信号分析仪是对无线电信号进行测量的必备手段，可以测量信号的波形和频谱特性，比如信号的幅度、频率、失真度、谱纯度、调制度等。如果与激励源配合，则可测量系统的幅频响应、三阶交调等系统参数。主要有示波器、频谱分析仪和矢量信号分析仪。

示波器主要测量信号的波形，其目的是保证信号波形无失真的显示。现代的示波器均为数字示波器，采用了大量数字信号处理技术，可以实时捕获、显示信号。在对瞬态信号的处理上尤为突出。

频谱仪关注的侧重点信号的频谱特性。传统的频谱分析仪为外差扫描式频谱仪。这种体制的频谱仪只能测到信号的幅度和频率信息，无法测到相位信息。同时，由于采用扫描体制，无法对信号测量进行实时测量。

随着数字技术和硬件水平的提高，高速模数转换、数字调制、快速傅里叶变换等技术大量应用到频谱分析仪中，同时在工程应用中出现了更多的复杂信号，由此产生了矢量信号分析仪。矢量信号分析仪可测出复杂信号的幅度和相位信息，可以做到对信号的实时测量。

在现代仪表中，数字示波器与矢量信号分析仪有部分功能是交叉的。对数字示波器进行相应的编程，可以显示信号的频谱。而矢量信号分析仪也可以显示信号的波形。