主流示波器的 FFT 性能对比

主流示波器的 FFT 性能对比

FFT 作为简单的频谱测试工具，已经成为了示波器的标配功能。EEVBlog 做了一个主流示波器 FFT 功能的比较，选择了几款常见示波器，分别 show 了一下各家的性能。当然评测方法比较主观，主要是靠眼睛看效果。我们把这部分视频内容总结出来，大家可以借鉴一下。  

首先是大合影   从左侧起分别是 LeCroy WaveJet Touch 354，固纬 GDS 1104B，Rigol DS1054Z，Keysight 3054T，R&S HMO 1202，另外还有一台 Tektronix MDO 3000 这张图里没出镜。   所有示波器都连接到同一台鼎阳 SDG2122X 信号源输出。设置为 FM 调制，载波频率 1MHz，调制频率 5KHz，频率偏移 500Hz。  

另外还有一台频谱仪 Rigol 的 DSA815 作为比较。可以看到 FM 调制信号的频谱如下，以此显示波形作为参考。  

Rigol DSA815 频谱分析仪显示的结果   这里所有示波器用的都是 8bit 的ADC，理论上 SNR 都在 50dB，FFT 和窗函数又是非常成熟的算法，所以似乎这个结果应该相差不多。  

罗德 HMO 1202, 128K点 FFT 结果   首先是罗德的 HMO 1202，最高可以进行 128K 点的 FFT 计算。   HMO 有一个很大的好处是可以单独设置 FFT 的点数。FFT 的点数越多频率分辨率越好，但增大点数会加大运算量，相应就会降低速度。所以调整点数可以让使用者自己选择，很方便。   另外毕竟是专业的射频仪表公司，HMO 是唯一在前面板可以通过旋钮直接调整中心频率和 Span 的示波器。不需要手动输入数值，对使用 FFT 观察频谱是非常方便的设计。

固纬的 GDS 1104B，1M FFT结果   固纬的 GDS 1104B 的 FFT 固定在 1M 点，比罗德的最大点数要多很多，但刷新速度几乎跟 HMO 1202 一样快。在 FFT 计算中，增加点数时，频率分辨率提升的另一个好处是可以降低本底噪声，得到更高的处理增益。不过从图像上，除了载波频率处的尖峰更尖锐一些，感觉跟 HMO 1202 差不多。另外测试者也吐槽了一下操作界面，实在不太顺手。UI 确实是国产仪器的弱项。

Keysight 3054T，64K FFT 结果   Keysight 允许完全关闭时域波形，仅显示 FFT 结果，界面看起来比较干净。FFT 的点数不可设置，固定在 64K 点，刷新速度也很快。因为采用了触摸屏，所以在设置 Span 和中心频率设置时也很方便。没什么可说的，非常好。

Rigol DS1054Z 的 FFT 结果   测试中显示 Rigol DS1054Z 的 FFT 效果很差，由于点数太少导致频率分辨率太低，上图中只能看到一个粗糙的鼓包。   但事实上，EEVBlog 的评测并不准确，DS1054Z 缺省状态下的 FFT 是对屏幕上的数据点进行计算，使用的点数很少。但新版本的 Firmware 允许使用内存数据进行 FFT 计算，点数会大大增加。看起来效果也会好很多，已经可以清晰的看到两侧的尖峰。

DS1054Z 更新 Firmware 以后的 FFT 结果   当然还有更惨的。据说 LeCroy 是最早在数字示波器中加入 FFT 功能的厂家。不过这次 WaveJet Touch 354 表现不太好。

LeCroy WaveJet Touch 354，8K FFT 结果   其实这也可以理解，LeCory 这款示波器并不是自己制造，而是 OEM 日本 IWATSU 的 DS-5654。相比其他一线品牌同规格产品，WaveJet 的价格大概只有一半左右。另外有意思的一点是，相比其他厂家在 OEM 时候遮遮掩掩的态度，LeCory 非常坦荡的在后盖打上了 IWATSU 的标志。   和 Keysight 一样，允许关闭波形显示，只显示 FFT 结果。但 8000 点 FFT 计算后的波形实在有点惨（不仅仅是点数的原因）。   另外一个有趣的地方是，在提供的窗函数中，有 VonHann 这个选项，猜测是 Hanning 窗的意思，但不知道为什么用了这样的名字。

VonHann 是什么鬼？   不少人讨论这个问题，有人说 hanning 窗的发明人叫做 Julius von Hann，所以 Von Hann 才是最原教旨主义的叫法。其实 Von 是一种贵族姓氏前面的前缀词，基本上相当于 of，所以这种用法有点怪。   总之FFT 的结果不理想。   最后测试的是泰克的 MDO 3000。MDO 带有单独的频谱分析仪通道（前面板除了4个探头接口外，还有一个独立的 N 型接头），虽然也是使用 FFT 进行计算，但有独立的硬件支持，另外 FFT 的点数达到 2M 点，可以看到频谱上的尖峰非常细，底噪也很低。

泰克 MDO 3000 RF 通道的频谱显示结果   为了更公平的比较示波器本身的 FFT 计算能力，放弃使用 MDO 3000 的 RF 通道，与其他示波器一样改用 BNC 端口输入信号，同时打开数学运算中的 FFT 功能，看到的结果也很不错。

泰克 MDO 3000 FFT的结果   虽然不知道 FFT 的点数，但可以看到谱线非常细，使用的点数应该很多。但缺点就是更新速度太慢了，大概要20秒左右才能刷新一次。  

编辑：黄飞