示波器和頻譜分析儀是特別常用的電路測試儀器，如果有人問示波器和頻譜儀有什么差別，估計會被一群人鄙視——人人都知道示波器用于測試電路的時域波形，頻譜儀用于分析信號的頻譜分布。

但你真的清楚示波器和頻譜儀的根本差異在哪里嗎？

時域和頻域并不是兩者的鴻溝 ，當代的信號分析理論已經非常成熟了，傅里葉變換早已為信號在時域和頻域的表征建立了橋梁。

借助FFT，現代的數字示波器也同樣具備頻譜分析能力：

所以，示波器和頻譜儀的根本區別在哪里？

曾今，作者參加一個Rohde & Schwarz的測試測量研討會，主講人提出這個問題。我的第一個答案也是一個在時域和一個在頻域。

為了解答這個問題，先來看一下示波器和頻譜儀的工作原理。早期的模擬示波器原理框圖是這樣的，高中課本上已經介紹過其工作原理，這里就不分析了。模擬示波器的分析帶寬受限于掃頻信號源、放大器和顯示器的響應速度；前面兩個因素限制下的分析帶寬稱為示波器的 模擬帶寬 。

現代的數字示波器原理框圖如下，借助高速ADC采樣和DSP處理，改由LCD顯示。由于奈奎斯特采樣律限制，低通采樣的最高理論分析帶寬僅為ADC采樣率的一半，因此數字示波器的分析帶寬主要受限于ADC采樣率。

頻譜儀本質上是一個變頻接收機 ，被測信號經預選慮波后與本振混頻（通常是下變頻取差頻），掃頻分析只需要改變本振頻率，中頻通常是一個固定的較低頻率，因此中頻的處理電路相對容易實現。現代的頻譜分析儀只需要將中頻部分數字化，經過ADC采樣經DSP處理再完成數字顯示。

頻譜儀中有一個叫 分辨率帶寬 （RBW）的術語，實際上就是中頻濾波器的帶寬，通過對中頻信號的精細化慮波，可以對信號的頻譜成分實現精細分辨，即分辨率。因此頻譜儀的寬帶分析能力主要由混頻和本振掃頻源決定，而中頻電路主要決定其分辨能力。

從示波器和頻譜儀結構上的差異來看， 示波器是“寬帶”的，頻譜儀是“窄帶”的。 即示波器任何時候都允許信號在其模擬帶寬以內的所有頻率成分進入分析環節；而頻譜儀一個時刻僅允許中頻濾波器所限制的窄帶頻率成分進入分析環節。

示波器之所以必須要足夠高的模擬帶寬，是客官的數學規律決定的。傅里葉變換告訴我們，時域波形越窄的信號，其對應的頻域分布就越寬，反之亦然。一個任意的時域波形可以分解為無窮個不同頻率和幅度的正弦波的疊加，換句話說現實世界中的任意信號包含無窮多的頻譜成分。

為了精確的表征一個信號，必須保留其無窮寬的頻譜成分，因此示波器要想看清任意時域波形的細節，就必須讓無窮寬的頻率分量完整地進入信號分析環節。

正是受限于模擬帶寬，被分析的信號的高頻分量就被衰減或畸變了，只有模擬帶寬以內的頻率成分被保留，因此看到的波形已經失真；故為了精確觀察高頻分量越豐富的高速信號，要求示波器具有更高的模擬帶寬。

然而，電路的噪聲跟帶寬是成正比的， 示波器的“寬帶”導致了它無可避免地引入更大的噪聲 ；簡單的說就是即便無信號輸入，示波器在較高Y軸分辨率的時候，波形也是抖動的，而不是理論上一條Y=0的水平直線。因此多數示波器的垂直靈敏度在10mV量級。相比之下，頻譜儀通過窄帶選頻，中頻噪聲很低，可以分辨幅度低于-120dBm（小于1uV）的頻譜成分。

因此，頻譜儀天然適合于分析任意信號的頻譜成分，而示波器即便借助FFT處理能夠勉強分析信號頻譜，其分析帶寬、頻譜分辨率、垂直（幅度）分辨率也遠遠無法跟頻譜儀比擬。

隨著高速ADC的發展，ADC的采樣率越來越高，開始出現一些不經變頻而直接射頻采樣的全數字式接收機，將變頻、濾波等操作也完全數字化，歸集到DSP環節，軟件無線電（SDR）應運而生。借助SDR，許多儀器開始相互融合，單一儀器的功能越來越全面。