对于工程师来说，如何选择一个适合自己工作需要的较高带宽的新型示波器是一件令人头疼的事情，要回答这一问题，不仅要考虑应用产品的频率，而且还要考虑所要测量的对象

带宽在20～100GHz范围内的示波器价格十分昂贵，但是它对于高频电子设备和光学设备的设计、调试和分析非常有用。显然，目前从事10Gb以太网、OC-192、OC-768和其他各种应用开发的设计者们正需要这样的测试仪器。

但是另外一些正在从事低频技术研发的工程师们，例如第2代PCI-Express接口（5Gb）、第3代SATA（6Gb）和XAUI x2（6.25Gb），也应该考虑选择高频示波器。尽管进行低频设计的工程们可能暂时满足于11GHz的实时示波器，但是如果这些技术的下一代标准进入10Gb的时代（这是极有可能的），那么他们至少需要带宽为18GHz的示波器。

图1 对于高频信号而言，诸如WaveExpert之类的示波器具有较深的存储器，
并且具有实时示波器所具备的多种分析功能

近来，随着示波器技术的进步，市场上已经推出了20GHz以上带宽的示波器，它们的价格与11～15GHz的实时示波器的价格相当。因此，我们需要分析这类仪器所具备的特性，以及它们能够为工程师们提供的新型测量功能。

多大的带宽才够用

一般而言，某一位工程师会连续不断地进行产品系列的研发，新一代产品的信号速度将越来越快。因此，从个人角度来看，工程师如何才能判断是否真正需要具有较高带宽的新型示波器？要回答这一问题，不仅要考虑应用产品的频率，而且还要考虑所要测量的对象。

如果你想要测量时钟的峰值、NRZ数位，或者其他类似于方波的信号，那么示波器的带宽大小是无所谓的。同样，如果你想要测量脉冲的宽度：如果示波器的带宽限制对于脉冲的上升和下降沿具有相同的削减作用，那么脉冲宽度将会近似保持不变。但是，如果你希望分析信号的形状（例如，眼图测试），精确测量信号的上升时间，或者进行抖动测量，那么信号边沿的形状非常重要，测试仪器的带宽就起决定性的作用了。

对于从事连续性数据电路设计或测试的工程师而言，一个经验法则就是：示波器的带宽应该是码速率的1.8倍。尽管人们已经针对这一问题进行了大量研究，但最终的结论都认为，串行数据信号的频率分量取决于两个因素：码速率和边沿上升时间。如果信号的上升时间最少为位宽的20%，那么带宽等于码速率1.8倍的示波器将能够捕捉到99%的信号能量。

更好的观察信号

一般而言，工程师使用示波器的首要目的仅仅是观察一下信号。时至今日，对于带宽大于和小于15GHz的信号捕捉问题，出现了截然不同的规则。

在高达15GHz的带宽范围上，具有大容量存储器的实时示波器能够在相当长的捕捉窗口内让用户观察电压与时间关系的波形。一般来说，高带宽采样示波器内的存储器采样限制为4000点，远远小于主流的低带宽实时示波器所具有的100兆采样点的存储容量。

这一局限性促使人们研制出了一种称为近实时示波器（near real-time oscilloscope，NRO）的新型仪器。这种仪器的带宽范围为20～100GHz，能够捕捉电信号和光信号，具有4～512兆采样点的存储容量，从而使工程师们能够完成对高频信号的多种测量。

眼图测量

工程师对高频信号所进行的最常见测量就是眼图测量（如图2所示）。通过这种测量，工程师可以大致估算出设计中隐藏的误码率，或者诊断信号完整性问题，查找导致信号进入眼图“禁区”的误差来源。

图2 眼图测试常用于评测PCI-Express、
SATA和各种电信应用中的串行数据信号。注意图中捕捉了33.1兆点

不论进行何种测试，人们都希望捕捉到尽可能多的数据，数据越多，对误码率估算的置信度就越高，捕捉到少数信号失真问题的几率就越大。因此对于眼图测试来说，示波器的数据采样吞吐率是一个需要考虑的重要指标。

传统的高带宽顺序采样示波器每次被触发时只能捕捉到一个采样点，在进行眼图测试时的采样吞吐率相当低。这种示波器的最快采样率只有200 000次采样/秒，而大多数顺序采样示波器的采样率要低得多。采样率高达10兆次采样/秒的近实时示波器捕捉数据的速度要快50倍。这大大改善了测量精度和置信度水平。

高级测量功能

在测试高频电路时，人们常常需要高级的分析功能，以确保电路能够正常工作。

选择一台高带宽的具有多种分析工具的示波器能够使用户更快的分析新技术的特性，加快产品上市的时间。不幸的是，高带宽示波器内的数学和测量分析工具相比低带宽的实时示波器内的工具更加有限。而且，高带宽示波器应用分析功能的用户界面与工程师们通常熟悉的低带宽实时示波器的界面截然不同。

FFT是高频情况下一个非常有用的数学工具实例。通过显示信号的频率分量，有助于我们判断在某些频率上是否存在噪声感应，判断所设计的滤波器是否消除了希望被消除的谐波。

另外一种实用的功能就是：在通过某种限制带宽的传输介质之后，可以对高频信号的形状进行建模。例如，你可能希望捕捉某个10Gb信号的“全带宽”波形（该信号可能来源于某个发送器），然后采用滤波器对其滤波，例如具有5GHz卷积点的四阶贝赛尔滤波器，这样就可以对通过若干英寸长的FR4发送信号的效果进行建模（参见图3）。

图3 将若干英寸FR4的5GHz四阶贝赛尔滤波器模型加载到示波器屏幕上方的10Gb信号上，
得到下方的信号波形，反映信号通过传输线之后的形状。
注意观察可见图中的信号特征比较“光滑”，各个单独的1和0的摆幅较低

根据不同的应用，值得考虑的其他特征包括使用快速时域反射沿检查阻抗不完整性的功能，以及进行抖动分析的功能（包括Rj/Dj分离）。