要進行數(shù)字信號的分析，首要的原因是真實傳輸?shù)母咚贁?shù)字信號已經遠遠不是教科書里理想的0/1電平。真實的數(shù)字信號傳輸過程中一定會有一些（甚至很嚴重的）失真和變形。如下圖所示紅色是我們期望的理想的數(shù)字信號波形，而黃色的則可能是真實的信號波形，可以看到信號上已經由于震蕩（通常由于阻抗匹配不好）已經發(fā)生了較大變形。其實在高速的情況下這已經是比較好的信號波形了，很多時候信號的波形會比這個更加惡劣。

 要進行數(shù)字信號的研究，首先要得到真實的數(shù)字信號波形，這就涉及到使用的測量儀器問題。觀察電信號的波形的最好工具是示波器，當信號速率比較高時，一般所需要的示波器帶寬也更高。如果使用的示波器帶寬不夠，信號里的高頻成分會被濾掉，觀察到的數(shù)字信號也會產生失真。很多數(shù)字工程師會習慣用諧波來估算信號帶寬，但是這種方法不太準確。

 對于一個理想的方波信號，其上升沿是無限陡的，從頻域上看它是由無限多的奇數(shù)次諧波構成的，因此一個理想方波可以認為是無限多奇次正弦諧波的疊加。

 但是對于真實的數(shù)字信號來說，其上升沿不是無限陡，因此其高次諧波的能量會受到限制。比如下圖是用同一個時鐘源分別產生的50Mhz和250MHz的時鐘信號的頻譜，我們可以看到雖然輸出時鐘頻率不一樣，但是信號的主要頻譜能量都集中在5GHz以內，并不見得250MHz的頻譜分布就一定比50MHz的大5倍。

對于真實的數(shù)據信號來說，其頻譜會更加復雜一些。比如偽隨機序列（PRBS）碼流的頻譜的包絡是一個Sinc函數(shù)。下圖是用同一個發(fā)射機分別產生的800Mbps和2.5Gbps的PRBS信號的頻譜，我們可以看到雖然輸出數(shù)據速率不一樣，但是信號的主要頻譜能量都集中在4GHz以內，也并不見得2.5Gbps信號的高頻能量就比800Mbps的高很多。

上面的兩張圖都是借助于頻譜儀測量得到的。雖然現(xiàn)代的數(shù)字示波器都已經具備了數(shù)字FFT的功能可以幫助用戶觀察信號頻譜，但是由于ADC位數(shù)和動態(tài)范圍的限制，頻譜儀仍然是對信號能量的頻率分布進行分析的最準確的工具，所以數(shù)字工程師可以借助于頻譜分析儀對被測數(shù)字信號的頻譜分布進行分析。當沒有頻譜儀可用時，我們通常根據數(shù)字信號的上升時間去估算被測信號的頻譜能量。

Maximum signal frequency content = 0.4/fastest rise or fall time (20 - 80%)

Or

Maximum signal frequency content = 0.5/fastest rise or fall time (10 - 90%)