一文带你了解频谱仪和示波器究竟有何区别(涨知识了)
频谱仪和示波器是一种常用的电子测量仪器,广泛应用于许多行业。频谱仪和示波器之间也有很大的区别。我们知道频谱仪和示波器之间的区别吗?这对用户的选择也非常重要,今天小边将介绍频谱仪和示波器之间的区别。
首先,我们从实时带宽、动态范围、灵敏度和功率测量准确度四个方面比较了示波器和频谱仪的分析性能指标的区别。
1、实时带宽
对于示波器,带宽通常是其测量频率的范围。频谱仪具有中频带宽、区分带宽等带宽定义。在这里,我们讨论了可以实时分析信号的实时带宽。
对于频谱仪,较终模拟中频带宽通常可以用作信号分析的实时带宽。大多数频谱分析的实时带宽只有几兆赫兹,而较宽的实时带宽通常是几十兆赫兹。当然,目前较宽的带宽FSW频谱仪可达500兆赫兹。示波器的实时带宽是实时取样的有效模拟带宽,一般为数百兆赫兹,高达数千兆赫兹。
这里需要指出的是,当垂直刻度设置不同时,大多数示波器的时间带宽可能不一致,当垂直刻度设置较敏感时,时间带宽通常会下降。
在实时带宽方面,示波器一般优于频谱仪,特别有利于一些**宽带信号分析,特别是在调制分析方面。
2、动态范围
动态范围指标因其定义不同而不同。在许多情况下,动态范围被描述为仪器测量较大信号和较小信号之间的电平差。当测量设置发生变化时,仪器测量大信号和小信号的能力不同。例如,当频谱分析仪衰减设置不同时,测量大信号造成的扭曲也不同。在这里,我们讨论了仪器可以同时测量大小信号的能力,即示波器和频谱仪在适当的设置下的较佳动态范围,而不改变任何测量设置。
对于频谱仪,平均噪声电平、二阶失真和三阶失真是限制动态范围的较重要因素,而不考虑相位噪声等近端噪声和杂散。根据主流频谱仪的技术指标,其理想动态范围约为90dB(受二阶失真限制)。
大多数示波器受其影响AD传统示波器的理想动态范围通常不**过50dB。(对于R&SRTO示波器,在100KHzRBW动态范围可达86dB)
从动态范围来看,频谱仪优于示波器。但这里需要指出的是,这在信号频谱分析中确实是如此。然而,示波器的频谱是相同的帧数据。在大多数情况下,频谱仪的频谱不是相同的帧数据,因此频谱仪可能无法测量瞬态信号。示波器更有可能发现瞬态信号(当信号满足动态范围时)。
3、灵敏度
这里讨论的灵敏度是指示波器和频谱仪可以测试到较小信号的水平。该指标与仪器设置密切相关。
对于示波器,示波器在Y当轴设置为较灵敏档时,通常是1mV/div当示波器可以测试较小信号时,尽管端口不匹配,但制约示波器灵敏度的较重要因素是信号通道产生的噪声和轨迹不稳定。
从图1可以看出,由于采样点的增加,频谱噪声底部可以降低到理想的水平。然而,当时域不能清晰准确地再现信号时,频域中会产生大量的杂波,这限制了我们观察小信号的能力。
大多数示波器可以稳定测量0,如图1所示.2mV与频域相对应的信号相当于-60dBm水平。事实上,示波器能否准确测量小信号,不仅与垂直系统的灵敏度有关,还与X与轴抖动、触发灵敏度等性能有关。
对比文中分析的技术指标,令人惊讶的是,RTO如下图所示:
从图2可以看出,RTO能准确测量-60dBm噪声底部的信号-80dBm左右。而较让人感到高兴的是,在整个频段(DC-4GHz),未发现能影响灵敏度的杂波,从而大大提高了测量灵敏度。
在没有杂波的情况下,可以通过增加取样点来获得更低的噪声。如图3所示,将Span和RBW在设置较小的情况下,RTO可降低示波器底部噪声至-100dBm以下。
图3 RTO窄带频谱图示波器
从这个角度来看,RTO测量人员**可以改变示波器是频域分析鸡肋的感觉。
对于频谱仪,无论端口不匹配等因素如何,在增益较大、衰减器设置较小的情况下,平均噪声电平可视为频谱仪测量小信号的极限。大多数性能良好的频谱仪可以在不涉及前放大器的情况下实现-150dBm。
4 功率测量精度
对于频域分析,功率测量精度是一个非常重要的技术指标。示波器和频谱仪对功率测量精度有很大的影响。以下是其主要影响:
对于示波器,功率测量精度的影响包括:端口不匹配引起的反射、垂直系统误差、频率响应、AD量化误差、校准信号误差等。
对于频谱仪,功率测量精度的影响包括:端口不匹配引起的反射、参考电平误差、衰减器误差、带宽转换误差、频率响应、校准信号误差等。
在这里,我们不逐一分析和比较影响量。通过对1的比较GHz通过比较频率信号的功率测量,通过RTO示波器和FSW在1中可以看到频谱仪的测量对比GHz示波器和频谱仪的功率测量值仅为0.2dB这是一个很好的测量精度指标。因为频谱仪在1GHz测量精度很好。
此外,示波器的频率响应指标在频率范围内也很好,4GHz范围内不**过0.5dB,在这方面,示波器甚至比频谱仪更好。
一般来说,示波器和频谱仪在频域分析性能方面有自己的优势,在灵敏度等技术指标方面更好,在实时带宽方面比频谱仪更好。在测量不同类型的信号时,可以根据测试要求和仪器的不同技术特点进行选择。
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