原创 计量专家喜欢什么样的示波器？

引言：从模拟示波器跨越到数字示波器，中间经历了很多的脱胎换骨，也催生了很多新的技术，从计量的角度看，指标尤其是硬件射频指标，对判断一台仪器的优劣起着关键作用，示波器指标的不断推动极限，计量水平的不断提高，什么样的产品才是明星产品？

 关键字：射频指标；频响；噪声；计量

 自从工程师从容的跨过模拟示波器，自然的进入数字示波器以来，大家讨论最多的是带宽多宽，采样率多大了，存储器多大了，测试参数是否够多，是否用的Windows系统，操作是否简便，样式是否够炫。大多讨论的是半导体技术或者软件增值，这些直接关系用户体验的东西非常重要。

        这样的讨论其实属于上层建筑，基础是硬件的射频特性，硬件的频响，硬件的隔离度，噪声控制，DSP用的合理。因为后续的所有处理都依托信号的完整性，依托于原始信号的真实还原，并且把仪器的噪声和绝对误差控制得到位。让我们看看示波器的原理图：

看似简单的原理图，最值钱的，或者说关键技术部分其实都在前半部分，后台处理和显示其实改善的是处理速度和显示方式，各家大同小异，从信号处理和分析的角度看，都是锦上添花的工作，不涉及信号的完整性，也不涉及信号保真度，所以后台处理和显示都是假设前面的工作都是正确和精确的。包括放大电路，调理电路，触发电路，系统处理。

        计量机构其实是很权威的第三方，只要配置的计量设备合适，计量方法得当，就能客观的评价示波器的射频特性，幅频特性，上升时间，带宽余量。

        罗德与施瓦茨公司在微波电路，在射频技术上积累了超过70年的经验，德国工程师的严谨和创新，不断的把测试仪器的指标推向极限。虽然从计量的角度，很多指标不一定做鉴定，很多指标没有严格门限标准，但我们可爱的工程精益求精的把每一个指标都做到无可挑剔，下面从几个维度来论证R&S的示波器的优异硬件射频特性。

1，隔离度

超过60dB的隔离度，让通道间的串扰降至了1000:1 ，反观市场上的示波器，好一点的能到50dB的隔离度就已经很高了，一般仪器都在40dB,这得益于R&S在电磁兼容领域技术的高度领先，材料选择，干扰处理，屏蔽处理。我们有幸从工厂能看到很多示波器的解剖间，当揭开关键采集板的面纱，我们惊奇的发现，厚重的铝块以及精密的电路布局，完美的工艺，尽显电路美学。

我们同样不幸的看到，A公司的采集板，居然连任何的屏蔽块都没有，裸露的电路竖在薄薄的塑料板后面，干扰和被干扰都没做任何处理。

2，上升时间

计量单位一般都认可，示波器的带宽和上升时间相乘是一个常数，比如0.35，当然也有些厂商表现比较差就用0.4来标定。无论如何，同样带宽示波器，上升时间越小技术难度越高。上升时间越小，意味着响应速度越快。看看我们2G示波器完美的上身时间，170ps而已。

 3, 频响

我们都清楚示波器的带宽定义为-3dB带宽，虽然各家强调用到的响应方式不一样，而且客户应用的场合不同，对响应的偏好也不一样。现代高带宽数字示波器主要有两种频响方式，一种是传统的高斯频响方式，一种是Flat频响方式。传统的高斯频响方式，在3dB带宽内对信号频谱有一定的影响，在3dB带宽外，会拖出一个较长的尾巴，这样使得后面的AD需要更高的采样率才能确保不发生频率混叠。Flat频响方式有一定的改进，在3dB带宽内对信号的频谱影响相对较小，而3dB带宽外，留的尾巴相对较少，当然Flat频响还不能达到砖墙频响的理想境界，但我们的平坦响应几乎接近砖墙式响应了。看看我们2G仪器在计量站测试的完美的频响图。

 当然客户在使用示波器的时候，也会对频响方式有所偏好，快沿测试和眼图测试时候就偏好不一样。所以，有些厂家干脆把频响处理成不同响应方式，让客户来选择，虽然讨好了客户，但是也对使用示波器的工程师提出了更高要求。当然也有些原因是，由于有些示波器本身频响做得就不行，干脆就用不同处理方式来掩人耳目。

4，噪声

底噪对于高速信号测试或者小信号测试非常重要，也是体现调理电路，系统电路，DSP处理能力的综合指标，示波器对于底噪的追求永无止尽，毕竟，人都在追求一个极限，噪声处理技术也是最体现射频技术和射频指标的地方，确保不能影响系统指标的情况，用尽DSP所能，我们的噪声处理来的非常成功。如图示

噪声小的原因很大一块在于采样芯片，采样电路采用单核还是多核，都很有讲究，单核的好处无庸赘述，功耗小，噪声小，采样速度快，偏偏有些人混淆视听，把几片采样芯片封装在一个盒子里，就说是单核芯片，忽悠人的动机可恶至极。我们的10GS/s单片芯片保证了单片最大采样率，保证了最大ENOB.

5，ENOB

有效比特位书是一个很重要的指标，很多计量机构是没有这个计量能力的，水平比较高的计量单位也计量方法各异， 传统的测试方法里，大多要是采集到的时域数据和一个据此的拟和出的理想正弦波相减，相减的结果就是噪声和失真，或者用频域的方法来做，主信号功率和带宽内的其它噪声和失真功率相减，得到噪声和失真。现在一些专家正在研究比较简单的测试ENOB的方法，值得赞赏。比如把采集的数据保存波形文件,然后输入到EXCEL中利用三参数算法完成ENOB的测量。先看看ENOB的大小跟什么有关系吧，因为通常意义大家设计ADC的时候都满怀信心奔着8bit去，别忘了，实际工作时候，偏置误差，非线性误差，增益误差，随机噪声，甚至还有ADC交织引起的噪声。看看RTO示波器的ENOB情况，以下是我们RTO示波器ENOB和T公司的指标对比，很显然，我们轻松达到7.2bit以上，T公司的仪器最多是6.7bit,差一点的就在6bit都很勉强了。

6，其他指标

其他指标诸如刷新速度，运算速度，首创的数字触发，快速极致的频谱分析，人性化操作，都成为R&S示波器的亮点，但这些更多从应用角度触发，计量机构一般只做参考意义，不做硬性要求。计量机构也在不断的提高计量水平，不断丰富检测手段，他们眼中的好仪器，一定是指标过硬，应用丰富，操作人性化。他们也相信越是基础的，越是难度最大，越是需要长期技术积累，也是最值得推荐给用户的。

结束语：

        全面评价一台示波器的优劣，是个复杂的过程，而且，仁者见仁，智者见智。但是指标的优劣一目了然，好的硬件指标，对于一台示波器而言，那是硬功夫，是必须保证的，否则，你花大价钱买了一个大显示器，买了个锦上添花，买了个花拳绣腿。罗德与施瓦茨公司的RTO全面超越，挑战极限，成为了计量机构的明星。