抖动的测量方法及比较

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1、抖动测量方法及其比较胡海洋安捷伦科技随着数据速率的提高，工程师必须能够识别和解决抖动问题。但是抖动的测试方法有很多，究竟哪种方法最适合我们的应用，以及各种测试方法的测试原理以及彼此间的区别是什么？本文针对上述问题进行了介绍。抖动测试方法1)浴缸曲线法（误码仪）衡量系统功能的最终尺度是BER。抖动分析的目标是确定抖动对BER的影响，并保证系统BER低于某个最-12大值，通常是10。BERT由码型发生器、误码分析仪和系统时钟组成。数据发生器把码型传送到系统器件上。器件处理码型，把结果传送到误码分析仪，误码分析仪在已知码型上同步，计算收到的码数，确定哪些码接收错误，计算BER。图1BERT扫描或浴缸

2、曲线，其中误码率是样点时间位置的函数。BER(t).BitErrorRatio:误码率-12-12EyeWidthatBER=10:BER=10时的眼宽Time,t,relativetothereferenceclock:相对于参考时钟的时间t图1是BER图，它是样点时间位置BER(t)的函数，这个图称为BERT扫描图或浴缸曲线，简而言之，它在相对于参考时钟给定的额定取样时间的不同时间t上测得的BER。参考时钟可以是信号发射机时钟，也可以是从接收的信号中恢复的时钟，具体取决于测试的系统。图1中的时间轴和眼图相同，两侧与眼图边沿相对应，样点位于中心。BER一定时，曲线之间的距离是该BER上的眼图

3、张开程度。在样点接近交点时，抖动会导致BER提高到最大0.5。完整的BERT扫描测量是直接衡量BER一定时眼图张开程度的唯一方法。遗憾的是，完整的BERT扫描图需要很长的时间，如在5Gb/s时需要30分钟。通过集中在眼图边沿进行部分BERT扫描，可以在几秒内，在10-15%的范围内保守地估算任何BER时的眼图张开程度。估算技术是一种近似方式，它对RJ和DJ概率分布去卷积，然后或多或少地使用高斯RJ，从而计算BER。关键在于，由于DJ有界、RJ是高斯分布，卷积的分布尾部在BER下限中遵安捷伦开放实验室暨测量方案中心守高斯RJ分布。从高斯分布中推导出的函数，称为互补误差函数，拟合到BERT扫描平滑

4、的下降沿上。然后可以推断拟合的函数，直到任何BER值，以估算眼宽。在BERT扫描情况下，通过对RJ和DJ近似去卷积，可以从眼图交点直方图中估算BER，这基于这样一个事实，即在远离交点时，抖动分布主要取决于高斯RJ。把直方图的尾部与高斯分布匹配起来，提供了一个函数，然后可以在眼图中推断这个函数，并用来估算BER一定时的眼宽。数据集合和分析与高速取样时间间隔分析仪中基本相同。交点直方图拟合的宗旨与拟合BERT扫描的宗旨类似，但BERT扫描技术的速度和精度都要高得多。通过拟合直方图获得的某种高斯形状在一定程度上受到随机波动的影响；BERT扫描只取决于数据转换是否在样点上波动，而不取决于其波动的精确时

5、间位置。因此，使用BERT进行测量要比低概率波动强健得多，后者的拟合可能会偏向交点直方图。部分BERT扫描的拟合速度要比交点直方图的拟合速度快得多，因为BERT数据集是在完整的数据速率上采集的，而直方图则是通过以低得多的速率对信号取样构建的。对于高斯RJ能否精确地描绘交点直方图或BERT扫描的低BER的尾部，人们还存在争议。这种真正的随机流程会导致抖动，抖动遵守高斯分布并不存在问题，但这些流程可能并不是抖动分布尾部的主要因素。问题在于，多种小的效应之和，会构成接近高斯的分布。统计理论的中心极限定理体现了这一点：数量无穷大的小流程之和会遵守高斯分布。这意味着多个低幅度的DJ流程会卷积到一个仅在钟

6、形曲线中心、而不是尾部接近高斯分布的分布函数。但是尾部才是高斯假设对估算BER最重要的地方。可能在某些情况下，真正的RJ只占似乎是高斯分布的抖动的一小部分。如果是这样，那么用来从拟合快速BERT扫描测量和直方图拟合中估算BER所使用的技术，可能会在总体上高估实际BER。尽管近似方法总是要小心出现错误，但在高斯分布没有很好地描述尾部时，它可能会迫使制造商设计的抖动余量超过必要的水平。幸运的是，通-12过以BER=10的误码率水平执行全面的BERT扫描测量，进而可以把拟合技术与整个测量进行对比，检查这种情况并不难。在当前的各种标准中，1GBE/10GBE以太网设备以及光纤通道（FiberChann

7、el）以及其它新的高速总线测试标准，应用误码仪采用浴缸曲线对系统进行误码率测试成为了抖动的最终评价标准。使用该方法测试抖动的经典仪表有安捷伦N490X系列串行速率误码仪和81250A并行误码仪。图2采用BERT扫描/浴缸曲线法的N490X串行误码仪及81250A并行误码仪2）相噪分析法（相噪分析系统/信号源分析仪）由于抖动也可以理解为相位噪声对时间的积分，因此测试数据信号的相位噪声也是抖动的一种方