频谱分析仪通常应用于测试信号的各阶失真，如信号的谐波抑制、交调测试、调制信号的 ACPR指标等。在对信号进行读值之前，需要先考察一下频谱分析仪显示结果的真实性，即显示结果是来源于被测信号还是来源于仪器内部产生的失真。任何非线性器件都会产生非线性失真（12所示），不管它是由频谱分析仪内部（第一混频器、前置放大器）产生的失真，还是由被测器件产生的失真，都会反映在频谱分析仪测试结果中。在频谱分析仪的测试处理过程中，其变频处理、放大处理、 ADC 处理等环节都会存在非线性，造成仪表寄生的失真成分，引起测试误差。对于利用频谱分析仪来测试各种信号，希望仪表内部产生的各种失真越小越好。

       要减小频谱分析仪测试所产生的失真，首先要研究失真信号变化的规律。失真测量大多是相对于基波信号（载波或双音信号）进行的。当基波功率降低1dB 时，二阶失真降低2dB，三阶失真降低3dB。但是，相对于基波，二阶失真降低了ldB，三阶失真降低了2dB，基波和二阶失真比之间对应关系为 1 : 1 ，基波和三阶失真比之间存在 2：1 的对应关系。二阶失真随基波上升呈平方关系增加，而三阶失真随基波呈三次方增加。这就意味着在频谱分析仪的对数标度上，二阶失真电平变化的速度是基波变化速度的 2 倍，三阶失真电平变化的速度是基波变化速度的3倍，如图13 所示。

       知道了失真的特性，就可以在动态范围上画出由基波产生的二阶和三阶失真产物与基波信号的相对关系，如图14 所示，这些对应关系适合所有非线性器件。失真信号变化关系图是对这种关系的具体说明。X轴表示第一混频器的信号功率（在这种情况下为单音或双音信号）；Y轴为频谱分析仪内部产生的失真电平和基波信号的功率比值，以 dBc 表示。这些曲线是信号与失真的对比曲线。

       假设混频器的输入基波信号幅度为-30dBm ，则由于混频器的非线性作用，会使输出中出现新的频率成分：二阶非线性带来二次谐波，谐波幅度为-90dBm ，二阶失真与基波信号的幅度比为-60dBc ；三阶非线性带来三次谐波，谐波幅度为-1OOdBm ，三阶失真与基波信号的幅度比为-7OdBc。

       当输入信号幅度增加10dB而变为-20dBm 时，各阶失真产物的变化为：二次谐波增加 20dB，为-70dBm ，二阶失真与基波信号的幅度比为-50dBc ；三次谐波增加 30dB ，为-70dBm ，三阶失真与基波信号的幅度比为-50dBc。所以，二阶失真变化线斜率为 1 ，三阶失真变化线斜率为 2 。

       通过推算，可得到非线性器件的 Tol （三阶截获点）和 SHI （二阶截获点），这些指标反映当器件输入信号幅度持续增加，直到所产生的失真和基波信号幅度相同时输入信号的幅度。当然这只是推导的结果，实际器件的工作电平不会达到该电平。对于不同的频谱分析仪，在确定的输入信号电平下，若仪表所产生的失真小，对应的TOI和 SHI 也相应会提高。

       图14 告诉我们：

       频谱分析仪混频器工作电平坷氏，其产生的非线性产物越小；

       对于失真测试，其最大的动态范围对应于混频器最小的工作功率电平；

       要减小溜须工作电平，需要增加衰减器设值。