主流示波器的 FFT 性能對比

FFT 作為簡單的頻譜測試工具，已經成為了示波器的標配功能。EEVBlog 做了一個主流示波器 FFT 功能的比較，選擇了幾款常見示波器，分別 show 了一下各家的性能。當然評測方法比較主觀，主要是靠眼睛看效果。我們把這部分視頻內容總結出來，大家可以借鑒一下。 ?

首先是大合影 ? 從左側起分別是 LeCroy WaveJet Touch 354，固緯 GDS 1104B，Rigol?DS1054Z，Keysight 3054T，R&S HMO 1202，另外還有一臺 Tektronix MDO 3000 這張圖里沒出鏡。 ? 所有示波器都連接到同一臺鼎陽 SDG2122X 信號源輸出。設置為 FM 調制，載波頻率 1MHz，調制頻率 5KHz，頻率偏移 500Hz。 ?

另外還有一臺頻譜儀 Rigol 的 DSA815 作為比較。可以看到 FM 調制信號的頻譜如下，以此顯示波形作為參考。 ?

Rigol DSA815 頻譜分析儀顯示的結果 ? 這里所有示波器用的都是 8bit 的ADC，理論上 SNR 都在 50dB，FFT 和窗函數又是非常成熟的算法，所以似乎這個結果應該相差不多。 ?

羅德 HMO 1202, 128K點 FFT 結果 ? 首先是羅德的 HMO 1202，最高可以進行 128K 點的 FFT 計算。 ? HMO 有一個很大的好處是可以單獨設置 FFT 的點數。FFT 的點數越多頻率分辨率越好，但增大點數會加大運算量，相應就會降低速度。所以調整點數可以讓使用者自己選擇，很方便。 ? 另外畢竟是專業的射頻儀表公司，HMO 是唯一在前面板可以通過旋鈕直接調整中心頻率和 Span?的示波器。不需要手動輸入數值，對使用 FFT 觀察頻譜是非常方便的設計。

固緯的 GDS 1104B，1M FFT結果 ? 固緯的 GDS 1104B 的 FFT 固定在 1M 點，比羅德的最大點數要多很多，但刷新速度幾乎跟 HMO 1202 一樣快。在 FFT 計算中，增加點數時，頻率分辨率提升的另一個好處是可以降低本底噪聲，得到更高的處理增益。不過從圖像上，除了載波頻率處的尖峰更尖銳一些，感覺跟 HMO 1202 差不多。另外測試者也吐槽了一下操作界面，實在不太順手。UI 確實是國產儀器的弱項。

Keysight 3054T，64K FFT 結果 ? Keysight 允許完全關閉時域波形，僅顯示 FFT 結果，界面看起來比較干凈。FFT 的點數不可設置，固定在 64K 點，刷新速度也很快。因為采用了觸摸屏，所以在設置 Span 和中心頻率設置時也很方便。沒什么可說的，非常好。

Rigol DS1054Z 的 FFT 結果 ? 測試中顯示 Rigol DS1054Z 的 FFT 效果很差，由于點數太少導致頻率分辨率太低，上圖中只能看到一個粗糙的鼓包。 ? 但事實上，EEVBlog 的評測并不準確，DS1054Z 缺省狀態下的 FFT 是對屏幕上的數據點進行計算，使用的點數很少。但新版本的 Firmware 允許使用內存數據進行 FFT 計算，點數會大大增加。看起來效果也會好很多，已經可以清晰的看到兩側的尖峰。

DS1054Z?更新 Firmware 以后的 FFT 結果 ? 當然還有更慘的。據說 LeCroy 是最早在數字示波器中加入 FFT 功能的廠家。不過這次 WaveJet Touch 354 表現不太好。

LeCroy WaveJet Touch 354，8K?FFT 結果 ? 其實這也可以理解，LeCory 這款示波器并不是自己制造，而是 OEM 日本 IWATSU 的 DS-5654。相比其他一線品牌同規格產品，WaveJet 的價格大概只有一半左右。另外有意思的一點是，相比其他廠家在 OEM 時候遮遮掩掩的態度，LeCory 非常坦蕩的在后蓋打上了 IWATSU 的標志。 ? 和 Keysight 一樣，允許關閉波形顯示，只顯示 FFT 結果。但 8000 點 FFT 計算后的波形實在有點慘（不僅僅是點數的原因）。 ? 另外一個有趣的地方是，在提供的窗函數中，有 VonHann 這個選項，猜測是 Hanning 窗的意思，但不知道為什么用了這樣的名字。

VonHann 是什么鬼？ ? 不少人討論這個問題，有人說 hanning 窗的發明人叫做 Julius von Hann，所以 Von Hann 才是最原教旨主義的叫法。其實 Von 是一種貴族姓氏前面的前綴詞，基本上相當于 of，所以這種用法有點怪。 ? 總之FFT 的結果不理想。 ? 最后測試的是泰克的 MDO 3000。MDO 帶有單獨的頻譜分析儀通道（前面板除了4個探頭接口外，還有一個獨立的 N 型接頭），雖然也是使用 FFT 進行計算，但有獨立的硬件支持，另外 FFT 的點數達到 2M 點，可以看到頻譜上的尖峰非常細，底噪也很低。