一文帶你了解頻譜儀和示波器究竟有何區(qū)別（漲知識(shí)了）

時(shí)間：2022-02-26作者：深圳市浩大協(xié)生元健康產(chǎn)業(yè)有限公司瀏覽：655

   頻譜儀和示波器是一種常用的電子測(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。頻譜儀和示波器之間也有很大的區(qū)別。我們知道頻譜儀和示波器之間的區(qū)別嗎？這對(duì)用戶的選擇也非常重要，今天小邊將介紹頻譜儀和示波器之間的區(qū)別。

   首先，我們從實(shí)時(shí)帶寬、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和功率測(cè)量準(zhǔn)確度四個(gè)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(shí)時(shí)帶寬

   對(duì)于示波器，帶寬通常是其測(cè)量頻率的范圍。頻譜儀具有中頻帶寬、區(qū)分帶寬等帶寬定義。在這里，我們討論了可以實(shí)時(shí)分析信號(hào)的實(shí)時(shí)帶寬。

   對(duì)于頻譜儀，較終模擬中頻帶寬通常可以用作信號(hào)分析的實(shí)時(shí)帶寬。大多數(shù)頻譜分析的實(shí)時(shí)帶寬只有幾兆赫茲，而較寬的實(shí)時(shí)帶寬通常是幾十兆赫茲。當(dāng)然，目前較寬的帶寬FSW頻譜儀可達(dá)500兆赫茲。示波器的實(shí)時(shí)帶寬是實(shí)時(shí)取樣的有效模擬帶寬，一般為數(shù)百兆赫茲，高達(dá)數(shù)千兆赫茲。

   這里需要指出的是，當(dāng)垂直刻度設(shè)置不同時(shí)，大多數(shù)示波器的時(shí)間帶寬可能不一致，當(dāng)垂直刻度設(shè)置較敏感時(shí)，時(shí)間帶寬通常會(huì)下降。

   在實(shí)時(shí)帶寬方面，示波器一般**頻譜儀，特別有利于一些**寬帶信號(hào)分析，特別是在調(diào)制分析方面。

2、動(dòng)態(tài)范圍

   動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)因其定義不同而不同。在許多情況下，動(dòng)態(tài)范圍被描述為儀器測(cè)量較大信號(hào)和較小信號(hào)之間的電平差。當(dāng)測(cè)量設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，儀器測(cè)量大信號(hào)和小信號(hào)的能力不同。例如，當(dāng)頻譜分析儀衰減設(shè)置不同時(shí)，測(cè)量大信號(hào)造成的扭曲也不同。在這里，我們討論了儀器可以同時(shí)測(cè)量大小信號(hào)的能力，即示波器和頻譜儀在適當(dāng)?shù)脑O(shè)置下的較佳動(dòng)態(tài)范圍，而不改變?nèi)魏螠y(cè)量設(shè)置。

   對(duì)于頻譜儀，平均噪聲電平、二階失真和三階失真是限制動(dòng)態(tài)范圍的較重要因素，而不考慮相位噪聲等近端噪聲和雜散。根據(jù)主流頻譜儀的技術(shù)指標(biāo)，其理想動(dòng)態(tài)范圍約為90dB(受二階失真限制)。

   大多數(shù)示波器受其影響AD傳統(tǒng)示波器的理想動(dòng)態(tài)范圍通常不**過(guò)50dB。（對(duì)于R&SRTO示波器，在100KHzRBW動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)86dB）

   從動(dòng)態(tài)范圍來(lái)看，頻譜儀**示波器。但這里需要指出的是，這在信號(hào)頻譜分析中確實(shí)是如此。然而，示波器的頻譜是相同的幀數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下，頻譜儀的頻譜不是相同的幀數(shù)據(jù)，因此頻譜儀可能無(wú)法測(cè)量瞬態(tài)信號(hào)。示波器較有可能發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號(hào)（當(dāng)信號(hào)滿足動(dòng)態(tài)范圍時(shí)）。

