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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，RigolDS1054Z，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，F(xiàn)FT 和窗函數(shù)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(shù)。FFT 的點數(shù)越多頻率分辨率越好，但增大點數(shù)會加大運算量，相應就會降低速度。所以調整點數(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整中心頻率和 Span的示波器。不需要手動輸入數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(tài)下的 FFT 是對屏幕上的數(shù)據點進行計算，使用的點數(shù)很少。但新版本的 Firmware 允許使用內存數(shù)據進行 FFT 計算，點數(shù)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(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 354，8KFFT 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(guī)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(tài)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(shù)的原因）。另外一個有趣的地方是，在提供的窗函數(shù)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(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 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(shù)達到 2M 點，可以看到頻譜上的尖峰非常細，底噪也很低。