收音机|知其工作原理，拿下所有频谱分析仪( 二 ) 算法

虽然衰减器可以有效的保护仪器的安全，但是，这也带来了一个弊端，设置衰减之后输入信号的减小而降低了信噪比，这将会对测试灵敏度产生一定的影响。
切记，在使用频谱分析仪的时候，一定要预估一下所测信号是否在频谱分析仪的安全范围内，一般都会在输入端口标记最大功率的大小。
混频和混频器（Mixer）
与收音机的原理类似，超外差式的频谱分析仪实际测量的并不是原始的载频信号，也是需要经过混频，将测量信号降频后生成中频信号，再进行测量。那么，问题来了，什么是混频？和谁进行混频？
混频是指将相信号从一个频率变换到另外一个频率的过程，它是频谱线性搬移的过程。
在射频里用来混频的射频器件我们称做混频器，它需要一个射频输入信号和一个本振信号，通过将两个信号相乘产生新的混频信号，也就是我们这里所说的中频信号。

混频器
通信里的一切都是建立在数学的基础上的，这里我们可以通过三角函数的积化和差来理解混频。我们可以我们假设Y是射频输入信号， L是本振信号：

我们将两个信号相乘，也就是混频：
【收音机|知其工作原理，拿下所有频谱分析仪】
通过上面的公式我们可以看出，两个信号经过混频器混频后会生成两信号频率之和、差的信号，也就是信号发生了频谱搬移。

混频器示意图
虽然上面是通过实信号进行推导，但是对于复信号也是同样的道理，这里先不做展开。
回到本文正题，对于频谱分析仪的混频功能，就需要两个关键器件来实现，混频器和本地振荡器，频谱分析仪将接受到射频信号和本地振荡器生成的本振信号经过混频器进行混频产生中频信号，以便于下一级信号处理。
中频滤波器（IF Filter）
射频信号经过混频之后，生成的中频信号才是我们想要的信号，混频前的信号是我们不想看到的，那么是不是加上一个低通滤波器就可以了呢？然而，对于混频器而言，其内部结构中是由非线性器件组成，因此，射频信号经过混频后也有交调和干扰信号的产生。因此，为了准确分辨出中频信号，通常需要一个带宽足够窄的滤波器来分离频率间隔很近的信号，这就是中频滤波器，它可以抑制带宽之外的其他信号。
我们在使用频谱分析仪进行测试时，经常会调整一个重要的参数RBW（分辨率带宽），它实际上就是对应这里的中频滤波器的带宽（一般它代表的是中频滤波器的3dB带宽）。
调整RBW的大小往往会对频谱有一定的影响， RBW的值越小，频谱图形越细致，同时低噪也越低。

RBW

RBW
不过，测试时间也会相应变长。一般根据实际情况选择一个合适值进行设置即可。
扫描器（Sweep Generator）
上面了解了混频器、本地振荡器、中频滤波器，我们来思考这样一个问题。如果我们测量的是带宽信号，由于中频滤波器是一个窄带滤波器，要测量到每个频率信号，我们就需要对每个频率上都加上这么一个窄带滤波器。实际上，这种做法是非常不现实的。
如果要对带宽信号进行测量，为了使设计更加简单，我们可以保持中频不动，通过改变本振频率将中频固定在某个频率上，这样中频信号处理电路就可以完全一样了。
如何改变本振频率呢？它就是扫描器，扫描器可以用来控制本地振荡器输出的频率，从而实现将不同频率的信号转换成相同频率的中频信号。扫描带宽是可以由我们自己来设置的，它对应的就是频谱分析仪上的参数Span ，也对应着测量的频率范围，也就是频谱分析仪屏幕上对应的频率带宽。除了带宽之外，我们还需要明确起始频率（Start Frequency）或终止频率（Stop Frequency），这样才能把测试范围确定下来。当然，在仪器使用时，我们是不需要再根据仪器的中频去换算本振起始频率或终止频率的，为了仪器的使用方便，直接以实际的测试频谱的起止频率进行设置，仪器自身自然会做相应的调整生成对应的本振频率。