เครื่องวิเคราะห์สัญญาณเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดขนาดและเฟสของสัญญาณอินพุตที่ความถี่เดียวภายใน แบนด์วิดท์ IFของเครื่องมือ โดยใช้เทคนิคดิจิทัลเพื่อแยกข้อมูลที่เป็นประโยชน์ที่ส่งมากับสัญญาณไฟฟ้า^{[ 1 ]}ในการใช้งานทั่วไป คำนี้หมายถึงทั้งเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและเครื่องวิเคราะห์สัญญาณเวกเตอร์ในขณะที่เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมวัด แอม พลิจู ด หรือขนาดของสัญญาณ เครื่องวิเคราะห์สัญญาณที่มีซอฟต์แวร์หรือการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสมสามารถวัดแง่มุมใดๆ ของสัญญาณได้ เช่นการมอดูเลชั่น เครื่องวิเคราะห์สัญญาณความถี่สูงในปัจจุบันมีประสิทธิภาพที่ดีโดยการปรับทั้ง ส่วนหน้า อนาล็อกและส่วนหลังดิจิทัล ให้เหมาะสม ^{[ 2 ]}

เครื่องวิเคราะห์สัญญาณสมัยใหม่ใช้ตัวรับสัญญาณแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ในการแปลงความถี่ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมสัญญาณลงมาเพื่อทำการวิเคราะห์ ดังแสดงในรูปด้านขวา สัญญาณจะถูกแปลงเป็นความถี่ระดับกลางก่อน จากนั้นจึงกรองเพื่อจำกัดแบนด์วิดท์ของสัญญาณและป้องกันการเกิดเอเลียสซิ่งการแปลงความถี่ลงมาสามารถทำงานในโหมดปรับความถี่แบบกวาดคล้ายกับเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม แบบดั้งเดิม หรือในโหมดปรับความถี่คงที่ ในโหมดปรับความถี่คงที่ ช่วงความถี่ที่แปลงลงมาจะไม่เปลี่ยนแปลง และเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ลงมาจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลเพื่อการวิเคราะห์เพิ่มเติม กระบวนการแปลงเป็นดิจิทัลโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการสุ่มตัวอย่างแบบอินเฟส/ควอดราเจอร์ (I/Q) หรือการสุ่มตัวอย่างเชิงซ้อน เพื่อรักษาคุณลักษณะทั้งหมดของสัญญาณไว้ ซึ่งแตกต่างจากการประมวลผลเฉพาะขนาดของสัญญาณของเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมอัตราการสุ่มตัวอย่างของกระบวนการแปลงเป็นดิจิทัลอาจเปลี่ยนแปลงได้ตามช่วงความถี่ที่กำลังพิจารณา หรือ (โดยทั่วไป) สัญญาณอาจถูกสุ่มตัวอย่างใหม่แบบดิจิทัล

เครื่องวิเคราะห์สัญญาณสามารถทำงานได้ทั้งในส่วนของเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและเครื่องวิเคราะห์สัญญาณเวกเตอร์อาจมองได้ว่าเครื่องวิเคราะห์สัญญาณเป็นแพลตฟอร์มการวัด โดยมีการดำเนินการต่างๆ เช่น การวิเคราะห์สเปกตรัม (รวมถึงสัญญาณรบกวนเฟสกำลังและการบิดเบือน ) และการวิเคราะห์สัญญาณเวกเตอร์ (รวมถึง การวิเคราะห์คุณภาพ การดีมอดูเลชั่นหรือการมอดูเลชั่น) เป็นแอปพลิเคชันการวัด แอปพลิเคชันการวัดเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นในแพลตฟอร์มเครื่องวิเคราะห์ในรูปแบบของเฟิร์มแวร์การวัด หรือติดตั้งเป็นซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้