目录
1.
引言：采样示波器的“捷径”挑战
2.
更低的采样率下实现更高的带宽
2.1 核心技术：等效时间采样原理
2.2 高带宽实现：硬件架构与信号处理
2.3 对比分析：采样示波器 vs 实时示波器
2.4 核心应用场景
2.5 局限性与挑战
3.
结语：采样示波器的技术价值
1. 引言：采样示波器的“捷径”挑战
当传统的实时示波器还在带宽和测试精度上努力突破时，一种“不一样”的示波器却早就弯道超车，走上捷径，甚至让人怀疑其是否满足被反复提及的奈奎斯特采样定律？
带宽带宽，我分分钟给你飙到100码，不是，是100GHz！
垂直分辨率，我16位，兄弟你几位？
——来自采样示波器的挑战宣言
上百GHz带宽的采样示波器，它的采样率是多少？你一定会大吃一惊！以是德科技N1046A 电采样示波器（模块）为例，带宽大于100 GHz，而它的硬件采样率竟然只有250kHz！我们一直熟记的 2N 法则不适用了吗？
图1.1 N1046A 采样示波器（模块）核心指标
小K 先不告诉大家答案，我们继续往下看！
2. 更低的采样率下实现更高的带宽
在高速通信领域，信号的带宽和采样率是衡量示波器性能的关键指标。实时示波器虽然能够捕捉单次事件，但在超高带宽（如100 GHz以上）场景下，其采样率和成本往往难以满足需求。而采样示波器（也称等效时间采样示波器）通过巧妙的技术设计，实现了“低采样率、高带宽”的突破。
2.1
核心技术：等效时间采样原理
采样示波器的核心在于等效时间采样技术（Equivalent-Time Sampling）。与实时示波器不同，它并非连续采集信号，而是通过多次触发逐步构建完整波形。具体步骤如下：
重复信号触发
采样示波器要求被测信号具有重复性（如周期性时钟或数据流）。每次触发时，仪器在信号周期的不同时间点采集一个样本点。例如：
·
第一次触发：在信号上升沿后1 ns处采样；
·
第二次触发：在上升沿后1.1 ns处采样；
·
第N次触发：在上升沿后1+(N-1)×Δt处采样。
时间插值重建波形
通过多次触发积累足够多的样本点后，仪器将这些点按时间顺序排列，重建出完整的波形。由于每次采样点的时间间隔Δt可以非常小（皮秒级），最终等效的采样率可高达数百Gsa/s甚至Tsa/s。
图2.1 等效采样工作过程
因此，在等效时间采样中，需要多次触发事件才能构建出完整的波形。其分辨率不像实时采集那样受限于采样间隔，而是受限于示波器时基电路的精度，而该电路的精度非常高。
2.2
高带宽实现：硬件架构与信号处理
采样示波器的高带宽得益于其独特的硬件架构和信号处理技术：
高速采样头（Sampler）
·
采样示波器的核心是采样头，它使用隧道二极管或阶跃恢复二极管（SRD）实现皮秒级的采样窗口。
·
例如，Keysight的N1046A 电采样示波器带宽高达100GHz，N1032X光采样示波器采样头带宽可达120 GHz，能够捕捉信号中的高频分量。
低噪声与高分辨率
·
采样示波器通常采用高比特数ADC（如12-16位），相比实时示波器的8-10位ADC，能提供更精细的垂直分辨率。
·
TDR可以通过多次采样平均，进一步降低噪声，实现亚毫伏级的测量精度。
时钟恢复与同步
·
需要外部同步时钟或内置时钟恢复模块（如Keysight的N107XB）确保采样点与信号严格对齐。
·
高稳定度的时基（如Keysight DCA-X的<100 fs抖动）是保证测量精度的关键。
📢答案揭晓
不是奈奎斯特定理不适用了，而是等效时间采样通过多次触发重建波形，本质是’采样时间换精度’，不违背奈奎斯特定理对单次采样的要求，但突破了实时采样的带宽限制。
2.3
对比分析：采样示波器 vs 实时示波器
是德科技高端示波器可分为两类：UXR系列实时示波器和DCA-X系列等效时间（或采样）示波器。下表重点对比了这两类示波器的差异。
|
特性 |
采样示波器  |
实时示波器 |
|
带宽 |
≥120GHz（DCA-X系列） |
≤110GHz（UXR系列） |
|
采样率 |
等效Tsa/s级，实际低频（如250kHz） |
实时高采样率（≤256GSa/s） |
|
信号要求 |
重复信号（周期性）/随机 |
单次或周期信号 |
|
噪声水平 |
<1mV（DCA-M低至275μV） |
通常几 mV /400 mV full scale (fs) |
|
通道扩展性 |
支持多通道（电气/光学） |
通常≤4通道 |
|
TDR/S参数测量 |
支持（如N1055A模块） |
不支持 |
|
一致性测试 |
可选 |
许多 |
2.4
核心应用场景
高速通信测试
·
例如800G/1.6T以太网、128G Fibre Channel等，需要>59 GHz带宽分析信号完整性。
·
Keysight DCA-X系列通过模块化设计（如N1046A 电模块, N1032A光学模块）支持此类测试。
眼图与抖动分析
·
采样示波器的低噪声特性（如90 fs抖动）使其成为抖动分析的黄金标准。
TDR阻抗测试
·
采样示波器结合TDR模块（如Keysight N1055A）可实现皮秒级上升沿的阻抗测量。
2.5
局限性与挑战
尽管采样示波器性能卓越，但也有其局限性：
·
无法捕捉单次事件：如电源毛刺或突发错误；
·
依赖时钟恢复：非周期信号看不到眼图；
3. 结语：采样示波器的技术价值
采样示波器通过等效时间采样、高速采样头和低噪声设计，实现了超高带宽与高精度的平衡，成为高速通信、数据中心和AI集群测试的核心工具。
是德科技作为采样示波器领域的领导者，提供一系列 DCA 采样示波器解决方案，包括：
DCA-X 系列：
高性能采样示波器平台，例如N1032B支持高达120 GHz的带宽和多达16个通道，N1046A 支持高达100GHz的带宽和多达32个通道。
DCA-M 系列：
经济型采样示波器，适用于制造和研发应用。
时钟数据恢复系列：
用于精确恢复时钟信号，并进行抖动分析。
FlexDCA 软件：
用于控制和分析 DCA 采样示波器的软件平台，提供多种软件工具，例如 FlexEye、FlexPLL 和 FlexRT 等。
FlexOTO 软件：
用于创建高通道数的测试系统，提高测试效率和硬件利用率。
DCA 合规测试软件：
用于验证产品是否符合 IEEE、OIF-CEI 和 Fiber Channel 等行业标准。
图
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