一文看懂示波器和频谱仪分析仪的区别

时间： 2024-01-31 来源：启威测实验室公众号

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频谱分析仪和示波器都是用于测量或分析电信号的仪器，但它们有着非常不同的功能和用途。我们可以从它们的名字上就可以看出，频谱分析仪的主要工作是分析信号的频谱，而示波器的主要工作是显示信号的时域变化。本篇启威测实验室小编将为大家详细分享一下示波器和频谱分析仪的区别。

频谱分析仪和示波器的区别介绍

频谱分析仪是一种数字仪器，用于测量并分析一段时间内信号的振幅和频率，以查看其频谱分布情况。它有两种主要运行模式：实时分析模式和谱图模式。实时分析模式是实时测量信号的能量，以及信号在每个频率上的振幅，并将结果以图形的形式显示出来，如实时频谱和三维频谱等。谱图模式是一种静态模式，它可以测量和显示一段时间内信号的频谱分布，这种模式通常用于长时间的信号监测和分析。

图 1典型频谱分析仪的结构框图

示波器是一种可以实时显示信号变化的仪器，它是进行电压和定时测量的重要工具，它将我们肉眼看不到的电信号转化成肉眼可以正常看到的图像，便于人们研究电信号的各种特性。因此被称为电子工程师的眼睛。它可以在无干扰的情况下，监控输入信号，以图形的方式，采用简单的电压与时间格式实现这些信号。

它可以直观地显示信号在时域上的变化情况，并可以显示信号变化的趋势和细节。示波器可以测量并显示信号的幅值、变化速率、占空比等。它的主要作用是检查信号的一般性能，以查看信号的完整性，从而确定信号的可靠性。

启威测实验室59G示波器目前可以满足PCIe 4.0、PCIe 5.0、DDR4、LPDDR4、DDR5、LPDDR5、USB3.2、USB4.0、HDMI2.1等一致性物理层测试。

图 2

总结来说，频谱分析仪可以分析信号的频谱分布，而示波器则可以显示信号在时域上的变化。它们都有各自的优势，在选择时要根据实际需要进行选择，以获得最佳的测量结果。

1. 适用的信号类型不同：示波器主要用途用来观察信号的时域特性（也就是电压随时间的变换特性），主要适用于基带信号的分析（正弦波，方波，比特流等未调制信号）。而频谱分析仪主要测量整个频率范围内输入信号的幅度与频率的变化情况。其中最主要的用途是用来测量已知和未知信号的频道功率，它的主要功能是在频率里显示输入信号的频谱特性，它就是频域内的示波器。频谱分析仪主要针对射频信号（尤其是带了调制的复杂信号或者多频率信号，这样的信号在时间轴上几乎看不出任何规律）的分析。虽然示波器也可以通过FFT从频率域的角度显示信号，但它的性能指标一般不足以分析射频的，带调制的信号。

图 3

2. 测量的带宽不同：示波器的设计主要用于观察基带信号的，所以一般来说带宽都不是很宽，最常见的是几十到几百MHz。当然，随着数字电路技术的快速发展，基带信号的速率也在快速提升，所以，一些中高档的示波器也能到GHz这个数量级。而频谱分析仪主要用以分析载波及调制了的射频信号，所以频谱分析仪的频率范围通常要宽很多。

3. 测量内容不同：示波器观察的是电压随时间的变换，所以通常看到的是正弦波，方波，比特流等，关注电压，周期，上升，下降沿，过冲，毛刺，以及多路信号间的时序等特征。而频谱分析仪看的是射频信号的功率，频率，失真（谐波和互调产物），调制后的带宽，泄漏到相邻信道的大小，噪声测试，以及复杂调制信号的深入分析（调制度，IQ星座图，调制误差等等）

4. 灵敏度不同：示波器看的都是基带信号并通过传导方式连接，信号幅度一般都较强，在几伏，十分之几或百分之几伏（功率在毫瓦级），而频谱分析仪很多时候需要测量发射信号频谱或从空中接受到的射频信号，功率往往比1毫瓦还低数个甚至十几个十次方的，换算过来就是几微伏甚至更低。

5. 动态范围不同：所谓动态范围，是指同时观测大信号和小信号的能力。示波器在观测一个主信号刻度在伏特级的信号的时候，能方便观察的的细微信号或波动在零点几或零点零几伏。也就是说电压的十分之或百分之几的分辨率（功率的百分之或者万分之几）。而频谱分析仪可以同时观测的小信号可以是大信号的功率的百万分之一，千万分之一，一亿分之一。而在射频测量领域，经常需要这样大的动态范围。