頻譜分析儀是研究電信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號(hào)失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號(hào)參數(shù)的測(cè)量，可用以測(cè)量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)，是一種多用途的電子測(cè)量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。現(xiàn)代
頻譜分析儀能以模擬方式或數(shù)字方式顯示分析結(jié)果，能分析1赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號(hào)。儀器內(nèi)部若采用數(shù)字電路和微處理器，具有存儲(chǔ)和運(yùn)算功能；配置標(biāo)準(zhǔn)接口，就容易構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
在實(shí)驗(yàn)室和車間常用的信號(hào)測(cè)試儀器是電子示波器。人的思維對(duì)時(shí)間概念比較敏感，每時(shí)每刻都與時(shí)域事件發(fā)生聯(lián)系，但是信號(hào)往往以頻率形式出現(xiàn)，用示波器觀察簡(jiǎn)單的調(diào)幅載波信號(hào)也不方便，往往顯示載波時(shí)看不清調(diào)制儀，屏幕上獲得的是三條譜線，即載頻和在載頻左右的調(diào)制頻。調(diào)制方式越復(fù)雜，電子示波器越難顯示，頻譜分析器的表達(dá)能力強(qiáng)，頻譜分析儀是名副其實(shí)的頻域儀器的代表。溝通時(shí)間一頻率的數(shù)字表達(dá)方法就是傅里葉變換，它把時(shí)間信號(hào)分解成正弦和余弦曲線的疊加，完成信號(hào)由時(shí)間域轉(zhuǎn)換到頻率域的過程。
早期的頻譜分析儀實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)掃頻接收機(jī)，輸入信號(hào)與本地振蕩信號(hào)在混頻器變頻后，經(jīng)過一組并聯(lián)的不同中心頻率的帶通濾波器，使輸入信號(hào)顯示在一組帶通濾波器限定的頻率軸上。顯然，由于帶通濾波器由無源元件構(gòu)成，頻譜分析器整體上顯得很笨重，而且頻率分辨率不高。既然傅里葉變換可把輸入信號(hào)分解成分立的頻率分量，同樣可起著濾波器類似的作用，借助快速傅里葉變換電路代替低通濾波器，使頻譜分析儀的構(gòu)成簡(jiǎn)化，分辨率增高，測(cè)量時(shí)間縮短，掃頻范圍擴(kuò)大，這就是現(xiàn)代頻譜分析儀的優(yōu)點(diǎn)了。
矢量信號(hào)分析儀是在預(yù)定頻率范圍內(nèi)自動(dòng)測(cè)量電路增益與相應(yīng)的儀器，它有內(nèi)部的掃頻頻率源或可控制的外部信號(hào)源。其功能是測(cè)量對(duì)輸入該掃頻信號(hào)的被測(cè)電路的增益與相位，因而它的電路結(jié)構(gòu)與頻譜分析儀相似。頻譜分析儀需要測(cè)量未知的和任意的輸入頻率，矢量信號(hào)分析儀則只測(cè)量自身的或受控的已知頻率；頻譜分析儀只測(cè)量輸入信號(hào)的幅度（標(biāo)量儀器），矢量信號(hào)分析儀則測(cè)量輸入信號(hào)的幅度和相位（矢量儀器）。由此可見，矢量信號(hào)分析儀的電路結(jié)構(gòu)比頻譜分析儀復(fù)雜，價(jià)位也較高?，F(xiàn)代的矢量信號(hào)分析儀也采用快速傅里葉變換，以下介紹它們的異同。
頻譜分析儀和FFT頻譜分析儀
傳統(tǒng)的頻譜分析儀的電路是在一定帶寬內(nèi)可調(diào)諧的接收機(jī)，輸入信號(hào)經(jīng)下變頻后由低通濾器輸出，濾波輸出作為垂直分量，頻率作為水平分量，在示波器屏幕上繪出坐標(biāo)圖，就是輸入信號(hào)的頻譜圖。由于變頻器可以達(dá)到很寬的頻率，例如30HZ- 30GHZ，與外部混頻器配合，可擴(kuò)展到100GHz以上，頻譜分析儀是頻率覆蓋寬的測(cè)量儀器之一。無論測(cè)量連續(xù)信號(hào)或調(diào)制信號(hào)，頻譜分析器都是很理想的測(cè)量工具。
但是，傳統(tǒng)的頻譜分析儀也有明顯的缺點(diǎn)。首先，它只適于測(cè)量穩(wěn)態(tài)信號(hào)，不適宜測(cè)量瞬態(tài)事件；第二，它只能測(cè)量頻率的幅度，缺少相位信息，因此屬于標(biāo)量儀器而不是矢量儀器；第三，它需要多種低頻帶通濾波器，獲得的測(cè)量結(jié)果要花費(fèi)較長的時(shí)間，因此被視為非實(shí)時(shí)儀器。
既然通過傅里葉運(yùn)算可以將被測(cè)信號(hào)分解成分立的頻率分量，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果，出現(xiàn)基于快速傅里葉變換（FFT）的頻譜分析儀。這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)輸入信號(hào)取樣，再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖。據(jù)此可知，這種頻譜分析儀亦稱為實(shí)時(shí)頻譜分析儀，它的頻率范圍受到ADC采集速率和FFT運(yùn)算速度的限制。
