樣速率，可以提高頻率分辨力。ADC的輸出與數(shù)字正弦波相乘，借助數(shù)字混頻使數(shù)字正弦波的頻率降低。再用數(shù)字濾波器進行濾波，數(shù)字濾波器通過利用適當?shù)某檫x因子來形成適當?shù)念l率間隔，這個帶寬可以做得很窄，可以形成窄到1Hz的頻率間隔和頻率分辨力。

圖2 ?在FFT分析儀中利用數(shù)字混頻器可以為頻變分析提供頻帶選擇