频谱分析仪科普系列（二）：主要技术参数详解

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Update time : 2026-02-07

频谱分析仪科普系列（二）：主要技术参数详解

上篇我们了解了频谱分析仪的基础和实现技术，对频谱分析仪有了一个大致的了解，还没机会读过的小伙伴们，可以参考下文链接。

频谱分析仪科普系列（一）：从基础原理到现代技术

今天，我们继续来深入了解频谱分析仪的主要技术参数。

频谱分析仪和信号分析仪是电子测试中用于频域测量的关键仪器。频谱分析仪通常指示波形的功率随频率的分布，传统上关注幅度谱；信号分析仪则在频谱分析仪基础上增加了对信号调制和相位的分析能力。本质上，现代信号分析仪通常也是高性能的频谱分析仪，并支持矢量信号解调等功能。两者的核心技术指标高度重叠。本文将深入浅出地介绍这类分析仪的主要技术参数，包括定义、测量意义、影响因素、典型范围以及对系统性能的影响，并结合数字中频处理、FFT 实现和实时频谱捕获等现代技术加以说明。

1. 分辨率带宽RBW，频域的“手术刀”

图（1）：当频谱分析仪的分辨率带宽足够小（RBW = 10 kHz）时，可以分辨出两个相隔 10 kHz 的等幅信号峰值（中图）；若 RBW 过大（例如≫10 kHz），则两个信号峰会重叠难以区分（左图）。

如果说频率范围决定了你能看多远，那么RBW (Resolution Bandwidth) 就决定了你能看多清。这是频谱仪最重要的参数，没有之一。

定义与意义：分辨率带宽RBW指频谱分析仪中频滤波器3 dB带宽，即仪器在频域上能够分辨相邻频率成分的能力。通俗来说，RBW 是分析仪能将两个频率不同但相近的信号区分开所需的最小频带宽度。如果两个信号之间的频差小于分析仪的RBW，那么它们的频谱峰将在显示上合并为一体，无法被清楚分辨。因此，RBW 越小，频率分辨能力越高，可以将频率非常接近的信号“拆开”来观察。

想象一下你在围墙上开了一个缝隙，你通过移动这个缝隙（扫频）来观察墙外的世界。RBW 就是这个缝隙的宽度。

• RBW 越小：缝隙越窄，频率分辨力越高，能把两个靠得很近的信号分开，同时底噪（DANL）越低。

• RBW 越大：缝隙越宽，扫描速度越快，但容易把相邻信号混在一起。

影响因素：RBW 实际由分析仪的中频滤波器的设计决定。传统模拟频谱仪使用一组固定带宽的模拟滤波器（如 1 kHz、3 kHz、10 kHz 等），而现代分析仪采用数字中频技术，可以通过数字信号处理灵活实现各种带宽的滤波器甚至直接用FFT（快速傅里叶变换）计算频谱，这使得 RBW 可调范围更宽且滤波器形状因子更优。数字滤波还提升了幅度准确度和稳定性。RBW 与所采集的数据长度和FFT点数成反比：在FFT分析仪中，要获得更窄的RBW，需要采集更长时间的数据或使用更多的FFT点。因此，实现极窄RBW（如1 Hz级别）通常需要较长采集时间或更高的处理能力。

典型范围：一般实验室频谱/信号分析仪提供的 RBW 下限可达到几十 Hz甚至1 Hz，某些高端仪器在零跨度模式下配合数字滤波可以达到亚 Hz 级别。RBW 上限则视仪器最大即时分析带宽而定，可从数百 kHz到数 MHz不等。比如，有些基础频谱仪 RBW 上限为 3 MHz，而高性能实时分析仪可在FFT模式下覆盖数十 MHz 频带作为“等效 RBW”（即同时分析宽带信号）。值得注意的是，不同 RBW 下噪声底规格通常以 1 Hz RBW 归一化给出（便于比较）。

对测量的影响：适当选择 RBW 对测量至关重要，需要在频率分辨率、测量速度和噪声性能之间折中。

频率分辨率：如果希望分辨两条彼此很近的谱线，RBW 必须窄于这两信号的频率间隔。例如，两个等幅信号相隔 10 kHz时，选用 RBW = 10 kHz 刚好能够将两峰分离（见上图（1））。更小的 RBW 则可提供更细腻的频率分辨率，显示出旁瓣、邻近杂散等细节（如图（1）的右图，当 RBW 设置为 100Hz 时很容易分辨出更多相邻信号）。

