主流示波器的 FFT 性能對(duì)比

FFT 作為簡(jiǎn)單的頻譜測(cè)試工具，已經(jīng)成為了示波器的標(biāo)配功能。EEVBlog 做了一個(gè)主流示波器 FFT 功能的比較，選擇了幾款常見(jiàn)示波器，分別 show 了一下各家的性能。當(dāng)然評(píng)測(cè)方法比較主觀，主要是靠眼睛看效果。我們把這部分視頻內(nèi)容總結(jié)出來(lái)，大家可以借鑒一下。

首先是大合影 從左側(cè)起分別是 LeCroy WaveJet Touch 354，固緯 GDS 1104B，RigolDS1054Z，Keysight 3054T，R&S HMO 1202，另外還有一臺(tái) Tektronix MDO 3000 這張圖里沒(méi)出鏡。 所有示波器都連接到同一臺(tái)鼎陽(yáng) SDG2122X 信號(hào)源輸出。設(shè)置為 FM 調(diào)制，載波頻率 1MHz，調(diào)制頻率 5KHz，頻率偏移 500Hz。

另外還有一臺(tái)頻譜儀 Rigol 的 DSA815 作為比較。可以看到 FM 調(diào)制信號(hào)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(jié)果 這里所有示波器用的都是 8bit 的ADC，理論上 SNR 都在 50dB，F(xiàn)FT 和窗函數(shù)又是非常成熟的算法，所以似乎這個(gè)結(jié)果應(yīng)該相差不多。

羅德 HMO 1202, 128K點(diǎn) FFT 結(jié)果 首先是羅德的 HMO 1202，最高可以進(jìn)行 128K 點(diǎn)的 FFT 計(jì)算。 HMO 有一個(gè)很大的好處是可以單獨(dú)設(shè)置 FFT 的點(diǎn)數(shù)。FFT 的點(diǎn)數(shù)越多頻率分辨率越好，但增大點(diǎn)數(shù)會(huì)加大運(yùn)算量，相應(yīng)就會(huì)降低速度。所以調(diào)整點(diǎn)數(shù)可以讓使用者自己選擇，很方便。 另外畢竟是專業(yè)的射頻儀表公司，HMO 是唯一在前面板可以通過(guò)旋鈕直接調(diào)整中心頻率和 Span的示波器。不需要手動(dòng)輸入數(shù)值，對(duì)使用 FFT 觀察頻譜是非常方便的設(shè)計(jì)。

固緯的 GDS 1104B，1M FFT結(jié)果 固緯的 GDS 1104B 的 FFT 固定在 1M 點(diǎn)，比羅德的最大點(diǎn)數(shù)要多很多，但刷新速度幾乎跟 HMO 1202 一樣快。在 FFT 計(jì)算中，增加點(diǎn)數(shù)時(shí)，頻率分辨率提升的另一個(gè)好處是可以降低本底噪聲，得到更高的處理增益。不過(guò)從圖像上，除了載波頻率處的尖峰更尖銳一些，感覺(jué)跟 HMO 1202 差不多。另外測(cè)試者也吐槽了一下操作界面，實(shí)在不太順手。UI 確實(shí)是國(guó)產(chǎn)儀器的弱項(xiàng)。

Keysight 3054T，64K FFT 結(jié)果 Keysight 允許完全關(guān)閉時(shí)域波形，僅顯示 FFT 結(jié)果，界面看起來(lái)比較干凈。FFT 的點(diǎn)數(shù)不可設(shè)置，固定在 64K 點(diǎn)，刷新速度也很快。因?yàn)椴捎昧擞|摸屏，所以在設(shè)置 Span 和中心頻率設(shè)置時(shí)也很方便。沒(méi)什么可說(shuō)的，非常好。

Rigol DS1054Z 的 FFT 結(jié)果 測(cè)試中顯示 Rigol DS1054Z 的 FFT 效果很差，由于點(diǎn)數(shù)太少導(dǎo)致頻率分辨率太低，上圖中只能看到一個(gè)粗糙的鼓包。 但事實(shí)上，EEVBlog 的評(píng)測(cè)并不準(zhǔn)確，DS1054Z 缺省狀態(tài)下的 FFT 是對(duì)屏幕上的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，使用的點(diǎn)數(shù)很少。但新版本的 Firmware 允許使用內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行 FFT 計(jì)算，點(diǎn)數(shù)會(huì)大大增加。看起來(lái)效果也會(huì)好很多，已經(jīng)可以清晰的看到兩側(cè)的尖峰。

DS1054Z更新 Firmware 以后的 FFT 結(jié)果 當(dāng)然還有更慘的。據(jù)說(shuō) LeCroy 是最早在數(shù)字示波器中加入 FFT 功能的廠家。不過(guò)這次 WaveJet Touch 354 表現(xiàn)不太好。

LeCroy WaveJet Touch 354，8KFFT 結(jié)果 其實(shí)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(guī)格產(chǎn)品，WaveJet 的價(jià)格大概只有一半左右。另外有意思的一點(diǎn)是，相比其他廠家在 OEM 時(shí)候遮遮掩掩的態(tài)度，LeCory 非常坦蕩的在后蓋打上了 IWATSU 的標(biāo)志。 和 Keysight 一樣，允許關(guān)閉波形顯示，只顯示 FFT 結(jié)果。但 8000 點(diǎn) FFT 計(jì)算后的波形實(shí)在有點(diǎn)慘（不僅僅是點(diǎn)數(shù)的原因）。 另外一個(gè)有趣的地方是，在提供的窗函數(shù)中，有 VonHann 這個(gè)選項(xiàng)，猜測(cè)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(gè)問(wèn)題，有人說(shuō) hanning 窗的發(fā)明人叫做 Julius von Hann，所以 Von Hann 才是最原教旨主義的叫法。其實(shí) Von 是一種貴族姓氏前面的前綴詞，基本上相當(dāng)于 of，所以這種用法有點(diǎn)怪。 總之FFT 的結(jié)果不理想。 最后測(cè)試的是泰克的 MDO 3000。MDO 帶有單獨(dú)的頻譜分析儀通道（前面板除了4個(gè)探頭接口外，還有一個(gè)獨(dú)立的 N 型接頭），雖然也是使用 FFT 進(jìn)行計(jì)算，但有獨(dú)立的硬件支持，另外 FFT 的點(diǎn)數(shù)達(dá)到 2M 點(diǎn)，可以看到頻譜上的尖峰非常細(xì)，底噪也很低。

泰克 MDO 3000 RF 通道的頻譜顯示結(jié)果 為了更公平的比較示波器本身的 FFT 計(jì)算能力，放棄使用 MDO 3000 的 RF 通道，與其他示波器一樣改用 BNC 端口輸入信號(hào)，同時(shí)打開(kāi)數(shù)學(xué)運(yùn)算中的 FFT 功能，看到的結(jié)果也很不錯(cuò)。

泰克 MDO 3000 FFT的結(jié)果 雖然不知道 FFT 的點(diǎn)數(shù)，但可以看到譜線非常細(xì)，使用的點(diǎn)數(shù)應(yīng)該很多。但缺點(diǎn)就是更新速度太慢了，大概要20秒左右才能刷新一次。