頻譜分析儀是進行噪聲測量的功能強大的工具。一般說來，頻譜分析儀能夠顯示功率（或電壓）與頻率之間的關系，其與噪聲譜密度曲線相類似。實際上，一些頻譜分析儀具有特殊的運行模式，這種運行模式使測量結果以頻譜密度單位（即 nV/rt-Hz）的形式，直接顯示出來。在其他情況下，測量結果必須乘以一個校正系數，從而將相關計量單位轉化成頻譜密度單位。

頻譜分析儀和示波器一樣，既有數字型的，也有模擬型的。模擬頻譜分析儀生成頻譜曲線的一種方法是：掃描各種頻率下的帶通濾波器，同時標繪出濾波器的測量輸出值。另一種方法是運用超外差接收技術，該技術在各種頻率下完成對本地振蕩器的掃描。然而，數字頻譜分析儀則采用快速傅里葉變換來產生頻譜（常常與超外差接收技術配合使用）。

雖然所使用的頻譜分析儀型號各異，但是一些主要參數仍需予以考慮。起始和終止頻率表明了帶通濾波器被掃描的頻率范圍。分辨率帶寬是帶通濾波器在頻率范圍內被掃描的寬度。降低分辨率帶寬，則能提升頻譜分析儀處理在離散頻率時信號的能力，同時，將延長掃描時間。圖 1.1說明了掃描濾波器的運行情況，圖 1.2 和圖 1.3 顯示了同一頻譜分析儀采用不同分辨率帶寬時，所得出的兩種測量結果。在圖 1.2中，由于分辨率帶寬被設置得非常小，從而使離散頻率分量（即 150 Hz）得到了妥善處理。另一方面，在圖 1.3 中，由于分辨率帶寬被設置得非常大，使離散頻率分量（即 1200 Hz）未能得到妥善處理。

圖1.1：頻譜分析儀運行情況

圖1.2：針對高分辨率信號選擇的分辨率帶寬

圖1.3：針對低分辨率信號選擇的分辨率帶寬

在圖 1.2 和圖 1.3 中，頻譜的大小以分貝毫瓦 (dBm) 為單位表示，這是頻譜分析儀常用的測量單位。一分貝毫瓦是指相對于一毫瓦，用分貝來計量的功率比值。就本例中的頻譜分析儀而言，分貝毫瓦的測量也要事先假設輸入阻抗為 50 歐姆。對大多數的頻譜分析儀而言，當輸入阻抗選擇為 1M 歐姆時，情況也是如此。圖 1.4列出了將分貝毫瓦轉化為電壓有效值所采用公式的推導過程。在圖 1.5中，該公式用于計算在圖 1.2 – 1.3 中列出的測量結果 —— –10 dBm信號的電壓有效值。

從圖 5.13 – 5.14 中，我們可以看出，當分辨率帶寬降低時，固有噪聲則從 –87 dBm 增加到 –80 dBm。另一方面，當分辨率帶寬發生改變時，頻率處于 67 kHz 和 72 kHz 時的信號幅度并未發生改變。固有噪聲之所以受分辨率帶寬的影響，是因為其為熱噪聲，因此，帶寬的提高也增加了熱噪聲總量。另外，由于信號波形為正弦波曲線，而且不管帶寬如何變化，帶通濾波器內部的振幅都會保持恒定，因此，頻率處于 67 kHz 和 72 kHz 時的信號幅度并不會受分辨率帶寬的影響。因為我們必須清楚在頻譜密度計算中不應該包含離散信號，所以，有關噪聲分析方面的特性應引起我們足夠的重視。比如，當測量運算放大器的噪聲頻譜密度時，您會發現頻率在 60 Hz（功率上升線）時出現的一個離散信號。因為這個 60 Hz 的信號并非頻譜密度，而是一個離散信號，所以它并未包含在功率噪聲頻譜密度曲線中。

圖1.4：將分貝毫瓦轉化為電壓有效值

圖1.5：將分貝毫瓦轉化為電壓有效值

一些頻譜分析儀同噪聲頻譜密度一樣，可以 nV/rt-Hz 為單位顯示頻譜幅度。但是，如果不具備這種功能，我們可以用頻譜幅度除以分辨率噪聲帶寬的平方根來計算頻譜密度。需要說明的是，通常我們需要一個換算系數，將分辨率帶寬轉化成分辨率噪聲帶寬。圖 1.6給出了將分貝毫瓦頻譜轉化成頻譜密度的方程式。圖 1.6還給出了將分辨率帶寬轉化成噪聲帶寬所需的換算系數表。圖 1.7 顯示了將示例頻譜分析儀中的頻譜轉化為頻譜密度的實例。

圖1.6：將 dBm 轉化為頻譜密度的方程式

圖1.7：將 dBm 轉化為頻譜密度的方程式

圖1.8：頻譜分析儀測量結果向頻譜密度轉化的實例

另外，大多數頻譜分析儀都具有計算平均值的功能。這一功能消除了測量波動的影響，因此，測量結果的重復性更高。平均值的數量由頻譜分析儀的前置面板輸入（通常從 1 至 100）。圖 1.9 – 1.11顯示了采用不同的平均值水平，測量得出的同一信號。

圖 1.9 關閉平均值功能時的頻譜分析儀

圖1.10 平均值 = 2 時的頻譜分析儀

圖1.11 平均值 = 49 時的頻譜分析儀

當使用（或選擇）頻譜分析儀時，我們需要考慮的主要技術規范就是固有噪聲和帶寬。圖1.12 中的表格列出了兩款不同頻譜分析儀的部分技術規范。

圖1.12：兩款不同頻譜分析儀的技術規范比較