噪声底和灵敏度：RBW 决定了接收机接收噪声的带宽，因而影响噪声底（仪器的本底噪声电平）。带宽每减小10 倍，热噪声功率降低约 10 dB（KTB噪声公式揭示噪声功率正比于带宽）。因此窄 RBW 时平均噪声电平更低，仪器能检测的最微弱信号也就更弱，动态范围下限改善。这在搜索微弱信号、提高测量灵敏度时非常有利。例如，将 RBW 从 100 kHz 缩小到 10 kHz，可以明显降低噪声背景，使原本淹没在噪声中的 -95 dBm 信号峰凸显出来。

图（2）RBW 大小对分析仪噪声基底影响

扫描速度：RBW 越窄，滤波器响应时间越长，扫描同一频率范围所需时间就越久。经验上，RBW 减小 3 倍，扫描时间约增加 9 倍；减小 10 倍，扫描时间增加 100 倍。因此，为获得实时更新的频谱或扫描宽频段，常需使用较大的RBW 来加快测量。

信号失真：对于宽带或调制信号，RBW 不能过窄，否则会截掉信号的边带成分，导致测量的功率/调制指标失真。例如测量带有幅度调制的信号时，RBW 要足够宽以容纳其频谱展宽，否则读数将不准确。

综上，最小的RBW 并非处处适用。“根据待测信号的频谱特性，选取足够窄又不过窄的RBW”是使用频谱分析仪的重要技巧。现代信号分析仪提供自动RBW功能，会根据设定频段宽度和信号情况推荐平衡速度与分辨率的RBW 设置。同时由于数字滤波技术的实现，很多仪器的 RBW 可连续可调或更多档位，方便优化测量。

2. 视频带宽（VBW）：平滑显示的“滤镜”

定义与作用：视频带宽（Video Bandwidth, VBW）是应用于频谱分析仪检波后的视频滤波器的带宽。视频滤波器本质上是一个对检波输出做低通滤波（或平均）的装置，用于平滑显示轨迹、降低噪声抖动。当射频信号经RBW滤波和检波（峰值、平均或样本检波）后，得到随频率的幅度数据流，其中会包含因噪声引起的快速起伏。VBW 滤波器对该数据流做平均，就像给显示曲线“抹平”一样，使噪声和快速变化成分被平滑掉。因此，VBW越小（滤波器截止频率越低），显示曲线越平滑，随机噪声的峰峰波动越小。

图（3）不同 VBW 对噪声电平的影响

测量意义：由于噪声电平是随机起伏的，直接读取频谱噪底往往不稳定。通过降低 VBW，可以平滑噪声，使噪声电平看起来稳定，易于观察淹没在噪声中的微弱连续波信号（如图（4）所示）。例如，将 VBW 设为 RBW 的 0.01 倍或更低，可以显著减小噪声曲线的抖动，使噪声包络平滑约定一个平均值。这样一来，哪怕有很小的窄带信号高出噪声一点点，也更容易被人眼或算法发现。减小 VBW 还提高了测量的可重复性，因为平均降低了瞬时噪声的影响。

图（4）直观 VBW 的视觉效果

需要指出，VBW 滤波只影响显示的平滑程度，并不改变平均噪声电平本身。如果使用平均检波，降低VBW 对噪声平均值基本无影响，只是减少了峰值波动。而在正峰值检波模式下，降低 VBW 会降低显示的峰值噪声（因为尖峰被滤掉了），但平均噪声底仍由RBW决定，不会真正下降。因此，VBW不是用来提高仪器灵敏度的，而是改善显示观感和测量稳定度的。

典型设置与应用：多数频谱分析仪提供 VBW 与 RBW 独立可调，也有自动模式（通常默认 VBW = RBW/3 或 RBW/10）。在测量噪声谱或寻找微弱信号时，常将VBW 设得比 RBW 小，以平滑曲线；而在需要观察调制波形包络或瞬态脉冲时，则需要较大的VBW 以免失真。例如，在零跨度模式下观察 AM 调制信号包络，VBW 必须足够宽，才能实时跟踪幅度随时间的变化。再如，在无需降低噪声抖动的情况下，可以把 VBW 设为与RBW相等或更宽，以加快刷新。

与扫描时间的折中：视频滤波器和RBW滤波器一样，都会影响扫描速度。当 VBW 明显小于 RBW 时，系统需在每个频点停留更久让视频滤波器输出稳定值，于是总扫描时间近似与 VBW 成反比增加。因此过窄的 VBW 会显著拖慢测量。一般建议：在满足平滑需求的前提下，VBW 可尽量开大以提升测试效率。现代分析仪在“自动VBW”模式下，会根据RBW和扫描跨度自动选定合理的 VBW，实现噪声平滑与扫描速度的平衡。

