頻譜分析儀是射頻微波設(shè)計(jì)和測試工作中的常用儀器，它能夠幫助電子工程師完成頻譜觀測、功率測量以及復(fù)雜信號(hào)解調(diào)分析等工作。傳統(tǒng)上一般將頻譜儀分為三類：掃頻式頻譜儀，矢量信號(hào)分析儀和實(shí)時(shí)頻譜分析儀。實(shí)時(shí)頻譜分析儀是隨著現(xiàn)代FPGA技術(shù)發(fā)展起來的一種新式頻譜分析儀，與傳統(tǒng)頻譜儀相比，它的最大特點(diǎn)在于在信號(hào)處理過程中能夠完全利用所采集的時(shí)域采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)無縫的頻譜測量及觸發(fā)。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具備無縫處理能力，使得它在頻譜監(jiān)測，研發(fā)診斷以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。

圖1.實(shí)時(shí)頻譜分析儀

實(shí)時(shí)頻譜分析儀的特性

實(shí)時(shí)頻譜分析儀普遍采用快速傅里葉變換（FFT）來實(shí)現(xiàn)頻譜測量。FFT技術(shù)并不是實(shí)時(shí)頻譜儀的專利，其在傳統(tǒng)的掃頻式頻譜儀上亦有所應(yīng)用。但是實(shí)時(shí)頻譜儀所采用的FFT技術(shù)與之相比具備以下特性：

• - 高速測量：頻譜儀分析儀的信號(hào)處理過程主要包括兩步，即數(shù)據(jù)采樣和信號(hào)處理。實(shí)時(shí)頻譜儀為了保證信號(hào)不丟失，其信號(hào)處理速度需要高于采樣速度?，F(xiàn)在市場上的實(shí)時(shí)頻譜儀的FFT處理速度最高能夠達(dá)到292,969次/秒。
• -恒定的處理速度：為了保證信號(hào)處理的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)頻譜儀的處理速度必須保持很定。傳統(tǒng)頻譜儀的FFT計(jì)算在CPU中進(jìn)行，容易受到計(jì)算機(jī)中其它程序和任務(wù)的干擾。實(shí)時(shí)頻譜儀普遍采用專用FPGA進(jìn)行FFT計(jì)算，這樣的硬件實(shí)現(xiàn)既可以保證高速性，又可以保證速度穩(wěn)定性。
• -頻率模板觸發(fā)（Frequency Mask Trigger）：FMT是實(shí)時(shí)頻譜儀的主要特性之一，它能夠根據(jù)特定頻譜分量大小作為觸發(fā)條件，從而幫助工程師觀察特定時(shí)刻的信號(hào)形態(tài)。傳統(tǒng)的掃頻式頻譜儀和矢量信號(hào)分析儀一般只具備功率或者電平觸發(fā)，不能根據(jù)特定頻譜的出現(xiàn)情況觸發(fā)測量，因此對(duì)轉(zhuǎn)瞬即逝的偶發(fā)信號(hào)無能為力。

圖2.頻率模板觸發(fā)（FMT）

• -豐富的顯示功能：傳統(tǒng)頻譜儀的顯示一般是頻率和幅度的二維顯示，只能觀察到測量時(shí)刻的頻譜曲線。而實(shí)時(shí)頻譜儀普遍具備時(shí)間，頻率，幅度的三維顯示，甚至支持?jǐn)?shù)字余輝和頻譜密度顯示，從而幫助用戶觀察到信號(hào)的前后變化及長時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果。