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(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，選擇了幾款常見示波器，分別 show 了一下各家的性能。當(dāng)然評(píng)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(nèi)容總結(jié)出來，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，Rigol?DS1054Z，Keysight 3054T，R&S HMO 1202，另外還有一臺(tái) Tektronix MDO 3000 這張圖里沒出鏡。 ? 所有示波器都連接到同一臺(tái)鼎陽 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(shí)在不太順手。UI 確實(shí)是國產(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。沒什么可說的，非常好。

Rigol DS1054Z 的 FFT 結(jié)果 ? 測試中顯示 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)測并不準(zhǔn)確，DS1054Z 缺省狀態(tài)下的 FFT 是對屏幕上的數(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?？雌饋硇Ч矔?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 LeCroy 是最早在數(shù)字示波器中加入 FFT 功能的廠家。不過這次 WaveJet Touch 354 表現(xiàn)不太好。

LeCroy WaveJet Touch 354，8K?FFT 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)問題，有人說 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)打開數(shù)學(xué)運(yùn)算中的 FFT 功能，看到的結(jié)果也很不錯(cuò)。