頻譜分析儀簡(jiǎn)史（80年代之前）

信號(hào)源曾今是HP的第一個(gè)產(chǎn)品。“40年代早期，HP車(chē)庫(kù)”圖片里的DavePackard用300A波形分析儀測(cè)試205AG信號(hào)發(fā)生器。

HP在1964年推出了頻譜分析儀。這個(gè)市場(chǎng)原本屬于“Polarad”和“Panoramic”。這兩個(gè)公司都生產(chǎn)分析儀，大多數(shù)是Klystrons作為第一本振的單獨(dú)波段、手動(dòng)調(diào)諧接收機(jī)。第二本振是掃頻，提供了100MC掃頻寬度。項(xiàng)目工程師ArtFong被安排制造HP分析儀，革命性的變化其是將掃頻功能作為第一本振。使用向后波振蕩器（BWO）作為第一本振，使得可標(biāo)記的2000MC掃描寬度成為可能。

HP8551A第一次亮相實(shí)在1964年8月。1965年的目錄這么介紹“微波頻譜分析儀的全新概念”。

第一臺(tái)校準(zhǔn)的頻譜分析儀

851A/8551A頻譜分析儀通過(guò)同軸輸入覆蓋了10MC到10GC的頻率范圍，通過(guò)外部的波導(dǎo)混頻器和適配器覆蓋了8.2~40GC。

校準(zhǔn)的頻譜寬度從100kC~2GC。這么寬的頻譜使得寬的分離信號(hào)和和寬的頻譜，單一信號(hào)、失真產(chǎn)品的詳細(xì)檢查成為可能。

信號(hào)幅度由0~60dB的RF衰減器（10dB步進(jìn)），外加80dB的IF衰減器（1dB步進(jìn)）控制。校準(zhǔn)，顯示動(dòng)態(tài)范圍60dB.

HP8551A頻譜分析儀是BillHewlett在1983年編寫(xiě)的“機(jī)會(huì)的創(chuàng)新”一書(shū)中認(rèn)為最為成功的產(chǎn)品之一。

“在寫(xiě)這篇文章之前，頻譜分析儀已經(jīng)流行了很久。HP產(chǎn)品之前，這些儀器有一些非常實(shí)際的問(wèn)題和限制。比如，諧波和雜散信號(hào)會(huì)經(jīng)常導(dǎo)致不穩(wěn)定的結(jié)果。另外，對(duì)于頻率參考不夠準(zhǔn)確，動(dòng)不動(dòng)就需要校準(zhǔn)。最后，他們是窄帶的，需要一系列插件調(diào)諧器覆蓋感興趣的頻段。，新方法、新工具的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。

解決之道是采用改進(jìn)的后向波振蕩器，給出“干凈的信號(hào)”。一個(gè)本地的生產(chǎn)商為我們?cè)O(shè)計(jì)了符合要求的、頻率覆蓋了2~4GHz范圍并且電壓可調(diào)的管子。低噪聲的2GHzIF放大器、10MHz~4GHz直接頻率可由和4Ghz的鏡像頻率隔離開(kāi)來(lái)，輕易獲得超過(guò)0.4GHz的頻率。10MHz石英晶體振蕩器的使用使得調(diào)諧和掃頻時(shí)獲得1%的準(zhǔn)確度是可行的，也可以在掃頻寬度和速度改變時(shí)為優(yōu)化分辨率而自動(dòng)選擇波段。對(duì)數(shù)顯示可以獲得60dB的動(dòng)態(tài)范圍。

儀器帶來(lái)了頻譜分析儀的革命，并開(kāi)啟了許多新的應(yīng)用。”

下一個(gè)十年

ArtFong理念的下一個(gè)演變是產(chǎn)生了70年代HP最為廣泛的產(chǎn)品線。140系列示波器主機(jī)和855x頻譜分析儀插件系列為HP的品牌提升帶來(lái)了重要的貢獻(xiàn)，直到HP35口袋計(jì)算器的誕生。

855x系列1968年隨著8552A和8553L配對(duì)插件以及141S顯示部分開(kāi)始生產(chǎn)。剛開(kāi)始被稱為“全校準(zhǔn)頻域測(cè)量系統(tǒng)”“很容易使用以及轉(zhuǎn)變成示波器。”頻率覆蓋了1kHz~110MHz，應(yīng)用包括音頻，視頻，和IF放大器，導(dǎo)航輔助，電信表，復(fù)用基帶，以及商業(yè)AM、FM、TV、和陸地移動(dòng)通信。

