频谱分析仪是当今射频及微波领域中最常用的测试仪器。随着微电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的发展,使频谱分析技术进行深刻的变革。软件化、数字化是频谱分析的发展趋势。而数字中频信号处理则是当今频谱分析仪的关键技术之一。将数字化处理向射频中频输入端靠近,直接将射频模拟中频信号变换成数字中频信号,再经过数字下变频、数字滤波等处理,最终转换成数字基带信号,然后再对基带信号进行谱分析,这种频谱分析具有实时性强和测量速度快的优点。本文重点研究了高性能频谱分析仪的数字中频信号处理技术,文中首先介绍了频谱分析仪的工作原理和频谱分析仪的技术性能指标,并论证了采用超外差数字中频信号处理技术的频谱分析仪的优点。接着介绍了数字中频处理技术的基础理论:带通采样原理、整数倍抽取、高效数字滤波、数字混频技术。着重研究了数字化中频信号处理的欠采样、抗混叠滤波器、数字下变频器(DDC)、多速率抽取滤波器(CIC滤波器、半带滤波器)、FIR成形滤波器等一系列关键技术,对其中的每个模块进行了详细的原理分析。然后利用ADS和MATLAB软件对各模块(抗混叠滤波器、数模转换器(ADC)、数字控制振荡器(NCO)、数字下变频器(DDC)、多速率抽取滤波器(CIC滤波器、半带滤波器)、FIR成形滤波器)详细地仿真建模,并给出关键模块的设计原理图和仿真结果。最后给出了高性能频谱分析仪全数字中频信号处理系统中中频滤波器对分辨率的影响,并给出实验结果。本文所研究的高性能频谱分析仪的数字中频信号处理技术的研究,为我们跟踪国外电子测试技术的新发展和将频谱分析仪更好的应用于科学研究与实验中有重要的现实意义。