【導讀】同學們都知道，對于一個電信號，我們可以從時間角度（時域）去描述，也可以從頻率的角度（頻域）去描述。但是時域與頻域有什么區別？示波器和頻譜儀有什么區別？該在什么時候用到頻譜儀？這些也困擾不少高校老師、研發工程師。本文將為大家從根本上解答！
最近出差拜訪了不少電子儀表的用戶，包括高校老師，研發工程師，生產測試工程師等等。最常被問到兩個問題是：示波器和頻譜儀有什么區別？我在什么時候更應該用頻譜儀？
對于頻譜儀這樣一個射頻領域的最基礎最常用儀器，還有這么多人對它的基本概念和用途感到陌生，菲菲確實有點詫異滴所，所以呢，就寫了點自己的體會，想和大家一起探討這個話題。
同學們都知道，對于一個電信號，我們可以從時間角度（時域）去描述，也可以從頻率的角度（頻域）去描述。之前貼了一幅動畫圖就很形象地表現了這個時域和頻域的區別，看明白了這張圖，就可以了解為什么既要做時域分析也要做頻域分析了吧？
市面上常見的示波器是都有頻譜顯示功能滴，這個主要是使用了傅里葉變換（FFT）來進行了時域和頻域的轉換，但示波器的FFT和頻譜儀在射頻測試應用有什么區別呢？
1.適用的信號類型不同：示波器主要用途用來觀察信號的時域特性（也就是電壓隨時間的變換特性），主要適用于基帶信號的分析（正弦波，方波，比特流等未調制信號），而頻譜儀主要針對射頻信號（尤其是帶了調制的復雜信號或者多頻率信號，這樣的信號在時間軸上幾乎看不出任何規律）的分析。雖然示波器也可以通過FFT從頻率域的角度顯示信號，但它的性能指標一般不足以分析射頻的，帶調制的信號。這個菲菲下面會做進一步的解釋。
2.測量的帶寬不同：示波器的設計主要用于觀察基帶信號的，所以一般來說帶寬都不是很寬，最常見的是幾十到幾百MHz。當然，隨著數字電路技術的快速發展，基帶信號的速率也在快速提升，所以，一些中高檔的示波器也能到GHz這個數量級。而頻譜儀主要用以分析載波及調制了的射頻信號，所以頻譜儀的頻率范圍通常要寬很多，舉例說安捷倫的入門級頻譜儀N9322C就是7GHz的，高端一點的N9000A CXA是26.5 GHz，更高端的N9030A PXA可以到50 GHz。
3.測量內容不同：示波器觀察的是電壓隨時間的變換，所以通常看到的是正弦波，方波，比特流等，關注電壓，周期，上升，下降沿，過沖，毛刺，以及多路信號間的時序等特征。而頻譜儀看的是射頻信號的功率，頻率，失真（諧波和互調產物），調制后的帶寬，泄漏到相鄰信道的大小，噪聲測試，以及復雜調制信號的深入分析（調制度，IQ星座圖，調制誤差等等）。
4.靈敏度不同：示波器看的都是基帶信號并通過傳導方式連接，信號幅度一般都較強，在幾伏，十分之幾或百分之幾伏（功率在毫瓦級），而頻譜儀很多時候需要測量發射信號頻譜或從空中接受到的射頻信號，功率往往比1毫瓦還低數個甚至十幾個十次方的，換算過來就是幾微伏甚至更低。
5.動態范圍不同：所謂動態范圍，是指同時觀測大信號和小信號的能力。示波器在觀測一個主信號刻度在伏特級的信號的時候，能方便觀察的的細微信號或波動在零點幾或零點零幾伏。也就是說電壓的十分之或百分之幾的分辨率（功率的百分之或者萬分之幾）。而頻譜儀可以同時觀測的小信號可以是大信號的功率的百萬分之一，千萬分之一，一億分之一。而在射頻測量領域，經常需要這樣大的動態范圍。
好吧，希望菲菲還沒有把大伙兒說暈。。。。。。所以同學們可以看到，雖然都是信號分析，但在如下情況的時候，你可能更需要是一臺頻譜儀而不是示波器哦：
1.關注的是射頻設備和射頻信號測試（載波以及經過調制以后信號），比如測試射頻收發信機
2.寬頻段內對未知信號進行檢查，比如空中信號的成分以及各種射頻干擾，電子產品的的EMC測試等
3.同時關注大信號和微小信號，比如希望了解發射機的信號的失真，互調，雜波等。
4.關注毫伏級以下的弱小信號的時候，比如關注印刷電路板上信號間的耦合，電源和時鐘上寄生的雜波等。如下圖所示：
前三種應用情況是典型的頻譜分析儀的應用，而第四種情況并不為所工程師們熟悉，常常是最令電路設計工程師頭痛的問題。很多時候，工程師們在研發后期發現整機有問題進行故障診斷和調試時才考慮到這個。
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