傳統的示波器FFT

大多數數字存儲示波器能夠計算和顯示采集的時域信號的快速傅立葉變換或FFT，將輸入的模擬信號(可以是射頻頻率范圍的，只要示波器的帶寬足夠高。目前市面上最高帶寬的示波器是泰克的DPO/DSA73304，帶寬高達33GHz，幾乎可以捕捉任何信號，A/D采集后可以進行FFT，將時域轉變為頻域。配合泰克的SignalVu軟件包，更可以在調制域中測量多達27個矢量與標量測量)。從表面上看，這似乎為許多用戶提供了充足的頻域分析功能。普通示波器即使有FFT功能，在進行頻域測量中仍是次優方案。這是什么原因呢？

圖11、是傳統示波器簡化的結構方框圖 

首先，從上述有關A/D轉換器的信噪比與比特位數關系中得知，一般示波器的A/D轉換器只有8比特，意味最大能夠實現的SNR(信噪比)不會超過50dB。對比一般入門級的頻譜分析儀，示波器的動態范圍都相對比較差，起碼要少10dB的范圍(見表2)。

	普通示波器	普通頻譜分析儀	MDO4000
輸入頻率范圍	DC-3.5GHz	100kHz-3GHz	50kHz-3GHz
輸入相關雜散信號	-45dBc標稱值	-60dBc標稱值，有時為-40dBc	-60dBc標稱值，有時為-50dBc
殘余雜散信號	-70dBm	-90dBm，有時為-70dBm	-90dBm，有時為-80dBm
顯示的平均噪聲(DANL)	無	-125dBm/Hz(10MHz-50MHz)	-152dBm/Hz典型值(5MHz-3GHz)
		-123dBm/Hz+3.79x(頻率在幾GHz-1GHz)(50MHz-2.7GHz)

 表2、典型的SFDR無雜散動態范圍指標

其次，傳統示波器都是用來觀察時域的信號的，它的使用界面與功能都是圍繞時域的概念來設計的，因此，用戶無法直觀的調節例如：中心頻率，跨度，RBW分辨率帶寬等參數來調節頻譜，他必須要使用時域的觀念，即調節采樣率、記錄長度等來控制他所要觀看的FFT頻譜的中心頻率，跨度，RBW分辨率帶寬等。比方說，對于輸入100MHz的方波進行FFT，使用500MS/s的采樣率以及1MB的記錄長度，得出來的FFT頻譜的中心頻率，跨度，RBW分辨率帶寬究竟是多少呢？我們可想而知，沒有經過計算，用戶很難直觀地知道兩者之間的關系。計算經過計算，獲得確切的所需設置通常也是不可能的。此外，FFT通常在與時域曲線相同的窗口中顯示，因此很容易導致客戶對這些畫面與時域的波形發生混淆。因此，從使用的便利性來說，示波器FFT從根本上就不是為了觀看射頻頻域信號而優化的，對比使用頻譜分析儀來觀看與測量射頻與頻域信號，頻譜分析儀要直觀得多。

MDO4000混合域示波器

大多數頻譜分析儀能夠以“零跨度”畫面的形式顯示時域數據。從表面上看，這似乎為許多用戶提供了充分的時域分析功能。但實際上，普通頻譜分析儀（即使有零跨度功能）對進行時域測量來說也是次優方案。與普通頻譜分析儀相比，MDO混合域示波器擁有多個主要優勢：

●多條輸入通道，包括模擬、數字、總線等，提供系統級洞察力
●一條專用RF輸入通道，多個并發的時間相關的頻域和時域視圖，提供系統重要信息
●能夠觀察RF信號隨時間的變化，而沒有傳統頻譜分析儀的結構限制
●基于時間的寬頻譜捕獲帶寬采集結構，可以簡便地分析隨時間變化、快速發生的RF信號

第一個主要優勢源于多條輸入通道。MDO4000混合域示波器利用MSO專用示波器和數字通道，得到一個能夠超越普通頻譜分析儀單通道功能的信號測量產品。

現代RF射頻信號由復雜的嵌入式系統來生成、接收和管理。串行和并行數據總線用于不同組件之間的通信。可以由微處理器來管理電源。RF射頻系統本身可以是更大的電子器件的一部分，預計提供與RF射頻系統相關的進一步功能。

現今的趨勢是RF射頻信號在現代電子系統中被“孤立”的可能性變得很小，這些無線器件都與其它的ADC，DSP，MEMORY等芯片高度地被集成在同一個嵌入式系統內。由于傳統頻譜分析儀只有一條輸入通道，專門用來進行簡單的RF射頻測量，因此它不能采集嵌入式設計(RF，模擬，數字，總線)的整套信號以及它們之間的交互如何。

MDO4000系列混合域示波器提供了一套完整的輸入通道：

●4條模擬時域通道，500MHz或1GHz帶寬，擁有串行總線解碼和觸發功能
●16條數字時域通道，高達60.6ps定時分辨率，擁有串行總線解碼和觸發功能
●1條RF頻域通道，擁有3GHz或6GHz輸入頻率范圍

圖12、傳統示波器簡化的采集系統。

圖13、MDO4000混合域示波器簡化的采集系統，RF射頻通道是專用獨立的。
 
 

圖14、中紅圈部分是專用的RF通道，與示波器的通道是互相獨立的。

更重要的是，這些輸入通道在時間上都是相關的。

比方說，混合域示波器可以顯示與測量從發送給RF發射機的串行數據命到達的時刻，到RF突發脈沖被發射時刻之間的定時關系，從而了解電子系統內部多個信號之間的交互關系，這樣對透視、診斷和調試設備的行為至關重要。

由于能夠同時觀察隨時間變化的信號的時域和頻域狀況，因此對了解信號行為的真正特點現在要容易得多了。一些簡單的射頻事件，如跳頻信號，使用傳統的頻譜分析儀很難得到概括的了解。現在有了MDO4000混合域示波器就可以同時觀察與測量驅動跳頻的控制信號（模擬），控制命令在總線上所傳輸的碼型（數字）以及跳頻射頻信號的頻譜，和它們在時間上的定時關系。

圖15、簡化的MDO4000混合域示波器RF通道結構的方框圖