頻譜測量的基礎(chǔ)是傅里葉變換。它可以將一個隨時間變化的信號變換成與該信號相關(guān)連的頻率的函數(shù)。因此任意一個時變信號可以分解成不同頻率、不同相位、不同幅值的正弦波。

頻譜測量有掃頻式和實時式兩種方法。

①掃頻式：利用掃頻超外差接收的原理，通過多次變頻過程完成重復(fù)信號的頻譜測量。這種方法的特點是本振在寬頻段內(nèi)掃頻而接收機是窄帶的，所以在任一瞬間信號中只有一個頻率分量被測量(接收機濾波器有一定帶寬,電路需要有一定的響應(yīng)時間,所以每條譜線實際上占有一定頻帶)，其余頻率分量被抑止。隨著本振的掃頻，按順序測量信號中的其余頻率分量。這種方法只適用于連續(xù)信號和周期信號的頻譜測量，測不出信號的相位。

②實時式：能在被測信號發(fā)生的實際時間內(nèi)取得所需要的全部頻譜信息，并顯示測量結(jié)果。這種方法的特點是利用現(xiàn)代數(shù)字電路技術(shù)和計算機技術(shù)，對信號進行快速取樣和模數(shù)變換，然后與產(chǎn)生正弦、余弦信號的正交本振在數(shù)字濾波器中作相關(guān)處理，經(jīng)積分運算后存儲并顯示測量結(jié)果。這種方法特別適用于非重復(fù)性信號和持續(xù)時間很短的平穩(wěn)隨機過程及瞬態(tài)過程的頻譜測量，也可用于周期信號的頻譜測量，并能測量信號的相位。

04 頻譜純度（相位噪聲）

傳統(tǒng)的相位噪聲是如下定義的：以載波的幅度為參考，在偏移一定的頻率下的單邊帶相對噪聲功率。這個數(shù)值是指在1Hz的帶寬下的相對噪聲電平，其單位為dBc/Hz。我們可以稱之為相位噪聲的頻譜定義。

一個理想的振蕩器有一個無限狹窄的頻譜。由于噪聲不同的物理效應(yīng)，信號相角微小的變化都會導(dǎo)致頻譜變寬，這就是相位噪聲，如圖3示。為了測量相位噪聲，必須通過一個帶寬為B的窄帶接收機或者頻譜分析儀來得到振蕩器在一個載波頻率偏移(就是偏移頻率foffset)下的噪聲功率PR，然后把測量帶寬B減小到1Hz，接著用PR比上載波功率PC得到一個用dBc表示的結(jié)果(1Hz帶寬)。dBc中的c代表載波。

圖3 振蕩器的相位噪聲

這樣就得到了相位噪聲，更確切地說是單邊帶(SSB)相位噪聲：

dBc雖然不符合標(biāo)準(zhǔn)的寫法，但是普遍使用。也可以把它轉(zhuǎn)化為線性功率，但是使用更多的是dBc。

相位噪聲的測量，主要有下列4種方法：

1）直接頻譜分析法?：使用頻譜分析儀直接測量載波附近的噪聲邊帶。設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為振蕩器的輸出頻率，并調(diào)整分辨率帶寬以清晰地顯示噪聲邊帶。讀取特定頻率偏移處的相位噪聲水平，并將其轉(zhuǎn)換為dBc/Hz。

2）相位檢測器法?：使用相位檢測器和頻譜分析儀組合來測量相位噪聲。相位檢測器將振蕩器的輸出與一個參考信號進行比較，產(chǎn)生與相位噪聲成正比的電壓信號。將這個電壓信號輸入到頻譜分析儀中，分析其頻譜成分以獲得相位噪聲的信息。

3）延遲線法?：使用延遲線和混頻器來測量相位噪聲。將振蕩器的輸出信號通過一個延遲線，然后與原始信號一起輸入到混頻器中。混頻器輸出的差頻信號包含了相位噪聲信息，通過分析這個信號可以計算出相位噪聲。

4）零拍法?：這是一種利用頻譜分析儀的特殊測量技術(shù)，適用于測量非常接近載波的相位噪聲。將頻譜分析儀的中心頻率設(shè)置為振蕩器的輸出頻率，并將分辨率帶寬調(diào)至最小。通過觀察載波兩側(cè)的噪聲峰值，可以獲得相位噪聲的估計值。

05 雜散（含諧波和雜波）分量

雜散和諧波都是非線性產(chǎn)物。諧波?是指對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解后，頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量。諧波是輸入頻率的整數(shù)倍頻上產(chǎn)生的假頻率，通常被認(rèn)為是?射頻干擾的潛在原因。?雜散?則是非整數(shù)倍頻的產(chǎn)物，通常是由于?失真、?互調(diào)、?電磁干擾或?頻率轉(zhuǎn)換等原因產(chǎn)生的非期望頻率。

雜散分量的測量主要有下列幾種方法：