一．頻域與時域

　　對于新手，通常會有疑問“什么是頻譜儀？為什么用頻譜儀進行信號分析？”我們通常會以時間為參照，來記錄某時刻發生的事件，在測量電信號時也是如此。比如，用示波器觀察某個電信號的值瞬間變化，示波器上顯示的是電壓隨時間的變化，也就是在時域中觀察信號的波形。根據傅里葉變換時域中的任何信號都可以由一個或者多個具有適當頻率，幅度和相位的正弦波疊加而成。換句話說，任何時域信號都可以變換成相應的頻域信號，通過頻域測量可以得到信號在某個特定頻率上的能量值。比如圖1-1中的信號，可以分解為若干個獨立的正弦波，然后在頻譜儀上顯示，對每個正弦波單獨進行分析。

　　為了正確地從時域變換到頻域，理論上必須涉及信號在整個時間范圍、即在正負無窮大的范圍內的各時刻的值，不過在實際測量時我們通常只取一段有限的時間長度。按照傅立葉變換理論，信號同樣也可以從頻域變換到時域，當然，這涉及理論上在正負無窮大的頻率范圍內對信號的所有頻譜分量值作出估計。例如，在把方波變換到頻域時如果不保存相位信息，再變換回來的波形可能就是鋸齒波了。

　　二．什么是頻譜？

　　頻譜分析儀，簡單理解就是一種測量頻率與信號峰值的電壓表，他顯示的是正弦波的有效值。雖然他直接顯示出來的是功率值，但它不是功率計，而是通過測試正弦波的峰值和已知的電阻值來計算出功率值的。

　　比如上圖1-1顯示了一個復合信號的波形。假定我們希望看到的是正弦波，但顯然圖示信號并不是純粹的正弦形，而僅靠觀察又很難確定其中的原因。圖1-2同時在時域和頻域顯示了這個復合信號。頻域圖形描繪了頻譜中每個正弦波的幅度隨頻率的變化情況。如圖所示，在這種情況下，信號頻譜正好由兩個正弦波組成。

　　三．為什么要測量頻譜？

　　在無線通信領域，人們非常關心帶外輻射和雜散輻射。例如在蜂窩通信系統中，必須檢查載波信號的諧波成分，以防止對其他有著相同工作頻率與諧波的通信系統產生干擾。工程師和技術人員對調制到載波上的信息的失真也非常關心。

　　三階交調（復合信號的兩個不同頻譜分量互相調制）產生的干擾相當嚴重，因為其失真分量可能直接落入分析帶寬之內而無法濾除。

　　頻譜監測是頻域測量的又一重要領域。政府管理機構對各種各樣的無線業務分配不同的頻段，例如廣播電視、無線通信、移動通信、警務和應急通信等其他業務。保證不同業務工作在其被分配的信道帶寬內是至關重要的，通常要求發射機和其他輻射設備應工作于緊鄰的頻段。在這些通信系統中，針對功率放大器和其他模塊的一項重要測量是檢測溢出到鄰近信道的信號能量以及由此所引起的干擾。

　　電磁干擾（EMI）是用來研究來自不同發射設備的有意或無意的無用輻射。在此我們關心的問題是，無論是輻射還是傳導（通過電力線或其他互導連線產生），其引起的干擾都可能影響其他系統的正常運行。根據由政府機構或行業標準組織制定的有關條例，幾乎任何從事電氣或電子產品設計制造的人員都必須對輻射電平與頻率的關系進行測試。我們經常需要對噪聲進行測量。任何有源電路或器件都會產生額外噪聲。通過測量噪聲系數和信噪比（SNR）能夠描述器件的性能及其對總體系統性能的影響。圖1-3至1-6列舉了幾個應用實例。

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