频谱分析仪

50 多年来，频谱分析仪一直是几乎所有形式的无线电和光纤通信的必要分析和测量工具。频谱分析通过量化频率的信号行为，提供释放 5G 无线网络基础设施潜力所需的可见性。

秉承对新兴技术和客户满意度坚定不移的承诺，VIAVI 创建了业界领先的各种价位的射频和光谱分析仪及配件产品组合。坚固耐用的集成频谱分析工具将卓越的精度和功能集从实验室扩展到现场。

什么是频谱分析仪？

频谱分析仪是一种广泛使用的测试设备，用于测量和绘制选定频率范围内的信号功率（振幅）。从最普遍的意义上来说，它是一种测量已知和未知信号的功率和频率的工具。借助范围广泛的频谱分析仪，可以评估广泛的网络和信号行为。还可以将输出信号的频率和带宽与接收到的输入进行比较。 

用频谱分析仪观察到的频谱成分包括主频、谐波、功率、失真和本底噪声。常见应用包括射频 (RF) 信号分析、电子电路设计和测试、音频工程以及光纤网络激活和维护。先进的数字技术使实时频谱分析仪能够捕捉瞬时或难以捉摸的事件。可编程测试程序、频谱记录和直观的触摸屏显示是最新一代手持式频谱分析仪的标志。 

频谱分析仪类型

自 100 多年前第一台扫描调谐分析仪问世以来，技术在不断地逐渐演变。支持快速傅立叶变换 (FFT) 分析仪的数字架构最终实现了真正的实时频谱分析 (RTSA)，在时间上没有采样间隙或“盲点”。现在可用的频谱分析仪的外形因素和类型包括所有可以想到的大小、形状和复杂程度。对于每种特定的应用，VIAVI 都开发了广泛的解决方案，以支持测试、维护和故障排查活动。  

台式频谱分析仪
用于实验室和制造环境的交流供电分析仪通常是为大型设备的标准 19 英寸机架或桌面安装而设计的。台式机型的优势和特点包括更高的计算能力以及模块、端口、旋钮、按钮和显示器有可用的空间。实验室中的全频谱分析仪经常与示波器或其他高端设备一起使用。 

便携式频谱分析仪
随着现场频谱分析仪应用数量的不断增加，便携性和耐用性变得越来越重要。便携式频谱分析仪通常是电池供电或可充电的，重量在 15 磅以下，并针对现场使用进行了优化。紧凑型频谱分析仪通常坚固耐用，包括减少屏幕眩光、防风雨和集成手柄等特性。  

手持式频谱分析仪
一种可以放在手掌中的新型小型频谱分析仪已经成为现实。尽管在内部设计和组件性能方面有所改进，但这些超紧凑型设备通常不需要是高性能工具，因此在功能集、频率范围和精度方面受到限制。手持式频谱分析仪的典型用途包括无线通信干扰跟踪和现场信号定位。 

集成频谱分析仪
笔记本电脑、平板电脑和智能手机功能强大，非常灵活，因此可以轻松地与频谱分析仪配合使用。通过利用笔记本电脑或平板电脑的处理、存储和显示功能，“黑匣子”频谱分析仪测量功能可专注于优化精度、带宽和范围。这种多功能性标志着新一代分析仪的出现，该设备的连接性可用于软件升级、报告和存储。 

VIAVI 的频谱分析仪使用案例 

随着工具变得更加多功能和紧凑，利用最佳频谱分析仪技术的应用不断增加。在实验室和生产环境中，它们可用于设计、表征和测试产生射频、光学或声波（或对射频、光学或声波敏感）的任何产品。通过物联网 (IoT)，几乎任何设备都增加了无线功能，现场测试的应用是无限的。 