总之，VBW 是频谱分析仪一个后端显示处理参数。正确设置 VBW，有助于滤除不关心的快速波动，使测量曲线更稳健易读。但也要避免过度平滑以致掩盖真实信号的瞬态变化。理解RBW 和 VBW 的配合，可以大幅提升频谱测量的效果和效率。

3. 动态范围：强弱通吃的艺术

定义：动态范围（Danymic Range) 表示仪器在同时测量强信号和弱信号时的能力，它是一个“天花板”和“地板”之间的博弈。定量定义为：在满足规定测量精度的前提下，分析仪可同时测量的最大信号和最小信号功率之比（以dB 表示）。简单来说，动态范围描述了频谱/信号分析仪能够看见的最强信号和最弱信号之间的差距。动态范围越大，意味着仪器越能在存在大信号的情况下检测到小信号。例如，在测量一段频谱时，如果同时存在一个0 dBm 的强信号和 -120 dBm 的弱信号而两者都能被清晰测量，则动态范围至少需要 120 dB 才不致弱信号被淹没。

重要性：许多实际测试场景要求分析仪既不失真地测量强信号，又要探测到邻近的杂散、谐波或干扰等弱信号。这对仪器动态范围提出很高要求。动态范围不足时，大信号可能掩盖小信号（因噪声底或失真产物抬升），导致测不到后者。因此动态范围直接影响频谱仪在射频系统调试中发现问题的能力，是评价仪器性能的关键指标之一。

动态范围的上下限：动态范围受噪声底和失真限制两方面共同决定：

下限— 噪声底：最弱可测信号取决于分析仪本身的内部噪声水平，即显示的平均噪声电平（DANL），通常也称噪声底。本底噪声将淹没低于它的任何信号，因此信号幅度必须高出DANL 才能被区分rohde-schwarz.com。现代频谱分析仪常以 1 Hz RBW 归一化的 DANL（dBm/Hz）来表征噪声底，开启前置放大器还可进一步降低DANL。需要注意，相位噪声在某些情况下也会提升噪声底线：当测量邻近强载波的弱信号时，仪器本振的相位噪声会在频谱中形成噪声侧带，使噪底变“凸起”，有效提高了局部 DANL。因此，离大信号越近，仪器等效噪声底往往越高。动态范围下限通常就是 DANL（含相位噪声影响后的噪底）。

上限— 非线性失真：最大可同时测量的强信号幅度受限于仪器前端的线性范围。首先有输入衰减和器件功耗极限：大多数分析仪最大安全输入在+30 dBm（1 W）左右，再强会损坏器件。但在未损坏前，更常见的限制是内部有源器件（如混频器、放大器）的压缩和失真。当输入信号过强，仪器放大链会进入非线性，出现增益压缩（输出比预期低，典型用1 dB 压缩点表示）。同时，大信号还会在非线性器件中产生谐波和互调失真产物（如二次谐波、三次交调），这些内部杂散信号可能落在其他频率处，干扰对弱信号的观测。因此，动态范围上限受限于在保证内部不产生显著失真的前提下，分析仪能承受的最大输入信号。

· 高端频谱仪往往通过改进前端设计，使1 dB压缩点和三阶截点（TOI）尽可能高，从而拓展上限。归纳来说：动态范围= 最大可测信号（未失真）与最小可测信号（高于噪声基底）之差。前者受非线性度限制（压缩点、TOI 等），后者由噪声底决定（包括相位噪声影响）。

很多现代频谱/信号分析仪的动态范围可超过 100。例如，一台频谱分析仪若 DANL ≈ -160 dBm/Hz，三阶截点 +20 dBm，则理想动态范围约 180 dBHz；在1 MHz RBW下相当于动态范围 ~110 dB，足以同时测量 -100 dBm 微弱杂散和 +10 dBm 主信号而互不干扰。

优化动态范围的手段：用户可以通过一些设置来权衡动态范围上下限：适当增加输入衰减可缓解前端过载提高上限，但会抬高噪声底；反之，减少衰减或打开前置放大器可降低噪声底显示更弱信号，但仪器更容易进入非线性。降低RBW也能直接减小噪声底。因此在测量强弱悬殊的信号时，一般需要找到一个折中：既保证弱信号高于噪底，又不让强信号过载失真。例如，在测双信号三阶互调时，通常调节输入电平（或衰减）使仪器工作在既不过度噪声受限、也不失真产生内部交调的区域，从而得到最宽的无杂散动态范围（SFDR）。

