一文帶你了解頻譜儀和示波器究竟有何區(qū)別（漲知識了）

時間：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：664

   頻譜儀和示波器是一種常用的電子測量儀器，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，帶寬通常是其測量頻率的范圍。頻譜儀具有中頻帶寬、區(qū)分帶寬等帶寬定義。在這里，我們討論了可以實時分析信號的實時帶寬。

   對于頻譜儀，較終模擬中頻帶寬通?？梢杂米餍盘柗治龅膶崟r帶寬。大多數(shù)頻譜分析的實時帶寬只有幾兆赫茲，而較寬的實時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。示波器的實時帶寬是實時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，大多數(shù)示波器的時間帶寬可能不一致，當(dāng)垂直刻度設(shè)置較敏感時，時間帶寬通常會下降。

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

2、動態(tài)范圍

   動態(tài)范圍指標(biāo)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較大信號和較小信號之間的電平差。當(dāng)測量設(shè)置發(fā)生變化時，儀器測量大信號和小信號的能力不同。例如，當(dāng)頻譜分析儀衰減設(shè)置不同時，測量大信號造成的扭曲也不同。在這里，我們討論了儀器可以同時測量大小信號的能力，即示波器和頻譜儀在適當(dāng)?shù)脑O(shè)置下的較佳動態(tài)范圍，而不改變?nèi)魏螠y量設(shè)置。

   對于頻譜儀，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)示波器的理想動態(tài)范圍通常不**過50dB。（對于R&SRTO示波器，在100KHzRBW動態(tài)范圍可達(dá)86dB）

   從動態(tài)范圍來看，頻譜儀**示波器。但這里需要指出的是，這在信號頻譜分析中確實是如此。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)，因此頻譜儀可能無法測量瞬態(tài)信號。示波器較有可能發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號（當(dāng)信號滿足動態(tài)范圍時）。

3、靈敏度

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

   對于示波器，示波器在Y當(dāng)軸設(shè)置為較靈敏檔時，通常是1mV/div當(dāng)示波器可以測試較小信號時，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，由于采樣點的增加，頻譜噪聲底部可以降低到理想的水平。然而，當(dāng)時域不能清晰準(zhǔn)確地再現(xiàn)信號時，頻域中會產(chǎn)生大量的雜波，這限制了我們觀察小信號的能力。

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

   對比文中分析的技術(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)確測量-60dBm噪聲底部的信號-80dBm左右。而較讓人感到高興的是，在整個頻段（DC-4GHz），未發(fā)現(xiàn)能影響靈敏度的雜波，從而大大提高了測量靈敏度。

   在沒有雜波的情況下，可以通過增加取樣點來獲得較低的噪聲。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

從這個角度來看，RTO測量人員**可以改變示波器是頻域分析雞肋的感覺。

對于頻譜儀，無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量小信號的極限。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現(xiàn)-150dBm。

4 功率測量精度

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

對于示波器，功率測量精度的影響包括：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)信號誤差等。

對于頻譜儀，功率測量精度的影響包括：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)信號誤差等。

在這里，我們不逐一分析和比較影響量。通過對1的比較GHz通過比較頻率信號的功率測量，通過RTO示波器和FSW在1中可以看到頻譜儀的測量對比GHz示波器和頻譜儀的功率測量值僅為0.2dB這是一個很好的測量精度指標(biāo)。因為頻譜儀在1GHz測量精度很好。

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0.5dB，在這方面，示波器甚至比頻譜儀較好。

一般來說，示波器和頻譜儀在頻域分析性能方面有自己的優(yōu)勢，在靈敏度等技術(shù)指標(biāo)方面較好，在實時帶寬方面比頻譜儀較好。在測量不同類型的信號時，可以根據(jù)測試要求和儀器的不同技術(shù)特點進(jìn)行選擇。


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