频谱分析仪灵敏度由平均噪声电平定义
频谱分析仪实际上是一个高灵敏度接收机，可以用它来测量小信号。但是频谱分析仪自身的固有噪声对频谱分析仪的灵敏度带来一定的影响，限制了频谱分析仪测量小信号的能力。
频谱分析仪的灵敏度通常由显示平均噪声电平（DANL）来定义，该参数可直接从频谱分析仪直接读出。将显示平均噪声电平加3dB时所需要的最小输入信号，称为最小可检测信号MDS。
频谱分析仪内的第一级放大器对频谱分析仪的固有噪声有很大的影响，放大器对噪声进行放大，并加上自身的噪声。噪声通过系统，其幅度越来越大，但其它各级电路产生的噪声只占总噪声功率的一小部分。在频谱分析仪的输入放大器后面与第一增益级之间，通常会接入衰减器、混频器，这些器件也会产生噪声。但是，它们产生的噪声接近绝对最小值-174dBm/Hz，所以，这些噪声不会对输入端与被放大的噪声电平有明显的影响。但是混频器会衰减输入信号，减小输入信号的信噪比，降低灵敏度，所以，这些电路对频谱分析仪显示低电平信号的能力有很大的影响。
当给频谱分析仪的输入端连接一个50负载时，由于阻止了不希望的信号进入频谱分析仪，我们可以大概地确定频谱分析仪的DANL——这时的频谱分析仪显示屏上显示的噪声电平是频谱分析仪的噪声门限。低于该噪声门限的输入信号将被频谱分析仪的固有噪声掩盖而无法显示出来。但是，DANL并不是输入端口的实际噪声电平，而是有等效噪声电平。
实际的噪声电平与输入信号相关，在某些时候，噪声也是一种需要关注的信号，与其他任何离散信号一样，当噪声信号电平高于有效噪声门限时，噪声信号的测量才易于实施，有效噪声门限包含了输入衰减损耗、混频器转换损耗与中频检波前其它电路的影响。
对于频谱分析仪，操作者不能改变混频器的转换损耗，但允许用户改变输入衰减器。这样就是改变输入到第一混频器的信号电平，即改变信号、噪声门限比值。
当频谱分析仪的射频衰减为0dB时，达到频谱分析仪的最大灵敏度，但是需要注意的是：频谱分析仪的第一混频器不能因高电平信号输入（即使信号超出所设置显示范围）而过载。
频谱分析仪中，通过内部处理器来调整中频增益级的增益，以补偿衰减器的衰减。因此，当改变输入衰减时，显示的输入信号在显示屏上保持相同的位置，而噪声却上下变化。在图1中，显示同一个信号在不同输入衰减下的迹线，其输入衰减从上至下分别是20dB、10dB、0dB。可以看到显示的噪声电平发生了变化，但信号始终保持同一位置。
图 1 当改变输入衰减时，噪声电平发生变化，信号幅度保持不变
无论如何，当频谱分析仪的输入衰减为0dB时，其灵敏度才能达到最大。但是，衰减器设值变小时频谱仪内部失真变大、噪声电平变低：衰减器设值大时，频谱仪内部失真变小、噪声电平变高。
除输入衰减对灵敏度有影响外，分辨率带宽对灵敏度也有影响。为了进一步减小所显示的噪声，需要减小分辨率带宽。
当改变频谱分析仪的分辨率带宽时，噪声的变化为10lg(BW2/BW1)。其中，BW1为第一次测量时的分辨率带宽，BW2为第二次测量时的分辨率带宽。如果第二次测量时的分辨率带宽相对于第一次测量时的分辨率带宽发生10倍的变化，频谱分析仪显示的噪声电平将发生10dB的变化，见图2所示，分辨率是100kHz，信号淹没在噪声中（黄色迹线），当分辨率设置为1kHz时，噪声下降大约20dB（见红色迹线），但是信号幅度不变，信号就显露出来。频谱分析仪为了获得低的显示噪声，需要窄带中频滤波器，这反过来又增加了扫描时间。
图 2 当改变分辨率带宽时，噪声电平发生变化，信号幅度保持不变
频谱分析仪显示的是信号加噪声。为了清晰显示低信噪比的输入信号，当使用RMS检波器时,减小视频带宽(VBW)也是很有用的。
频谱分析仪的视频滤波器可以在不影响信号幅度的情况下，减小噪声信号的幅度波动，但是扫描速度将变慢。
图 3 当改变视频带宽，可减少噪声幅度，信号显露出来
如果频谱分析仪的灵敏度不能令人满意，可通过前置放大器来提高频谱分析仪的灵敏度。前置放大器同时也会放大噪声，而且，前置放大器输出的噪声远大于该放大器后面所有的器件产生的噪声。但是，如果前置放大器的增益足够大，系统总的噪声就只取决于前置放大器本身的噪声性能。
在由指定分辨率带宽的测量应用中，频谱分析仪的高灵敏度尤其重要。这种情况下，是不允许通过减小分辨率带宽来减小显示的噪声的。
总的来说，可选择最小的分辨率带宽、最小的输入衰减以获得频谱分析仪的最大灵敏度（这也是可获得最好的信噪比），也可通过选择最小视频带宽来显示接近噪声电平的低电平信号。
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