簡(jiǎn)單理解抖動(dòng)Jitter測(cè)量

抖動(dòng)jitter的有關(guān)概念和理論很多，容易把人抖暈；本文目的是幫助產(chǎn)品研發(fā)和測(cè)試工程師，不需要研究時(shí)頻域抖動(dòng)測(cè)量的原理和公式，只講用什么手段測(cè)抖動(dòng)，以及測(cè)試值的表達(dá)含義。

確定性抖動(dòng) ，在時(shí)域上表現(xiàn)為周期性，在頻域上表現(xiàn)為相噪離散窄帶峰值譜線，其來(lái)源是串?dāng)_和干擾。 隨機(jī)抖動(dòng) ，在時(shí)域上呈現(xiàn)高斯分布，在頻域上對(duì)應(yīng)相噪寬帶平緩噪聲譜線。

周期性抖動(dòng)

（邊沿正弦變化）

隨機(jī)抖動(dòng)

（邊沿隨機(jī)跳變，高斯分布）

****◎ ◎ **◎ **時(shí)鐘抖動(dòng)測(cè)量 ◎ ◎ ◎

短期抖動(dòng)：* 周期抖動(dòng)（Jper）* 周期間抖動(dòng)（Jcc）；長(zhǎng)期抖動(dòng)：* 時(shí)間間隔誤差（TIE），也就是相位抖動(dòng)。

Jper = P(av) – P(n)* 其中P(av)是平均周期，P(n)是第n個(gè)測(cè)量周期；Jcc = P(n) – P(n-1)* 如上圖C2、C3；Jcc可擴(kuò)展N-cycle jitter = P(n) – P(n+N-1)；TIE = t(n) – t(REF)* t(REF)是理想時(shí)間參考點(diǎn)。

測(cè)量值常用RMS值和峰峰值p-p表示，Jp-p = 2σ* Jrms，σ見(jiàn)下表。查表的依據(jù)，第1列和第3列，是測(cè)量值個(gè)數(shù)，或者是誤碼率期望目標(biāo)。例如，目標(biāo)BER=1E-12，Jp-p = 14.07 * Jrms

表1：樣點(diǎn)/BER vs 標(biāo)準(zhǔn)差/系數(shù)

表格中的數(shù)據(jù)來(lái)源，參考Matlab算法：formatlongE;fori = 1:14sigma(i) = norminv(10^(-i))end

**◎ ◎ **◎ 抖動(dòng)測(cè)量?jī)x器 ◎ ◎ ◎

示波器是抖動(dòng)測(cè)試的常用儀器，作為時(shí)域測(cè)試設(shè)備，示波器可以直接測(cè)量和統(tǒng)計(jì)信號(hào)抖動(dòng)，顯示各項(xiàng)抖動(dòng)的RMS以及pk-pk值。示波器特別適合測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)，另外常用在信號(hào)頻率不高，在百M(fèi)Hz以下，并且標(biāo)稱(chēng)是ns級(jí)抖動(dòng)的信號(hào)抖動(dòng)分析。

下圖例Jcc測(cè)量：

• Jcc-rms= 1.7776ns，
• Jcc-p-p= 14ns（統(tǒng)計(jì)次數(shù)4409）

|相噪分析儀（或頻譜儀相噪測(cè)量功能）是在頻域分析，測(cè)量總抖動(dòng)、離散抖動(dòng)（周期性抖動(dòng)）和隨機(jī)抖動(dòng)，直接獲得各項(xiàng)抖動(dòng)的RMS值。相噪分析儀適用頻率范圍很高（50GHz甚至更高），抖動(dòng)測(cè)量靈敏度達(dá)到fs級(jí)別。

下圖中，測(cè)量值含義：

• 10Hz~30MHz總抖動(dòng)TJ = 2.41ps；
• 隨機(jī)抖動(dòng)RJ = 1.01ps；
• 離散（確定性）抖動(dòng)DJ = 1.98ps。

頻域測(cè)量抖動(dòng)時(shí)注意：* R&S頻譜儀和相噪分析儀抖動(dòng)讀數(shù)有總抖動(dòng)、隨機(jī)抖動(dòng)和離散抖動(dòng)，其它頻域分析儀大都只有一個(gè)總抖動(dòng)。* 離散（確定性）抖動(dòng)通過(guò)雜散頻點(diǎn)功率計(jì)算獲得，但是雜散功率大于頻譜曲線上的峰值點(diǎn)光標(biāo)讀數(shù)，雜散功率是RBW內(nèi)相噪積分。

• 總抖動(dòng)與Offset積分頻率范圍相關(guān)，在相同范圍內(nèi)，TJ≈SQRT(DJ^2+RJ^2)，TJ數(shù)值可能更大一些，因?yàn)樵谟?jì)算DJ的功率power時(shí)，積分帶寬采用1個(gè)RBW，而在總抖動(dòng)TJ計(jì)算時(shí)，RBW以外和沒(méi)有評(píng)價(jià)為雜散的較大電平值也加入計(jì)算。* 頻域測(cè)量值是RMS，乘以倍數(shù)2√2計(jì)算長(zhǎng)期抖動(dòng)TIE峰峰值；短期抖動(dòng)峰峰值的系數(shù)，同樣可以參照表1，根據(jù)BER期望值選取。