1969年8月推出的8554LRF插件，將頻率上限擴(kuò)展到UHF波段，使用YIG調(diào)諧固態(tài)第一本振覆蓋了0.5~1250MHz的頻率范圍。第一次可以在全波段內(nèi)單次掃頻，并保持了110MHz插件的平坦，動(dòng)態(tài)范圍和絕對(duì)幅度校準(zhǔn)。

1971年9月，調(diào)諧部分覆蓋了10MHz~18GHz（8555A），低頻部分覆蓋了20Hz~300kHz（8556A）和2個(gè)追蹤信號(hào)發(fā)生器（8443A，0.1~110MHz）和（8444A，0.5~1300MHz）被生產(chǎn)出來(lái)。

自動(dòng)頻譜分析儀

1972年，HP的首臺(tái)計(jì)算機(jī)、第二代合成器，855x頻譜分析儀插件家族界面，組成了第一臺(tái)自動(dòng)化頻譜分析儀系統(tǒng)。

最初，這套系統(tǒng)被用在兩個(gè)行業(yè)。一個(gè)是“頻譜監(jiān)測(cè)”，包括站點(diǎn)調(diào)查，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，電子一致性測(cè)試，和一些電子智能的應(yīng)用。另一個(gè)是“激勵(lì)/響應(yīng)測(cè)試”，包括經(jīng)常在放大器，混頻器，調(diào)制器，復(fù)用器，晶振，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的聯(lián)合等應(yīng)用上進(jìn)行的頻域測(cè)試。

這些非常昂貴的自動(dòng)頻譜分析儀系統(tǒng)在開(kāi)始的時(shí)候只存在于有限的市場(chǎng)，但是每一個(gè)構(gòu)成部分，包括計(jì)算機(jī)，界面和軟件都是由HP“內(nèi)部制造”。這些多樣的，內(nèi)部know-how使得HP比其他自動(dòng)頻譜分析儀有著顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。計(jì)算機(jī)的下一個(gè)顯著改進(jìn)時(shí)集成和數(shù)字工藝的引入，最終導(dǎo)致了70年代之前8566，自動(dòng)微波頻譜分析儀的誕生。

8580A系統(tǒng)

8580A以及非線性器件的激勵(lì)/響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)

低頻，低價(jià)，自動(dòng)化

1975年，面向中小型公司的低價(jià)，音頻和射頻自動(dòng)化頻譜分析儀出現(xiàn)。

推動(dòng)這個(gè)的因素有幾方面。首先是1972年推出的第二代HP桌面計(jì)算器（9810/20/30）。其次是“IEEE488”接口的出現(xiàn)，這個(gè)接口就是著名的HP-IB，今天更出名的稱呼是GPIB。HP-IB此后也成為HP每一臺(tái)可編程儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置。

3571A是第一臺(tái)這樣子的頻譜分析儀。覆蓋了10Hz~13MHz范圍，使用外部可編程合成器作為第一本振，帶有信號(hào)追蹤功能。3320B合成源是最便宜的解決方案，3330A/B給出了改進(jìn)的準(zhǔn)確度和快的測(cè)量速度。不同分析儀和合成源的組合形成了3044A和3045A自動(dòng)頻譜分析儀。

盡管頻譜在低端，但是這些儀器開(kāi)創(chuàng)了使用合成源作為本振，帶來(lái)了準(zhǔn)確度的革新，使用計(jì)算機(jī)帶來(lái)了數(shù)據(jù)處理和顯示數(shù)據(jù)的新途徑。

左上3320B，左下3571A，右9810

1973年，HP3580A

整個(gè)70年代，HP推出了各種各樣的頻譜分析儀，以滿足不同市場(chǎng)和不同客戶的需求。數(shù)字電路的興起，LED的發(fā)明，極大推動(dòng)了產(chǎn)品的發(fā)展。3580A便是這樣的一款模擬頻譜分析儀，頻率范圍5Hz~50kHz。

3580A的重大改進(jìn)是可以數(shù)字存儲(chǔ)顯示信息。這樣顯示可以通過(guò)數(shù)字內(nèi)存在普通CRT上快速刷新，這一點(diǎn)對(duì)于模擬存儲(chǔ)和慢掃速來(lái)說(shuō)就算是利用最好的CRT也會(huì)有問(wèn)題。其次通過(guò)使用“適應(yīng)掃描”的技術(shù)減少了掃描時(shí)間。這項(xiàng)技術(shù)給通常位于噪聲或閾值電平紙上的頻譜帶來(lái)了領(lǐng)先。當(dāng)信號(hào)位于閾值之下時(shí)，加快掃描是可能的。當(dāng)信號(hào)搞過(guò)閾值時(shí)，掃描慢下來(lái)以再現(xiàn)全響應(yīng)。這在掃描速度上獲得了盡可能多的幅度改進(jìn)。