总之，动态范围是频谱/信号分析仪性能优劣的重要指标。动态范围越大，仪器同时测量强信号和弱信号的能力越强，尤其适用于测试通信系统杂散、邻道泄漏、谐波失真等需要大信号背景下观察小信号的场景。在选型时，应根据应用需求中信号强度差确定所需动态范围裕量。

4. 相位噪声：本振的“纯净度”

定义：相位噪声（Phase Noise) 指信号源（例如频谱仪本振、被测信号振荡器）在频率上的短期随机抖动，其表现为在理想单频信号周围出现的噪声“侧带”。用定量指标表示即为载波在某一频率偏移处的单位带宽噪声功率，通常记作 dBc/Hz（相对于载波功率的归一化噪声密度）。对频谱分析仪而言，本振的相位噪声尤为重要：理想本振应提供纯净的单一频率，但实际振荡器会受元器件噪声影响产生相位/频率抖动，导致扫描频率附近出现噪底“裙边”。

影响与意义：相位噪声通常在离载波越近处越大（1/f噪声特性），在频谱上表现为靠近信号峰值两侧的噪声带。当分析仪测量一个强信号时，本振的相位噪声会与该信号混频产生互易混频效应，把本振的相位波动转化为混频输出中的噪声。结果是在强信号附近频偏处，仪器的噪声底被抬高。如果此时有一个弱信号邻近强信号，可能因本振相位噪声引起的噪声“尾巴”而被掩盖。简而言之，相位噪声限制了分析仪在强信号旁边检测微弱信号的能力。这在测量邻道泄漏、杂散发射、信号纯度时十分关键。

典型指标：厂商通常提供分析仪本振的相位噪声规范，在不同频率偏移处以 dBc/Hz 表示。高性能仪器在中频段（如1 GHz载波）处一般可达到 -120 dBc/Hz 量级（10 kHz偏移），顶尖型号甚至优于 -130 dBc/Hz。例如，Rohde & Schwarz 的高端型号FSW，在1 GHz载波偏移10 kHz处相位噪声典型值约 -137 dBc/Hz；而某些经济型分析仪在相同条件下可能为 -100 dBc/Hz 左右。较低的相位噪声意味着本振频谱更干净，小信号检测能力更强。

现代改进：低相位噪声本振设计是各厂家追求的目标，包括采用高Q谐振器、低噪声放大器、锁相环优化、甚至多振荡器交叉相关技术来降低相位噪声。比如，有仪器利用双通道交叉相关平均可将噪声底再降低数dB。对于要求极高频谱纯度的场合（如测量低相位噪声晶振或合成器），也会使用专用相位噪声分析仪，它本质上也是降低相位噪声极限的接收机。此外，一些信号分析仪支持外部时基输入，可以利用铷钟、GPSDO 等超高稳参考源，进一步提高频率稳定度、降低有效相位噪声（特别是远离载波处，由时基累积误差决定的频偏噪声）。

对系统性能的影响：在频谱测量中，如果仪器相位噪声偏高，会出现两方面问题：(1) 遮蔽小信号：强信号旁边的杂散或噪声小信号将湮没于本振噪声底中，无法分辨；(2) 测量不确定度：相位噪声也会导致功率读数的抖动和不确定度增大，尤其在窄RBW长时间平均时明显。因此，对于需要在强载波隔壁寻找 -100 dBc 级别杂散的应用，必须选用相位噪声指标出色的分析仪。相位噪声还直接关系到能否测量信号源本身的相位噪声——一般要求仪器相位噪声至少比被测信号好10 dB 以上，否则测量会受仪器限制。所以，低相位噪声是高端信号分析仪的一大特征，保障了在复杂频谱环境下的测量动态范围。

5. 显示平均噪声电平：探测灵敏度的极限

定义：噪声底（Noise Floor）是指频谱/信号分析仪在无输入信号时所测得的本底噪声电平，即仪器自身的底噪。通常以显示的平均噪声电平（Displayed Average Noise Level, DANL）表示，单位为 dBm（在给定RBW下）或 dBm/Hz（归一化到1 Hz带宽）。简单来说，DANL 描述了仪器最弱能“看见”信号的水平：任何比噪声底更小的信号将淹没在噪声中而不可见。因此噪声底越低，仪器的灵敏度越高，能够测量的最小信号功率越小。

