超外差频谱分析仪使用随时间扫描的本振 $f_{\rm LO}$,让不同 $f_{\rm RF}$ 的输入分量依次转换到固定中频:
$$ f_{\rm IF}=|f_{\rm RF}-f_{\rm LO}|. $$
大致信号链为:射频输入/衰减器 → 预选器 → 混频器 + 扫频本振 → 中频 RBW 滤波器 → 检波/数字处理 → 显示。
关键点:在每个扫频时刻,它测的是对应窄频带的功率,不是同时看见整个 SPAN 中所有瞬时事件。
由于绝对值混频关系,$f_{\rm LO}+f_{\rm IF}$ 和 $f_{\rm LO}-f_{\rm IF}$ 都可落到同一中频,构成镜频歧义。YIG 可调谐带通预选器放在混频器前,中心频率跟随扫描,只让目标频带输入混频,以抑制镜频/假信号。低频段也可采用高第一中频与低通结构增加镜频隔离。
中频滤波器的 3 dB 带宽常称 RBW。两个等幅音的频差接近 RBW 时,才可能在一定显示准则下分开;相差 60 dB 的强弱音还需考虑滤波器 60 dB/3 dB 波形因子、本振相噪裙边与动态范围。减小 RBW 不一定能解决本振相噪把弱音淹没的问题。
课件给出传统扫频近似关系:
$$ ST\approx K\frac{\mathrm{SPAN}}{\mathrm{RBW}^2}, $$
$K$ 与滤波器实现及仪器扫描方式有关。RBW 变小 10 倍,经典扫频时间可能增加约 100 倍;VBW 设得更窄也可能迫使扫描更慢。FFT/数字实现和离散扫描的细节会改变精确关系,不能机械代入所有仪器。
衰减器不是“越小越好”:衰减太小使前端混频器互调/压缩,太大则抬高输入参考噪底。测试强信号旁的弱信号,要联合选择输入 ATT、前放、RBW 与参考电平。
来源:《6-频谱分析仪原理与应用》PDF 第9–17、20–37页;实际时间关系以具体仪器手册的 auto sweep 为准。