諧波失真 (Harmonic Distortion)

諧波失真也是衡量測量信號保真度的一個重要指標。對于示波器來說，為了保證高的采樣率，其 ADC的位數(8bit或者10bit)相對于頻譜儀里使用的14 bit ADC有較大差異，其諧波失真主要來源于ADC的量化噪聲造成的信號失真，典型的是2次和3次諧波失真，通常3次諧波的能量更大，這點和頻譜儀里由于混頻器造成 2 次諧波失真來源不太一樣。

在上面的測試結果中，其2次諧波失真約為-65 dBc，比一般的頻譜儀差一些。而其3次諧波失真約為-49dBc，比起一般的頻譜儀就差遠了。因此如果用戶關心諧波失真指標，比如在放大器的非線性測試中，使用示波器并不是一個好的選擇。

不過好在諧波造成的失真通常在帶外，通過簡單的數學濾波處理很容易把諧波濾除掉。所以在有些寬帶信號解調的應用中，由于測量算法在解調過程中會加入數學濾波器，諧波失真對于最終的解調結果影響并不是很大。

絕對幅度精度 (Absolute amplitude accuracy)

絕對幅度精度會影響到示波器對某個頻點載波做功率測量時的準確度。對于示波器來說，絕對幅度精度指標=DC幅度測量精度+幅頻響應。因此需要兩部分分別分析。DC幅度測量精度就是示波器里標稱的雙光標測量精度，又由DC增益誤差和垂直分辨率兩部分構成，而分辨率與使用的ADC的位數有關，如果是10bit的ADC就相當于滿量程的1/1024。由此計算得出實時示波器的DC幅度精度大約在±0.2dB左右。

相位噪聲 (Phase Noise)

測量儀器的相位噪聲 (Phase Noise) 反映了測試一個純凈正弦波時的近端低頻噪聲的大小，在雷達等應用中會影響到對于慢目標識別時的多普率頻移的分辨能力。相位噪聲的頻域積分就是時域的抖動。對于示波器來說，相位噪聲太差或者抖動太大會造成對于射頻信號采樣時產生額外的噪聲從而惡化有效位數。

傳統(tǒng)的示波器不太注重采樣時鐘的抖動或者相位噪聲，但隨著示波器的采樣率越來越高，以及為了提高射頻測試的性能，現代的數字示波器如Keysight 公司的 S、V、Z 等系列示波器都對時鐘電路進行了優(yōu)化，甚至采用了經典的微波信號源如 E8267D里的時鐘電路設計，使得示波器的相位噪聲指標有了很大提升。如下圖所示是S示波器在1GHz載波時的相位噪聲曲線，測試中的RBW設置為750 Hz，在偏離中心載波100kHz處的噪聲能量約為-92dBm，歸一化到單位Hz能量約為-120dBc/Hz，這已經超過了市面上大多數中檔頻譜儀的相噪指標。而更高性能的 V 系列示波器的相位噪聲指標則可以做到約-130dBc/Hz@100 KHz offset，這已經超過了市面上大部分中高檔頻譜儀的相應指標。

四、總結

從前面的介紹可以看出，現代的高性能的實時示波器除了受ADC位數的限制造成諧波失真指標明顯較差以外，其無雜散動態(tài)范圍可以和中等檔次的頻譜儀相當，而底噪聲、帶內平坦度、絕對幅度精度、相位噪聲等指標已經可以做到和中高檔頻譜儀類似。

而且，為了滿足射頻測試的要求，現代的高性能示波器里除了傳統(tǒng)的時域指標以外，也開始標注射頻指標以適應射頻用戶的使用習慣。下表就是Keysight公司V系列示波器里給出的典型的射頻指標。

當然，由于工作原理的不同，實時示波器在做頻域分析時還有一些局限性，比如在特別小RBW設置下(<1KHz時)由于需要采集大量數據做FFT運算，其波形更新速度會嚴重變慢，因此不適用于窄帶信號的測量。

正是由于實時示波器明顯的高帶寬、多通道優(yōu)勢以及強大的時域測量能力，再加上改進了的射頻性能指標，使得其在超寬帶射頻信號的測量、時頻域綜合分析以及多通道測量的領域開始發(fā)揮越來越重要的作用。