典型规格：DANL 取决于频率。在中频段（如几百 MHz 至几 GHz），现代频谱分析仪的 DANL（未加前放）通常在 -130 ~ -150 dBm/Hz 范围，高端型号甚至达到 -160 dBm/Hz 以下。例如，某信号分析仪在1 GHz处的典型 DANL ~ -150 dBm/Hz（未加前置放大）；打开内置前置放大器后可降至约 -165 dBm/Hz。在较高微波频段，由于前端噪声系数上升，DANL 会有所变差（例如在 26 GHz 可能升至 -140 dBm/Hz左右）。厂商数据表一般会给出各频段的 DANL 曲线，通常条件是输入衰减设为0 dB，平均 Detector，下限 RBW 下测得值，再换算到1 Hz。需要注意，DANL通常随RBW按 10·log10(B宽度) 比例变化：比如1 Hz RBW 噪声底 -160 dBm，则在100 Hz RBW下约为 -140 dBm（升高20 dB）。

影响因素：DANL 主要由仪器内部射频前端的噪声系数和带宽决定。硬件上，包括前置放大器、混频器、IF放大器等器件的热噪声贡献汇总构成仪器噪声底的固有值（对应于一定RBW）。在使用中，几个参数也会影响DANL：

RBW带宽：正如前述，RBW 越窄，噪声底越低，因为滤波器通过的热噪声功率更小eet-china.com。因此减小RBW是降低噪声底、提高灵敏度的有效手段。

输入衰减：衰减器位于仪器射频输入处，用于防止大信号过载。增加输入衰减会降低进入后续放大的信号和噪声电平，因而抬高相对噪声底（显示噪声升高）。反之，将衰减调小（甚至0 dB）则可稍微降低仪表噪声底显示。但是衰减过小可能导致强信号使前端过载失真rohde-schwarz.com。一般来说，为了最优灵敏度，应在不失真前提下使用尽可能小的衰减。

前置放大器：许多分析仪内置可选的RF前置放大器（典型增益10~20 dB）。开启前放可以降低系统噪声系数，将噪声底显著降低（理论上降低约等于前放增益），从而提高对微弱信号的检测能力。例如上文提到的 DANL -150 dBm/Hz，在加前放后可达 -165 dBm/Hz量级。不过前放也使强信号更容易过载，动态范围上限缩水。

本振相位噪声：正如上一节讨论，近载波处的相位噪声会提升局部噪底。因此在测量极弱信号且频率挨近强信号时，实际可见噪声底可能高于仪器标称DANL。

对性能的影响：DANL 基本决定了分析仪可以检测的最微弱信号。在干净环境下，没有其他限制因素时，动态范围下限就是DANL。对于如 EMC 辐射骚扰测试、低电平杂散测量等场景，需要尽可能低的噪声底以发现微弱信号。另一方面，在进行带噪声的功率测量（如噪声系数测试）时，也要求仪器噪声底远低于被测噪声，否则会造成较大测量误差。值得一提的是，部分高端分析仪提供噪声消除（Noise Cancellation）或中频噪声校正功能，通过算法减去仪器已知的噪声谱，从而在显示上进一步降低噪声底约10多dB。这些技术使得以往淹没在噪底的小信号变得可测，从而扩展仪器的有效动态范围。

总结来说，噪声底（DANL）越低越好，这通常需要高性能低噪声器件和优化的接收机设计。如果测量任务要求探测-120 dBm乃至更弱的信号，就应选择DANL指标优秀并配有前置放大的分析仪，并采取降低RBW、减小衰减等措施以充分压低噪声底。

6. 频率范围与频率精度

频率范围：这一指标规定了频谱分析仪能覆盖的最低和最高频率。现代频谱/信号分析仪通常采用超外差下变频架构，其基本覆盖范围可以从接近直流的低频一直延伸到微波甚至毫米波。起始频率方面，多数台式机最低频率在9 kHz或甚至更低（例如 Keysight 一些型号标称起始2 Hz，得益于直流耦合和低频扩展技术）。若使用交流耦合，低端可能是几十Hz到几MHz不等。最高频率则有多种型号选择，从几GHz的经济型，到26.5 GHz、50 GHz，以及使用外接混频头扩展至毫米波（110 GHz以上）。需要注意，选型时最好确保仪器上限频率至少覆盖待测信号最高频率的三次谐波，以便测试谐波失真和杂散。扩展频率往往显著增加成本，因此应根据实际需求权衡。

