早期的頻譜分析儀實質(zhì)上是一臺掃頻接收機,輸入信號與本地振蕩信號在混頻器變頻后,經(jīng)過一組并聯(lián)的不同中心頻率的帶通濾波器,使輸入信號顯示在一組帶通濾波器限定的頻率軸上。顯然,由于帶通濾波器由無源元件構(gòu)成,頻譜分析器整體上顯得很笨重,而且頻率分辨率不高。既然傅里葉變換可把輸入信號分解成分立的頻率分量,同樣可起著濾波器類似的作用,借助快速傅里葉變換電路代替低通濾波器,使頻譜分析儀的構(gòu)成簡化,分辨率增高,測量時間縮短,掃頻范圍擴大,這就是現(xiàn)代頻譜分析儀的優(yōu)點了。
矢量信號分析儀是在預(yù)定頻率范圍內(nèi)自動測量電路增益與相應(yīng)的儀器,它有內(nèi)部的掃頻頻率源或可控制的外部信號源。其功能是測量對輸入該掃頻信號的被測電路的增益與相位,因而它的電路結(jié)構(gòu)與頻譜分析儀相似。頻譜分析儀需要測量未知的和任意的輸入頻率,矢量信號分析儀則只測量自身的或受控的已知頻率;頻譜分析儀只測量輸入信號的幅度(標量儀器),矢量信號分析儀則測量輸入信號的幅度和相位(矢量儀器)。由此可見,矢量信號分析儀的電路結(jié)構(gòu)比頻譜分析儀復雜,價位也較高?,F(xiàn)代的矢量信號分析儀也采用快速傅里葉變換,以下介紹它們的異同。
儀器是科學技術(shù)發(fā)展的重要“工具”。科學家王大珩先生指出,“機器是改造世界的工具,儀器是認識世界的工具”。儀器是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”,是科學研究的“先行官”,是軍事上的“戰(zhàn)斗力”,是現(xiàn)代社會活動的“物化法官”。不言而喻,儀器在當今時代推動科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的地位。
廣義而言傳感技術(shù)必須感知三方面的信息,它們是客觀世界的狀態(tài)和信息,被測控系統(tǒng)的狀態(tài)和信息以及操作人員需了解的狀態(tài)信息和操控指示。在這里應(yīng)注意到客觀世界無窮無盡,測控系統(tǒng)對客觀世界的感知主要集中于與目標相關(guān)的客觀環(huán)境(簡稱既定目標環(huán)境),既定目標環(huán)境之外的環(huán)境信息可通過其它方法采集。被測控系統(tǒng)可以是簡單的物或單一的樣本,可以是復雜的無人直接操縱的自動系統(tǒng),可以是有人(群)在內(nèi)操作的大型自動化系統(tǒng)或社會活動系統(tǒng),也可以是人體。以人體健康、生理、心理狀態(tài)為目標的傳感技術(shù)是醫(yī)療診治儀器的基礎(chǔ)和核心。操作人員可以是單人,但在系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的情況下常為不同崗位下的操作人員群體。