3、靈敏度

   這里討論的靈敏度是指示波器和頻譜儀可以測(cè)試到較小信號(hào)的水平。該指標(biāo)與儀器設(shè)置密切相關(guān)。

   對(duì)于示波器，示波器在Y當(dāng)軸設(shè)置為較靈敏檔時(shí)，通常是1mV/div當(dāng)示波器可以測(cè)試較小信號(hào)時(shí)，盡管端口不匹配，但制約示波器靈敏度的較重要因素是信號(hào)通道產(chǎn)生的噪聲和軌跡不穩(wěn)定。

   從圖1可以看出，由于采樣點(diǎn)的增加，頻譜噪聲底部可以降低到理想的水平。然而，當(dāng)時(shí)域不能清晰準(zhǔn)確地再現(xiàn)信號(hào)時(shí)，頻域中會(huì)產(chǎn)生大量的雜波，這限制了我們觀察小信號(hào)的能力。

   大多數(shù)示波器可以穩(wěn)定測(cè)量0，如圖1所示.2mV與頻域相對(duì)應(yīng)的信號(hào)相當(dāng)于-60dBm水平。事實(shí)上，示波器能否準(zhǔn)確測(cè)量小信號(hào)，不僅與垂直系統(tǒng)的靈敏度有關(guān)，還與X與軸抖動(dòng)、觸發(fā)靈敏度等性能有關(guān)。

   對(duì)比文中分析的技術(shù)指標(biāo)，令人驚訝的是，RTO如下圖所示：

   從圖2可以看出，RTO能準(zhǔn)確測(cè)量-60dBm噪聲底部的信號(hào)-80dBm左右。而較讓人感到高興的是，在整個(gè)頻段（DC-4GHz），未發(fā)現(xiàn)能影響靈敏度的雜波，從而大大提高了測(cè)量靈敏度。

   在沒(méi)有雜波的情況下，可以通過(guò)增加取樣點(diǎn)來(lái)獲得較低的噪聲。如圖3所示，將Span和RBW在設(shè)置較小的情況下，RTO可降低示波器底部噪聲至-100dBm以下。

圖3 RTO窄帶頻譜圖示波器

從這個(gè)角度來(lái)看，RTO測(cè)量人員**可以改變示波器是頻域分析雞肋的感覺(jué)。

對(duì)于頻譜儀，無(wú)論端口不匹配等因素如何，在增益較大、衰減器設(shè)置較小的情況下，平均噪聲電平可視為頻譜儀測(cè)量小信號(hào)的極限。大多數(shù)性能良好的頻譜儀可以在不涉及前放大器的情況下實(shí)現(xiàn)-150dBm。

4 功率測(cè)量精度

對(duì)于頻域分析，功率測(cè)量精度是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。示波器和頻譜儀對(duì)功率測(cè)量精度有很大的影響。以下是其主要影響：

對(duì)于示波器，功率測(cè)量精度的影響包括：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(hào)誤差等。

對(duì)于頻譜儀，功率測(cè)量精度的影響包括：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(hào)誤差等。

在這里，我們不逐一分析和比較影響量。通過(guò)對(duì)1的比較GHz通過(guò)比較頻率信號(hào)的功率測(cè)量，通過(guò)RTO示波器和FSW在1中可以看到頻譜儀的測(cè)量對(duì)比GHz示波器和頻譜儀的功率測(cè)量值僅為0.2dB這是一個(gè)很好的測(cè)量精度指標(biāo)。因?yàn)轭l譜儀在1GHz測(cè)量精度很好。

此外，示波器的頻率響應(yīng)指標(biāo)在頻率范圍內(nèi)也很好，4GHz范圍內(nèi)不**過(guò)0.5dB，在這方面，示波器甚至比頻譜儀較好。

一般來(lái)說(shuō)，示波器和頻譜儀在頻域分析性能方面有自己的優(yōu)勢(shì)，在靈敏度等技術(shù)指標(biāo)方面較好，在實(shí)時(shí)帶寬方面比頻譜儀較好。在測(cè)量不同類型的信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)測(cè)試要求和儀器的不同技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。


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