频率精度：频谱分析仪并非高精度计频器，但仍需保证频率读数在可接受误差范围内。频率精度取决于频率基准（时基）的稳定度和仪器内部频率合成的误差。主要包括：参考时钟的不准（通常由石英晶振老化和温漂引起的ppm 级误差）、频率扫宽精度（早期模拟仪器在大扫宽下可能有非锁相导致的刻度误差）等。现代分析仪几乎都使用高稳定度的晶振（如OCXO，短期稳定度优于±0.1 ppm），并支持外接10 MHz标准时钟输入以锁定更高精度源。因此一般情况下频率读数误差主要由参考源的 ppm 级偏差决定。例如，1 ppm 的时基误差在1 GHz信号上约表现为±1000 Hz的不确定度；0.1 ppm 则约 ±100 Hz。

高性能分析仪通常标配温补晶振（TCXO）或恒温晶振（OCXO）作为内部基准，典型老化率在每年±0.1~0.5 ppm 左右，可通过定期校准或锁相外部频标（如铷钟、GPS同步时钟）来消除长期误差。有些仪器提供GPS 选件，将内部时钟锁定到 GPS信号，实现长期频率准确度到 ppb（10^-9）量级。对于瞬态和短期测量，频率精度还与频率分辨率（RBW）有关——RBW越窄，频谱峰的位置越精细。但一般分析仪都会通过marker 读数来显示峰值频率，marker 分辨率可以达到频率步进的一个很小分数，因此在窄RBW情况下频率读数非常精确，限制因素主要还是时基准确度。

频率准确度对测量的影响：对于一般的功率谱分析，频率读数误差微小（ppm级）通常影响不大。但在以下情况频率精度变得重要：

(1) 测通信信号频偏/载波频率：需要与标准对比，这要求分析仪频率基准足够准；

(2) 在频谱拥挤环境下识别信号：精确的频率轴有助于比对信号表格；

(3) 需要长时间监测频率漂移：仪器自身漂移应远小于被测漂移。

为确保测量可信，往往在严格场合将分析仪连接到铷原子钟或GPSDO，以消除时基误差。此外，一些仪器还支持频率校正（Freq Calibration）功能，定期利用参考源校准扫频精度。

总而言之，选择分析仪时应关注其频率范围是否覆盖需求，以及频率基准的稳定度是否满足测量要求。如果需要，可以购买高稳时基选件或使用外部参考。在日常使用中，让仪器暖机稳定后再进行精密测量，并定期校准时基频率，可以获得最佳的频率准确度。

7. 幅度精度

定义：幅度精度指分析仪对信号功率/电平测量的准确程度，一般分为绝对幅度准确度和相对幅度准确度两类。绝对准确度是指仪器测得的幅度与信号真实值之间的偏差；相对准确度指测量两个信号（或频点）幅度差的准确性。频谱分析仪通常会在指定条件下给出某参考幅度（例如-10 dBm 信号在中频段）的绝对误差，以及全频段内的幅度平坦度误差等。高档仪器在绝对幅度上可能达到 ±0.3 dB 以内的误差，而经济型的可能为 ±1~2 dB。

影响因素：幅度测量的误差来源较多，包括：输入衰减器和前端放大器的增益不确定度、混频和滤波电路的频率响应不平坦、检波器和中频增益的非线性、以及数字化过程的量化误差等。此外温度变化也会导致增益漂移。为减小误差，仪器通常会预先校准各通道增益并存储校正因子，在测量时根据频率和衰减设置自动补偿。这就是为何频谱仪开机需要预热并经常自校准（Align）的原因。现代分析仪大量采用数字中频技术，使得中频增益和滤波由数字处理实现，避免了传统模拟对数放大器的非线性问题，从而显著提高幅度测量准确度。例如，Keysight PSA 系列率先引入全数字IF，使得幅度精度和动态范围均较以往模拟仪器大为改善。数字处理也使不同RBW下的幅度响应更加一致，减少了“带宽修正”误差。

典型指标：厂商规格一般会给出在特定条件（比如20~30℃、输入-10 dBm、0 dB衰减）的绝对幅度精度，可能是±0.4 dB（95%置信度）这样的范围。同时给出频率响应平坦度，如在最大频率范围内±1.5 dB 内；在小于8 GHz范围内更优（例如 ±0.4 dB）。R&S FSW系列分析仪数据显示其在 8 GHz 以下总的不确定度不到0.4 dB。相对精度通常更高，例如使用 delta marker 测量两个频点之差时误差也许只有 ±0.1 dB，因为很多系统性误差会相互抵消。此外还有幅度线性度指标，表示不同幅度水平下读数的线性误差，例如-50 dBm 到 0 dBm 范围内线性度 ±0.2 dB 等。