• 光谱分析：由于光具有固有的频率和强度，光谱分析仪是研究众多光源的光谱和功率的完美工具。电信行业中的光网络是由频谱分析能力实现和支持的。包括密集波分复用 (DWDM) 和可重构光分插复用器 (ROADM) 在内的光传输技术依赖于必须验证的波形精度和完整性。  
  • 制造测试实践已发展到适用于各种光学组件和系统。通用工具用于设计、测试和制造无源元件、光源激光器和放大器。高分辨率光谱分析 (OSA) 测试模块可对调制 DWDM 传输系统和复杂光源等产品的精细波长特征进行量化和诊断。  
  • 随着 DWDM、C 波段传输和以前仅在高速城域/长距离光纤部署中出现的紧密信道间隔进入接入网络，OSA 的现场测试应用不断扩大。在每通道高达 800 Gb/秒的速度下，光信噪比 (OSNR) 对于服务提供商、承包商和网络设备制造商 (NEM) 来说是一项非常有价值的测试指标，可用于同时评估所有光通道的性能或解决实时网络问题。      
• 射频频谱分析：Wi-Fi 使用的增加和 5G 的推出凸显了对射频 (RF) 领域最先进技术的需求。随着电信网络的扩展，频谱分析仪被用于评估无线传输和干扰的频率利用率、干扰和准确度。  
  • 基站发射塔安装是射频频谱分析的经典现场应用。5G NR 技术通过利用毫米波中 26GHz 以上的高频带，将蜂窝带入了未知领域。诸如时分双工 (TDD) 等尖端 5G 传输模式需要持续频谱分析功能来进行表征和故障排查。一体化基站安装和维护测试工具将空中频谱分析与干扰测试、光纤验证和天线测试功能相结合。  
  • 在医院附近以及设有 MRI 成像系统等射频敏感设备的场所，对许多电子设备都要求射频屏蔽。电磁兼容性 (EMC) 与影响现有有线和无线通信的有害辐射有关。专用的电缆频谱分析仪或仪表可以检测泄漏信号（出口）和泄漏到有线电缆网络的信号（入口）。 
  • WiFi 应用在数量和复杂性上持续增长。从 2.4 GHz 到 60 GHz 的拥挤 WiFi 频段受到干扰、信道重叠和容量问题的挑战。频谱分析的强大功能可用于实时评估信号强度、信道利用率和射频干扰。这些有用的指标可帮助运营商优化其 WiFi 负载和性能。 

频谱分析仪基础知识和常见问题 

• 频谱分析仪测量什么？ 
  频谱分析仪测量给定频谱范围内信号输入的幅度（功率）与频率（波长）的关系。频谱分析仪的工作原理通过提供信号的频域与时域的可见性，将这些设备与示波器区分开来。它们还提供了有关信噪比 (SNR)、相位和调制行为的详细信息。  
• 基本功能是什么？ 
  学习如何使用频谱分析仪在概念上类似于使用基本的无线电接收器。通过添加升级的混频器、振荡器和信号强度图形显示，频谱分析仪将无线电波信号转换为可量化的可视化格式。多年来，技术不断发展和改进，以支持更多的行业和应用。尽管有了这些进步，但基本的功能和显示仍然是相似的。   
• 您如何使用频谱分析仪？ 
  从最早的型号开始，用法变化很小。一旦设备通电并选择了输入，基本设置就包括振幅（y 轴）的中心频率、跨度宽度和参考电平。分辨率带宽 (RBW)、视频带宽 (VBW) 和扫频时间设置用于控制测量精度和屏幕上的最终图像。 
• 基本特性 
  频谱分析仪解决方案的基本功能控制测量参数，并确定如何分析数据并将其呈现给用户。数字技术和云连接继续支持更多样、更有用的功能。在给定的应用中简单地询问“频谱分析仪是用来做什么的？” 是整理大量可用产品和功能列表的好方法。 
  • 常见功能：首批商用频谱分析仪已经具备了诸如跨度可调、频率标记和扫频时间设置等实用功能。对几乎任何类型的应用都有帮助的附加功能包括噪声标记、峰值搜索、跟踪发生器和用于多通道分析的附加输入端口。 
  • 先进的功能包括射频频谱分析仪的解调器，允许用户“监听”正在分析的信号。频谱屏蔽和可编程相位噪声分析简化了设置，并使测试程序标准化。高级功能集还包括持续光谱分析、干扰分析和软件支持的功能，例如触屏显示器、图像捕捉和检索、测试过程自动化 (TPA) 和云连接。 
• 网络分析仪与频谱分析仪相比有什么不同？ 
  虽然两者都广泛应用于电子和射频行业，但它们之间存在着关键的区别。频谱分析仪测量无线电波或光波的行为和变化，而网络分析仪用于表征预配置射频电路中晶体管、滤波器和混频器等元件的响应。这种类型的网络分析仪在形式和功能上也不同于用于捕获、存储和分析计算机网络数据包数据的强大的网络监控和数据分析解决方案。  
• 频谱分析仪是如何演变的？ 
  自从 James Maxwell 让我们第一次看到无线电波的无限潜力以来的 150 年里，频谱分析仪已经成为电子、射频、音频和光学领域的重要工具。过去十年中，新特性和功能的激增与 20 世纪中期经历的进步不相上下，当时基于 FFT 的模型导致了模拟扫频与实时频谱分析仪的区别。自动化工作流、高清晰度彩色图形以及紧凑型设备中的多功能使频谱分析仪进入了性能和成功的新纪元。  
  
  VIAVI 的射频和光谱分析仪产品组合就是这一发展的例证，并且加速了这一进程。坚固耐用、支持 5G 的便携式频谱分析仪和专为每个屏蔽、WiFi 和光学系统应用打造的解决方案充分释放了当今技术的潜力，并将不可见的干扰和性能数据变得可见。