简单理解抖动Jitter测量

抖动jitter的有关概念和理论很多，容易把人抖晕；本文目的是帮助产品研发和测试工程师，不需要研究时频域抖动测量的原理和公式，只讲用什么手段测抖动，以及测试值的表达含义。

确定性抖动 ，在时域上表现为周期性，在频域上表现为相噪离散窄带峰值谱线，其来源是串扰和干扰。 随机抖动 ，在时域上呈现高斯分布，在频域上对应相噪宽带平缓噪声谱线。

周期性抖动

（边沿正弦变化）

随机抖动

（边沿随机跳变，高斯分布）

****◎ ◎ **◎ **时钟抖动测量 ◎ ◎ ◎

短期抖动：* 周期抖动（Jper）* 周期间抖动（Jcc）；长期抖动：* 时间间隔误差（TIE），也就是相位抖动。

Jper = P(av) – P(n)* 其中P(av)是平均周期，P(n)是第n个测量周期；Jcc = P(n) – P(n-1)* 如上图C2、C3；Jcc可扩展N-cycle jitter = P(n) – P(n+N-1)；TIE = t(n) – t(REF)* t(REF)是理想时间参考点。

测量值常用RMS值和峰峰值p-p表示，Jp-p = 2σ* Jrms，σ见下表。查表的依据，第1列和第3列，是测量值个数，或者是误码率期望目标。例如，目标BER=1E-12，Jp-p = 14.07 * Jrms

表1：样点/BER vs 标准差/系数

表格中的数据来源，参考Matlab算法：formatlongE;fori = 1:14sigma(i) = norminv(10^(-i))end

**◎ ◎ **◎ 抖动测量仪器 ◎ ◎ ◎

示波器是抖动测试的常用仪器，作为时域测试设备，示波器可以直接测量和统计信号抖动，显示各项抖动的RMS以及pk-pk值。示波器特别适合测量数据相关性抖动，另外常用在信号频率不高，在百MHz以下，并且标称是ns级抖动的信号抖动分析。

下图例Jcc测量：

• Jcc-rms= 1.7776ns，
• Jcc-p-p= 14ns（统计次数4409）

|相噪分析仪（或频谱仪相噪测量功能）是在频域分析，测量总抖动、离散抖动（周期性抖动）和随机抖动，直接获得各项抖动的RMS值。相噪分析仪适用频率范围很高（50GHz甚至更高），抖动测量灵敏度达到fs级别。

下图中，测量值含义：

• 10Hz~30MHz总抖动TJ = 2.41ps；
• 随机抖动RJ = 1.01ps；
• 离散（确定性）抖动DJ = 1.98ps。

频域测量抖动时注意：* R&S频谱仪和相噪分析仪抖动读数有总抖动、随机抖动和离散抖动，其它频域分析仪大都只有一个总抖动。* 离散（确定性）抖动通过杂散频点功率计算获得，但是杂散功率大于频谱曲线上的峰值点光标读数，杂散功率是RBW内相噪积分。

• 总抖动与Offset积分频率范围相关，在相同范围内，TJ≈SQRT(DJ^2+RJ^2)，TJ数值可能更大一些，因为在计算DJ的功率power时，积分带宽采用1个RBW，而在总抖动TJ计算时，RBW以外和没有评价为杂散的较大电平值也加入计算。* 频域测量值是RMS，乘以倍数2√2计算长期抖动TIE峰峰值；短期抖动峰峰值的系数，同样可以参照表1，根据BER期望值选取。