頻譜分析儀主要用于顯示頻域輸入信號的頻譜特性，因此對于信號分析而言是不可缺少的量測儀器。頻譜分析儀是透過頻域對信號進行分析、研究，并同時應用于更多不同領域，例如無線訊號收發器、信號干擾的檢測、頻譜監測、以及元件特性分析等，是從事電子產品研發、生產、檢驗的常用工具，特別針對無線通訊信號的測量更是必要工具，其應用十分廣泛，因此也有工程師將之稱為射頻量測的萬用電表。
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其主要功能包括：頻率設置、基準電平設置、跟蹤發生器設置、跟蹤控制設置、利用標記功能測量回波損耗，以及頻寬、掃描時間及觸發控制設置等功能。
針對時域方面的信號量測，示波器是一項非常重要且很有效率的量測儀器，它能直接顯示信號波幅、頻率、周期、波形與相位等之響應變化。一般來說，示波器都必須具備雙軌跡輸出顯示裝置，同時內建有IEEE-488、IEEE-1394或RS-232等介面功能以便與繪圖儀器連結，而利于后續量測顯示資訊輸出與繪圖的研究比較之用。只是示波器缺點在于只侷限于低頻信號，對于高頻信號的分析便成為一大挑戰。
頻譜分析儀的優勢，正是在于彌補示波器針對高頻信號分析的不足，并可同時將多頻信號以頻域的方式來呈現，以方便辨識各不同頻率的功率裝置，并顯示信號在頻域里的特性。
頻譜分析儀種類介紹
在通信上，量測頻率中有一項工作室檢測信號在頻域的情況。而頻譜分析儀就是為了這個目的而研發出來的儀器，并且被廣泛使用在測量通信的參數，如averagenoiselevel、dynamicrange、frequencyrange或是其它。除此之外，還可以利用在時域的量測，像是測量傳輸輸出功率等項目。
依功能來區分，可以將頻譜分析儀想成：計頻器+功率計。因為計頻器只能量測訊號的頻率，而功率計只能量測訊號的功率，若兩者要同時得到，頻譜分析儀就可以達到此目地。
如果要完全地分析且清楚一個信號的特性，除了使用示波器從時域去觀察信號外，還需要從頻率的角度去分析信號。只用示波器來觀察信號并不能看出信號全部真正的面貌，只能看到組成之后的波形；例如方波，它其實是經過許多信號的累積而形成的一種信號。
時域與頻域的差異
在射頻電路中可能會有放大器（Amplifier）、振蕩器（Oscillator）、混頻器（Mixer）、濾波器（Filter）等電路組件，單純只用示波器來觀察的話，根本無法察覺該組件在電路中的變化，這時候就必須使用頻譜分析儀，分析其頻率響應來說明電路的特性。圖1說明了時域與頻域上的差別。
頻譜分析儀的種類
頻譜分析儀一般而言分成兩種類型，RealTime頻譜分析儀（SA）與SweepTuned頻譜分析儀兩種類型。
頻譜分析儀（SA）
這類型的SA稱為實時性頻譜分析儀，顧名思義是能立即把信號濾出來，所以它使用了許多平行架構的濾波器來分布在所有的頻寬范圍中，而信號一經輸入之后沒有Delay就能馬上表示出來，如圖2所示，為實時性頻譜分析儀的架構。
實時性頻譜分析儀的好處即是可以立即的將信號濾出來，而且Filter的頻寬可以依照不同的span來作調整與改變，不過這類型的頻譜儀，zui大的問題在于因為它使用大量的濾波器來作實時處理，所以價格非常昂貴，且頻寬都不會很高，一般而言約10MHz-30MHz左右。
實時性頻譜分析儀的架構
頻譜分析儀
在這類型的頻譜分析儀當中，又可區分為兩大類，RF調諧方式、超外差掃描方式。
（A）RF調諧方式
圖3所示的為RF調諧方式架構而成的頻譜分析儀方塊圖，它是使用一個帶通可調的濾波器（TunableFilter），由一掃描儀來調變期帶通寬度，進而使得相關的頻率信號通過并加至垂直偏向版（即CRT中的橫軸），而CRT中的水平軸受掃描儀頻率同步的控制，使不同的頻率信號在水平軸上分別對應地呈現。
使用此種方式構成的頻譜分析儀較為簡單，能包含較廣的頻率范圍且價格便宜，但是靈敏度與頻率特性等效能較差，且濾波器的帶寬固定，即頻率的分辨率無法改變。由于此種調諧型的頻譜分析儀較為經濟以及所能測量的頻率范圍較廣，故早期的微波頻帶的頻譜分析常常使用這一方式；但是較可惜的，因為此種方式是以掃瞄器來調變濾波器的帶通，故掃描儀的掃描速度不能太快，通常在數個MHz/s左右，當掃描超出這個比值，濾波器對于信號的響應尚未達到100%時，濾波器的帶通范圍已經改變，所以所測出的值往往會較小于原來的信號而不準確。
圖3RF調諧方式的頻譜分析儀架構
（B）超外差式頻譜分析儀
由于調諧式的頻譜分析儀的靈敏度與準確性不高，所以目前使用zui廣的頻譜分析儀是超外差式的頻譜分析儀，如圖4。此種方式乃將輸入濾波器的帶通固定，使用一個頻率可變的本地振蕩器，使之產生隨著時間而作線性變化的振蕩頻率。將此可變的振蕩頻率與輸入信號在混波器（Mixer）混合后，產生一中頻。此中頻成為接收機的輸出，加至屏幕的垂直偏向版（橫軸），且巨齒波電壓亦同時加至水平偏向板（縱軸），結果在屏幕上顯示出的信號為頻率與振幅的對應關系。現在就根據圖4中每一個單元作簡單的介紹：
超外差式頻譜分析儀架構
衰減器因為混波器的RF輸入zui大線性范圍有限，這對一般的量測是不夠用的，因此必須將過大的信號預先衰減到混波器的RF輸入線性范圍。經過混波器之后，在利用放大器將之還原。但這種架構會造成頻譜分析儀上的顯示噪聲位準，隨著衰減器的值而起伏。
混波器（Mixer）：RF信號與本地振蕩器（LO）信號經過混波器之后，會產生許多兩者之間頻率倍數相加減的信號。而當輸入信號與本地振蕩器經過混頻之后，會產生三種中頻的可能（或者更多），可用以下公式來求出所要的正確中頻信號：
從（1）式來看，所產生的中頻頻率遠高過頻譜分析儀內中頻濾波器的協振頻率，故不能為此儀器所接受。而（3）式所產生之中頻，其輸入信號之頻率必須比高，所以此種信號比振蕩頻率高的射頻就會被排除在外。故zui后只有第（2）式中所產生之中頻才為政確之中頻信號。
解析頻寬濾波器：RBW濾波器也稱中頻濾波器，他的作用是將RF頻率與本地振蕩頻率相檢的信號，也就是所謂的IF信號，由混波器產生的眾多頻率中過濾出來。使用者可藉由頻譜分析一面板上的RBW控制鈕選擇不同的3dB頻寬的RBW濾波器。由圖5中可看出，RBW設的愈窄，所觀察到的頻率分布就越細微，也降低了噪聲位準。
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