一、频谱分析仪(Spectrum Analyzer)
频谱分析仪主要用于测量电信号在频域中的功率分布特性,是分析信号频谱特征的重要仪器。根据内部信号处理结构不同,频谱分析仪可分为**扫描式(Swept-Tuned)和FFT(快速傅里叶变换)**两种类型。
l 扫描式频谱分析仪具有宽频率覆盖范围、低本底噪声(DANL)以及较大的动态范围,广泛应用于射频(RF)与微波领域。
l FFT结构的频谱分析仪由于采样率与频率分辨率的限制,通常适用于低频信号分析,但其优势在于实时分析能力强,能够捕获瞬态信号。
部分现代频谱分析仪(如PSA、ESA等)在传统扫频结构基础上,集成了**FFT处理与矢量信号分析(VSA)**功能,通过高速A/D采样及DSP信号处理,可实现复杂调制信号的幅度、相位及调制质量测量。
此外,当前高端频谱分析仪还可选配多种扩展测试功能,如噪声系数(NF)测试、相位噪声分析、数字调制质量评估等,但这些功能通常以可选项(Options)的形式提供,需要额外配置与授权。
总体而言,频谱分析仪可实现对各种调制信号(如调幅、调频、数字调制等)的频谱观察,评估调制度与调制质量,并可用于测量信号源的相位噪声、检测谐波失真及监测特定频段内的无线信号分布情况。
二、网络分析仪(Network Analyzer)
网络分析仪用于测量器件或网络的传输与反射特性,按测量能力不同分为标量网络分析仪(SNA)与矢量网络分析仪(VNA)。目前主流产品均为矢量型,能够同时测量幅度与相位信息。
矢量网络分析仪内部集成射频信号源和接收机,通过同步扫描频率实现S参数(散射参数)的测量。当信号源输出频率为 f₁ 时,接收端同步测量DUT在该频率下的反射与传输响应,从而计算S11、S21等参数。
需要注意的是,尽管网络分析仪在结构上包含信号源与接收系统,但其功能与频谱分析仪并不等同——标准VNA仅用于线性网络参数的测量。
随着测试需求的拓展,现代VNA已支持频率偏移测量选件(Frequency Offset Mode),可用于混频器等频率转换器件的性能测试;此外,通过非线性选件,也可实现谐波参数测量等高级测试功能。
针对差分器件测试的需求,VNA还发展出多端口(如四端口)结构,可通过S参数矩阵转换实现差分与共模参数分析。需要说明的是,这类四端口VNA生成的信号为“逻辑差分”而非物理差分,主要通过端口间的相位关系实现差分激励。四端口VNA在测试复杂差分网络时具有更高的灵活性与精度,但其成本通常为两端口型号的两倍左右。
三、总结对比
对比项 | 频谱分析仪 | 网络分析仪(VNA) |
主要功能 | 测量信号频谱与功率分布 | 测量器件的传输与反射特性(S参数) |
信号源 | 无(被测信号外部提供) | 内置信号源 |
测量域 | 频域分析 | 频域响应(幅度+相位) |
应用方向 | 信号分析、调制质量、噪声与谐波测试 | 器件/系统特性测试(滤波器、放大器、天线等) |
典型结构 | 扫频型 / FFT型 | 矢量 / 标量 |
扩展功能 | NF、相位噪声、VSA、数字解调 | 频率偏移、非线性、差分S参数 |