再次，RBW低至1Hz,這在當(dāng)時(shí)是最好的，使得分離非常接近的頻譜成為可能，也簡(jiǎn)化了噪聲分析。所有這些特性加起來(lái)，使得3580A成為非常出色的低頻頻譜分析儀。

1975，HP8558B

HP8558是為了簡(jiǎn)化操作而設(shè)計(jì)的全校準(zhǔn)頻譜分析儀。這同樣是一個(gè)基于180系列示波器主機(jī)的插件設(shè)計(jì)。

分析儀頻率覆蓋了100kHz~1500MHz的范圍，LED讀出功能帶來(lái)了更準(zhǔn)確的頻率測(cè)量。絕對(duì)幅值校準(zhǔn)和大的顯示屏使得精確的電壓和功率測(cè)量成為可能。通過(guò)耦合控制，操作只需3個(gè)旋鈕，這極大了簡(jiǎn)化了操作。低價(jià)和便攜性使得8558B廣泛成為臺(tái)式和站點(diǎn)維護(hù)的儀器，主要應(yīng)用于電信和有線電視。

1978HP8565A

8565A覆蓋了10MHz~22GHz（使用外部混頻器可到40GHz），內(nèi)建了YIG預(yù)選濾波器。在0.1~22GHz的范圍內(nèi)，以2個(gè)Span進(jìn)行6個(gè)微波波段之一靠近的快速信號(hào)定位分析。

窄Span內(nèi)的全自動(dòng)化穩(wěn)定性減少了殘留FM和漂移。標(biāo)準(zhǔn)RBW從1kHz到3MHz。選件100提供了100Hz和300Hz的IF帶寬濾波器。

CRT，LED顯示了在中心位置評(píng)估信號(hào)所需的所有相關(guān)設(shè)置。數(shù)據(jù)可以顯示在CRT上。2年后的8569B改進(jìn)了8565的性能，全HP-IB可編程和數(shù)字存儲(chǔ)顯示代替了可變余暉的模擬CRT。

1978，HP8568A

隨著微控制器的出現(xiàn)，基于微控制器的儀器不僅使得數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了顯著改進(jìn)，而且還提供了控制更加復(fù)雜和強(qiáng)大的測(cè)量硬件嶄新方式。8568A便是第一臺(tái)這樣的頻譜分析儀，覆蓋了100Hz~1500MHz，合成源控制調(diào)諧，RBW細(xì)致10Hz在全部調(diào)諧范圍內(nèi)，90dB對(duì)數(shù)顯示，杰出的頻譜純度，帶有顯示信息的數(shù)字存儲(chǔ)。HP-IB使得8568A成為生產(chǎn)線，無(wú)人值守的頻譜調(diào)查等類(lèi)似應(yīng)用的功能強(qiáng)大而極具性價(jià)比的頻譜分析儀。

8568是一臺(tái)絕對(duì)值得回憶的頻譜分析儀，已經(jīng)初步具備了現(xiàn)代頻譜分析儀的所有特征。1978年在巴黎展出時(shí)曾引起了極大的轟動(dòng)，參觀者欣喜若狂，不敢相信自己的眼睛，解說(shuō)者只講得口干舌燥，分外賣(mài)命。在8568A上首次出現(xiàn)的Marker-PeakSearch-MarkerCenterFreq-Zoom功能在模擬頻譜分析儀從未出現(xiàn)過(guò)。一年后，HP又推出了具有同樣性能，但頻率已經(jīng)擴(kuò)展到22GHz的微波頻譜分析儀。

8568A在巴黎的展會(huì)上。

1979年，HP3582A

HP3582A是介于信號(hào)和頻譜分析邊緣的雙通道，實(shí)時(shí)分析儀，集成了傳遞函數(shù)測(cè)量功能，覆蓋了0.02Hz~25kHz。這是第一臺(tái)提供實(shí)時(shí)頻譜功能的分析儀，借助于FFT微處理器和網(wǎng)絡(luò)分析儀，具有獨(dú)立的雙通道輸入。

注：此處的信號(hào)分析儀跟現(xiàn)在所提的信號(hào)分析儀有很大區(qū)別，當(dāng)時(shí)的信號(hào)分析儀主要面向音頻和振動(dòng)分析，而現(xiàn)在的信號(hào)分析儀是在頻譜分析儀的基準(zhǔn)上發(fā)展而來(lái)，專門(mén)進(jìn)行射頻信號(hào)，調(diào)制信號(hào)分析的比頻譜分析儀高級(jí)的多的儀器。