分不清示波器和頻譜儀的區(qū)別的人常鬧笑話，為避免尷尬,，本文簡單總結(jié)以下四點(diǎn)——用實(shí)時(shí)帶寬,、動態(tài)范圍、靈敏度,、功率測量準(zhǔn)確度,，比較示波器和頻譜儀的分析性能指標(biāo)，來區(qū)分兩者。

　　1 實(shí)時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)分析的實(shí)時(shí)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?shí)時(shí)帶寬，大多數(shù)的頻譜分析的實(shí)時(shí)帶寬只有幾兆赫茲,，通常較寬的實(shí)時(shí)帶寬通常為幾十兆赫茲,，當(dāng)然目前帶寬最寬的FSW頻譜儀可以達(dá)到500兆赫茲。而示波器的實(shí)時(shí)帶寬為其實(shí)時(shí)取樣的有效模擬帶寬,，一般為數(shù)百兆赫茲,，高的可達(dá)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(shí),，其實(shí)時(shí)帶寬可能并不一致，在垂直刻度設(shè)置到最靈敏時(shí),，其實(shí)時(shí)帶寬通常會下降,。

　　從實(shí)時(shí)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)制分析上有著無可比擬的優(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最大信號和最小信號的電平差值。當(dāng)改變測量設(shè)置時(shí),，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(shí)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)置情況下的最佳動態(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)范圍的最主要因素，以主流頻譜儀的技術(shù)指標(biāo)計(jì)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(shí),其動態(tài)范圍可高達(dá)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(shí)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最小信號的水平。這個(gè)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(shí)，通常為1mV/div時(shí)示波器所能測試到最小信號,，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?yàn)椴蓸狱c(diǎn)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(shí)域已經(jīng)無法清晰準(zhǔn)確的再現(xiàn)信號時(shí)，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,。

　　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(shí)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(shí)驗(yàn)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)上非常優(yōu)秀,，如下圖所示：

　　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,。而最讓人感到高興的是，在整個(gè)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(diǎn)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,。

　　圖3 RTO示波器的窄帶頻譜圖

　　從這點(diǎn)來說，RTO絕對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，頻譜儀的在增益最大,、衰減器設(shè)置最小情況下,，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,。

　　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(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?yàn)轭l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(diǎn)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)上更勝一籌,，示波器在實(shí)時(shí)帶寬上較頻譜儀更為出色,。在測量不同類型的信號時(shí)，可根據(jù)測試需求和儀器的不同技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行選擇,。