对测量的影响：幅度精度关系到测量结果的可信度。在绝对功率测量（例如发射功率达标测试）中，仪器的绝对精度直接决定测量的不确定度是否满足规范要求。在比较测量中（如滤波器通带/阻带衰减、增益平坦度等），相对精度更重要。如果分析仪频响起伏较大，就需要做参考校准（例如用已知平坦度的信号源先行校平）。高精度的频谱分析仪能省去许多校准步骤，提高测试效率。值得注意的是，测量微弱信号接近噪底时，噪声会引入额外的不确定度，此时通常要采用视频平均或降低RBW来改善信噪比，才能充分发挥仪器的本底幅度精度指标。

现代改进：为提升幅度准确度，厂家采取了多种措施：使用更高精度的衰减器和前放模块；对全频段做工厂校准并存储校正数据；增加内部校准源，定期自校准IF 增益和检波器线性；数字IF技术减小模拟非线性；还有些仪器带有内置功率计基准用于校准绝对电平。通过这些手段，当前一流分析仪的幅度测量不确定度已经相当小。例如Keysight UXA 在1 GHz处的绝对误差 <0.2 dB（1 σ）等水平，几乎可以媲美功率计。总之，幅度精度直接影响测试结果的可靠性，应根据应用需求选择相应等级的仪器，并注意定期校准维护。

8. 扫描时间与实时带宽（RTBW）

扫描时间与带宽：经典扫频式频谱分析仪通过本振连续扫过频段并配合窄带滤波器逐点测量功率。扫描时间指完成一次从起始频率扫至终止频率所需的时间。扫描时间取决于频段宽度、RBW/VBW设置以及检波模式。通常，为保证频谱“不失真”，扫描必须足够慢以使RBW滤波器在每个频点充分响应。如果设定过短的扫描时间，会出现频谱滚降变浅或信号幅度降低的现象，因为滤波器来不及建立稳定输出就被扫过了。当 RBW 很窄且跨度很宽时，扫描一次可能需要数秒甚至更久。这对于捕获瞬时变化快的信号（如脉冲、跳频）会出现漏检——短暂出现的信号可能恰好发生在两次扫描之间，从而被错过。

实时频谱分析概念：为解决扫频仪可能漏掉瞬态信号的问题，现代实时频谱分析仪（Real-Time Spectrum Analyzer, RTSA）应运而生。其实质是在较宽频带上进行连续的数字化采样和快速傅里叶变换（FFT），实时处理每一块数据而不中断，从而做到对带宽内信号的无缝监测。实时带宽（RTBW）指RTSA可以不间断采集和处理的最大瞬时频谱宽度。例如，一台 RTSA 的实时带宽 40 MHz 意味着它能同时监视任意 40 MHz 频段内的所有信号并确保不漏掉瞬时事件；超过这个带宽则需分段扫频。RTBW 通常由 ADC 采样率和DSP能力决定。很多中高端信号分析仪提供一定的实时带宽模式（如 25 MHz、40 MHz，甚至 100 MHz 以上），在该带宽内可实现频谱的100%截获概率（对高于某最短持续时间的信号）。例如，安立MS2840A 信号分析仪的最大分析带宽可达 125 MHz，Keysight UXA 系列选配下实时带宽达 510 MHz，而 R&S FSW 提供高达 500 MHz 的分析带宽——这些都属于实时频谱分析的范畴。

实时模式优势：在实时带宽内，分析仪可执行持续的FFT计算，典型FFT帧间隔微秒级，从而捕获亚毫秒甚至更短暂的信号而不遗漏。同时实时模式通常配合频谱密度图（瀑布图）显示，能够在时间轴上直观展示频谱随时间的变化，以及触发捕捉特定事件。简而言之，实时分析保证了“只要信号出现，必定被看见”（前提是其频率落在RTBW内并高于系统噪底）。相比之下，传统扫频模式由于存在频率切换和滤波建立时间，信号可能“出现在错误的时间”，从而未被扫到。因此对于跳频通信、雷达脉冲、短时干扰等，实时频谱仪提供了极大的优势。

