直接數(shù)字式頻譜分析儀與模擬式頻譜分析儀的區(qū)別是什么？

一、工作原理方面

1. 信號轉(zhuǎn)換方式
   • 直接數(shù)字式頻譜分析儀（DDSA）
     • 先通過高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將被測模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后利用離散傅里葉變換（DFT）或其快速算法FFT將數(shù)字時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號。這種轉(zhuǎn)換是基于數(shù)字信號處理技術，完全在數(shù)字域進行操作。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 主要基于掃頻超外差原理。它將被測信號與一個掃頻本振信號混頻，使被測信號搬移到中頻（IF），然后通過中頻濾波器、放大器等模擬電路對中頻信號進行處理，最后通過檢波器得到信號的幅度等信息。其頻譜分析是基于模擬電路對不同頻率信號的濾波、放大和檢測。
2. 頻率分辨率
   • DDSA
     • 頻率分辨率取決于采樣點數(shù)$N$和采樣頻率$f_s$，公式為$\Delta f=\frac{f_s}{N}$。可以通過增加采樣點數(shù)或降低采樣頻率來提高頻率分辨率，在一定范圍內(nèi)能夠靈活調(diào)整。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 頻率分辨率主要由中頻濾波器的帶寬決定。中頻濾波器的帶寬越窄，頻率分辨率越高，但一般較難實現(xiàn)非常窄的帶寬，并且調(diào)整相對不夠靈活。

二、性能特點方面

1. 動態(tài)范圍
   • DDSA
     • 動態(tài)范圍受ADC的位數(shù)和量化噪聲等因素影響。一般來說，較高位數(shù)的ADC可以提供較大的動態(tài)范圍，但也會增加成本和計算復雜度?，F(xiàn)代的DDSA可以達到較高的動態(tài)范圍，例如80dB甚至更高。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 動態(tài)范圍主要取決于中頻放大器等模擬電路的性能。其動態(tài)范圍相對有限，通常在60 - 80dB左右。
2. 精度
   • DDSA
     • 頻譜分析的精度受ADC的精度、FFT算法的誤差等因素影響。如果ADC的量化誤差小，并且FFT算法優(yōu)化得好，DDSA可以實現(xiàn)較高的精度。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 精度受模擬電路元件參數(shù)的漂移、非線性等因素影響較大。例如，中頻濾波器的中心頻率和帶寬可能會隨著溫度等因素發(fā)生漂移，從而影響測量精度。

三、應用場景方面

1. 復雜信號分析
   • DDSA
     • 更適合分析復雜的數(shù)字信號或包含多個頻率成分且頻率范圍較寬的信號。例如，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中對高速數(shù)字調(diào)制信號（如OFDM信號）的分析，DDSA能夠準確地測量出各個子載波的頻譜特性。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 對于簡單的連續(xù)波信號或傳統(tǒng)的模擬調(diào)制信號（如AM、FM信號）的分析比較適用，在一些傳統(tǒng)的無線電發(fā)射機和接收機的調(diào)試中仍有應用。
2. 實時性要求
   • DDSA
     • 如果需要進行實時頻譜監(jiān)測，特別是在信號頻率變化較快的情況下，DDSA具有一定優(yōu)勢。它可以通過快速FFT算法及時更新頻譜信息。
   • 模擬式頻譜分析儀
     • 在實時性方面相對較差，因為其掃頻過程需要一定時間來完成整個頻率范圍的掃描。