你知道示波器和頻譜分析儀的分析性能指標(biāo)嗎？ 分不清示波器和頻譜分析儀區(qū)別的人經(jīng)常開玩笑。 為了避免尷尬，本文簡單總結(jié)了以下四點——使用實時帶寬、動態(tài)范圍、靈敏度和功率測量精度，比較示波器和頻譜分析儀的分析性能指標(biāo)，以區(qū)分兩者。

動態(tài)范圍

  動態(tài)范圍指數(shù)因其定義不同而不同。 在許多情況下，動態(tài)范圍被描述為儀器測量的大信號和小信號之間的電平差。 當(dāng)測量設(shè)置改變時，儀器測量大信號和小信號的能力是不同的。 例如，當(dāng)頻譜分析儀具有不同的衰減設(shè)置時，測量大信號引起的失真是不同的。 在這里，我們討論儀器同時測量大小信號的能力，即在不改變?nèi)魏螠y量設(shè)置的情況下，在適當(dāng)?shù)脑O(shè)置下示波器和頻譜分析儀的佳動態(tài)范圍。

  對于頻譜分析儀，平均噪聲電平、二階失真和三階失真是限制動態(tài)范圍的最重要因素，而沒有考慮近端噪聲和相位噪聲等雜散。 計算基于主流頻譜分析儀的技術(shù)指標(biāo)。  ，其理想的動態(tài)范圍約為90dB（受二階失真限制）。 大多數(shù)示波器都受到 AD 有效采樣位和本底噪聲的限制。 傳統(tǒng)示波器的理想動態(tài)范圍通常不超過50dB。

  從動態(tài)范圍的角度來看，頻譜分析儀優(yōu)于示波器。 但我想在這里指出的是，這對于常見信號的頻譜分析是正確的。 但是示波器的頻譜是同一幀數(shù)據(jù)，頻譜分析儀的頻譜在大多數(shù)情況下不是同一幀數(shù)據(jù)，所以對于瞬態(tài)信號，頻譜分析儀可能無法測量。 示波器發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號（當(dāng)信號滿足動態(tài)范圍時），概率要大得多。

  實時帶寬

  對于示波器，帶寬通常是其測量頻率范圍。 頻譜分析儀具有帶寬定義，例如中頻帶寬和分辨率帶寬。 在這里，我們以能夠?qū)π盘栠M(jìn)行實時分析的實時帶寬作為討論的對象。

  對于頻譜分析儀，最終模擬中頻的帶寬通?？梢宰鳛槠湫盘柗治龅膶崟r帶寬。 大多數(shù)頻譜分析的實時帶寬只有幾MHz，更寬的實時帶寬通常為幾十MHz。 當(dāng)然，目前帶寬最寬的FSW頻譜分析儀可以達(dá)到500 MHz。 示波器的實時帶寬是實時采樣的有效模擬帶寬，一般為幾百MHz，高可達(dá)幾千MHz。

  這里需要指出的是，當(dāng)大多數(shù)示波器具有不同的垂直標(biāo)度設(shè)置時，它們的實時帶寬可能會不一致。 當(dāng)垂直刻度設(shè)置為最靈敏時，其實時帶寬通常會降低。 在實時帶寬方面，示波器普遍優(yōu)于頻譜分析儀，尤其有利于一些超寬帶信號分析，尤其是調(diào)制分析，具有無可比擬的優(yōu)勢。

靈敏度

這里討論的靈敏度，是指示波器和頻譜儀所能測試到小信號的水平。這個指標(biāo)與儀器設(shè)置緊密相關(guān)。對于示波器而言，示波器在Y軸設(shè)置至最靈敏檔時，通常為1mV/div時示波器所能測試到小信號，拋開端口不匹配等因素來看，示波器的信號通道產(chǎn)生的噪聲以及軌跡不穩(wěn)定帶來的噪聲是制約示波器靈敏度的最重要因素。

從圖一中我們可以看出，因為采樣點數(shù)的增加，頻譜噪聲底可以下降到比較理想的程度。然而，當(dāng)在時域已經(jīng)無法清晰準(zhǔn)確的再現(xiàn)信號時，在頻域就產(chǎn)生了非常多的雜波，這就限制了我們觀測小信號的能力。

功率測量準(zhǔn)確度

對于頻域分析來說，功率測量準(zhǔn)確度是非常重要的技術(shù)指標(biāo)。無論是示波器還是頻譜儀，對功率測量準(zhǔn)確度的影響量都是非常多的，下面分別列出其主要的影響量：

對于示波器來說，功率測量準(zhǔn)確度的影響量有：端口不匹配引起的反射、垂直系統(tǒng)誤差、頻率響應(yīng)、AD量化誤差、校準(zhǔn)信號誤差等。對于頻譜儀來說，功率測量準(zhǔn)確度的影響量有：端口不匹配引起的反射、參考電平誤差、衰減器誤差、帶寬轉(zhuǎn)換誤差、頻率響應(yīng)、校準(zhǔn)信號誤差等。

此處我們不對影響量進(jìn)行逐一分析比較，我們通過對1GHz頻率信號的進(jìn)行功率測量來對比，通過RTO示波器和FSW頻譜儀的測量對比可以看出，在1GHz處，示波器與頻譜儀的功率測量值僅相差0.2dB左右，這是非常好的測量準(zhǔn)確度指標(biāo)。因為頻譜儀在1GHz處的測量準(zhǔn)確度是非常好的。

另外，在頻率范圍內(nèi)，示波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)也是很好的，4GHz范圍內(nèi)不超過0.5dB，從這點來說，示波器甚至優(yōu)于頻譜儀的性能。

大多數(shù)示波器與圖一所示一樣，能夠穩(wěn)定測量0.2mV的信號，對應(yīng)到頻域，這相當(dāng)于-60dBm的水平。事實上，示波器能否準(zhǔn)確的測量小信號，不僅與垂直系統(tǒng)的靈敏度有關(guān)，還與X軸的抖動、觸發(fā)靈敏度等性能有關(guān)。為了對比文中所分析的技術(shù)指標(biāo)，特地到R&S公司成都的開放實驗室(感謝成都分部提供的幫助)進(jìn)行了指標(biāo)對比，讓人驚訝的是，RTO示波器在靈敏度指標(biāo)上非常出色。

從這點來說，RTO能夠讓測量人員改變“示波器是頻域分析雞肋”的感受。

對于頻譜儀來說，同樣拋開端口不匹配等因素來討論，頻譜儀的在增益大、衰減器設(shè)置小情況下，平均噪聲電平可以看作頻譜儀測量小信號的極限。在不涉及前置放大器的情況下，大多數(shù)性能良好的頻譜儀可以達(dá)到-150dBm。

總的來說，示波器與頻譜儀在頻域分析性能上各有所長，頻譜儀在靈敏度等技術(shù)指標(biāo)上更勝一籌，示波器在實時帶寬上較頻譜儀更為出色。在測量不同類型的信號時，可根據(jù)測試需求和儀器的不同技術(shù)特點進(jìn)行選擇。以上就是示波器和頻譜儀的分析性能指標(biāo)解析，希望能給大家?guī)椭?/p>