权衡与应用：需要注意实时模式下，若同时处理很宽频带，会产生海量FFT数据，为了保证处理跟上，有时在显示上分辨率频宽（RBW）可能相对较大或采用较粗频率栅格，以减小FFT运算负荷。这意味着实时频谱图的频率分辨率可能低于扫频模式。不过，大多数实时分析仪允许用户在RTBW范围内调整FFT大小来优化频率分辨率，只是FFT长度和处理器性能会限制最大帧率。此外，实时模式通常可与扫频模式并存使用——用户可以设定一个较宽的实时带宽监测频谱整体动态，然后对发现的信号再切换到窄RBW扫频模式精细解析。实时频谱分析在频谱监管、信号截获、干扰源抓取等领域非常有用，也越来越多地集成到通用信号分析仪中作为一项可选功能。

例如，Tektronix RSA 系列就是专门的实时频谱分析仪，可以在最大带宽内提供高达数十万次FFT/秒的处理能力，做到毫秒级的频谱无缝捕获。其他厂商如R&S和Keysight也在高端型号中实现了实时功能。总之，随着数字中频和高速处理的发展，“扫描”和“实时”这两种频谱分析模式各有优势并相辅相成，用户可根据测试需要选择：需要全面无缝监测时用实时模式，需要超高分辨分析时用扫频窄RBW模式。

9. 触发功能

作用：触发功能决定频谱/信号分析仪何时开始采集数据或更新显示。在自由运行模式（Free Run）下，仪器不断重复扫描/FFT。但有时我们希望同步于被测事件进行测量，例如只在某信号出现时捕获，或在特定时刻窗口内分析频谱。触发就是为此而设。当设定了触发条件后，分析仪会等待条件满足再开始一次扫描或数据采集，从而把频谱测量与事件关联起来。

常见触发类型：

外部触发：仪器提供外部触发输入（如BNC口），当从外部设备收到触发信号（TTL电平）时，启动频谱扫描或数据采集。外触发常用于将频谱测量与某测试系统事件同步，例如与雷达脉冲的发射同步。

视频触发：根据分析仪接收信号的包络（检波后电平）进行触发。当包络电平超过设定阈值时触发开始扫描。这类似示波器的幅度触发，但作用于频谱分析仪的零跨度或实时模式下，对时间门内信号进行截获。可用于捕捉间歇出现的信号，一旦信号强度达到门限就记录频谱。

频率模板触发（FMT）：这是实时频谱分析仪特有的高级触发功能。用户可以在频谱上定义一个“掩膜”（模板），当实时频谱图中某频点的能量超出/低于模板时触发。例如，我们只关心某跳频信号在特定频段出现的脉冲，可以设定该频段的触发阈值，而不受其它频率强信号干扰。一旦该频段内出现能量突增，仪器就触发捕获整个频谱数据。这大大提高了在复杂频谱环境中精确捕获目标信号的能力。

时序触发/门控：一些信号分析仪允许设置定时触发或时隙门控。例如每隔多少毫秒触发一次，用于周期性测量；或者设置一个时间门，仅在触发后延迟某段时间打开采集窗口（用于观测帧结构中某时隙内的频谱）。

应用示例：触发功能在分析瞬态和事件关联的频谱时十分有用。例如，想观测通信系统中不连续发送的数据包的频谱，只在发射时开启分析仪，可以使用外部触发（由基站同步信号触发）或视频触发（检测到信号电平上升触发）。又比如调试跳频器件，可以利用频率模板触发，对每个跳频频点分别设触发条件，从而有选择地捕获某些频率下的频谱。再如EMI 测试中，为找出干扰源，可以把分析仪设置为当干扰频段出现超标信号时才触发记录，这样方便定位问题出现的时刻。

高级功能：高端仪器往往提供多个独立触发通道及灵活的逻辑组合。例如 R&S FSW 有3个外部触发口，可设为输入或输出，甚至可输出触发脉冲去触发其他设备。一些实时分析仪支持频谱触发加IQ波形存储的联合操作，即一旦触发，不仅保存频谱快照，还记录原始IQ数据以供事后深入分析（调制域、码域等）。还有门控频谱功能，允许对连续波形按时间门采集FFT，从而分析信号在不同时刻的频谱（如时分双工信号上下行分别分析）。

通过善用触发功能，用户可以捕捉转瞬即逝的频谱事件，将频域分析拓展到时域相关的问题上。在进行复杂射频系统测试时，触发可以大大减少无关数据并突出关键现象，是高级频谱分析应用中的利器。