抖动与相噪分析及转换 - 时钟抖动和相噪及其测量方法

　　5 抖动与相噪分析及转换

　　5.1 相噪转化为抖动的计算

　　相位噪声到抖动的转化，可以有如下的公式推导。

　　频率f1到f2的相噪频谱积分可得到相噪Φ（t）的RMS值的平方（RMSΦ（t））2：

　　其中，SΦ（t）为相噪频谱，L（f） 为积分后的相噪。由于相噪曲线为不规则曲线，运算量很大，实际测量时该积分运算由仪器完成。

　　总的信号可以表示为以下函数：

　　其中C（t）表示总的信号，Φ（t）表示调制其上的相位噪声。将Φ（t）与周期/频率结合起来可以得到TIE抖动的表示为：

　　另有，TIE抖动的RMS值为：

　　其中，L（f）是关心频段内相噪的积分。

　　从下面的测量可以得到10Hz到30MHz的积分相噪是-51.5dBc，以该测量为例计算：

　　5.2 相噪与抖动测量值的比较

　　下面四幅图分别是时域的TIE、Jc-c、Jperiod和频域的相噪，可以看到四个测量值有很大的差异，原因可能有以下几点：

　　● 相噪测试时设定了具体的积分带宽，这个带宽一般在几十兆Hz以内。而时域抖动测试并没有带宽限制，其带宽限制只取决于示波器仪器本身；

　　● 仪器在测量过程中引入噪声，这里示波器的底噪大于相噪仪，引入的噪声会更大些；

　　● 相噪仪只是观察到每一个时刻的噪声，示波器可以累积观察一段时间的噪声；

　　● 相噪测试时以输入信号本身的频率作为基频，忽略了信号的频偏；而示波器测量TIE时会以理想时钟作为参考。

　　6 小结

　　抖动测量就像是盲人摸象，每种方法都有其局限性。工程师需要深入了解系统的抖动的要求，以及各种抖动测量技术的原理和优劣，根据需要选择合适的抖动测量评估方法。