從實時帶寬,、動態(tài)范圍,、靈敏度和功率測量準(zhǔn)確度四個方面比較了示波器和頻譜儀的分析性能指標(biāo)的區(qū)別,。

　　1 實時帶寬

　　對于示波器來說,，帶寬通常是其測量頻率范圍,。而頻譜儀則有中頻帶寬,、分辨帶寬等帶寬定義。這里,，我們以能對信號進行實時分析的實時帶寬作為討論對象,。

　　對于頻譜儀來說，末級模擬中頻的帶寬通?？梢宰鳛槠湫盘柗治龅膶崟r帶寬,，大多數(shù)的頻譜分析的實時帶寬只有幾兆赫茲，通常較寬的實時帶寬通常為幾十兆赫茲,，當(dāng)然目前帶寬zui寬的FSW頻譜儀可以達到500兆赫茲,。而示波器的實時帶寬為其實時取樣的有效模擬帶寬，一般為數(shù)百兆赫茲,，高的可達數(shù)千兆赫茲,。

　　這里需要指出的是，大多數(shù)的示波器在垂直刻度設(shè)置不同時,，其實時帶寬可能并不一致,，在垂直刻度設(shè)置到zui靈敏時,，其實時帶寬通常會下降。

　　從實時帶寬來說,，示波器普遍優(yōu)于頻譜儀,，這對于某些超寬帶信號分析尤其有好處，特別是在調(diào)制分析上有著*的優(yōu)勢,。

　　2 動態(tài)范圍

　　動態(tài)范圍指標(biāo)因其定義不同而有所不同,，很多情況下，動態(tài)范圍被描述為儀器測量zui大信號和zui小信號的電平差值,。當(dāng)改變測量設(shè)置時,，儀器測量大信號和小信號的能力是不一樣的，例如頻譜分析儀在衰減設(shè)置不一樣的情況下,，其測量大信號所帶來的失真是不一樣的,。在這里，我們討論儀器能夠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,，示波器和頻譜儀在合適設(shè)置情況下的*動態(tài)范圍。

　　對于頻譜儀來說,，在不考慮相位噪聲等近端噪聲和雜散情況下,，平均噪聲電平、二階失真,、三階失真是制約動態(tài)范圍的zui主要因素,，以主流頻譜儀的技術(shù)指標(biāo)計算，其理想動態(tài)范圍約為90dB（受二階失真限制）,。

　　大多數(shù)的示波器由于受其AD有效取樣位數(shù)和噪聲底的限制,，傳統(tǒng)示波器的理想動態(tài)范圍通常不超過50dB。(對于R&S RTO示波器,在100KHz RBW時,其動態(tài)范圍可高達86dB)

　　從動態(tài)范圍來看,，頻譜儀要優(yōu)于示波器,。但這里要指出的是，這對于常在信號的頻譜分析來說確實如此,，然而示波器的頻譜是同一幀數(shù)據(jù),，頻譜儀的頻譜大多數(shù)情況下都不是同一幀數(shù)據(jù)，因而對于瞬變信號來說,，頻譜儀可能無法測量到,。而示波器發(fā)現(xiàn)瞬變信號（信號滿足動態(tài)范圍的情況下）的概率要大得多。

　　3 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zui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zui靈敏檔時,，通常為1mV/div時示波器所能測試到zui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zui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,。

向左轉(zhuǎn)|向右轉(zhuǎn)

　　圖1 受噪聲影響的的靈敏度限制

　　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)。

　　筆者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,，如下圖所示：

向左轉(zhuǎn)|向右轉(zhuǎn)

　　圖2 RTO示波器的全頻段頻譜圖

　　從圖二可以看出,，RTO能夠準(zhǔn)確測量-60dBm的信號，其噪聲底在-80dBm左右,。而zui讓人感到高興的是,，在整個頻段（DC-4GHz），沒有發(fā)現(xiàn)能夠影響靈敏度的大的雜波,，從而大幅提高了測量靈敏度,。

　　在沒有雜波的情況下，通過增加取樣點數(shù)可以得到更低的噪聲,。例如圖3所示,，將Span和RBW設(shè)置得更小的情況下，RTO示波器的底噪聲可以降低至-100dBm以下,。

向左轉(zhuǎn)|向右轉(zhuǎn)

　　圖3 RTO示波器的窄帶頻譜圖

　　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zui大,、衰減器設(shè)置zui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到-150dBm。

　　4 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行逐一分析比較，我們通過對1GHz頻率信號的進行功率測量來對比,，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。

　　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*，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)特點進行選擇,。