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带宽标准限制着基于相位检测器的系统的分析范围。在SONET/SDH等应用中,数据恢复电路的带宽很好地界定了滚降频率,相位检测器电路可以设计成适合应用的带宽。
图5: 相噪频谱密度/单边带相噪图
图5是时钟信号的相位频谱密度:每个单位的抖动-频率带宽的均方相位变化。它等于单边带(SSB)功率频谱。在图5中,RJ提供了频谱中的连续背景,可以理解为闪烁、随机漂移和白噪声成分。通过分析相噪频谱,可以识别和分隔不同类型的DJ:在图5中,在低抖动-频率上,60 Hz拾波及其谐波上升到连续背景上方的杂散信号,大约2 kHz上的宽拐角是锁相环滚降点,5 MHz周围的PJ非常明显。通过在希望的带宽上求积分,可以从频谱中提取rms抖动。
通过使用具有专用相噪功能的频谱分析仪,还可以从时钟信号的频谱中提取SSB频谱。与相位检测相比,这种方法有两个系统问题。首选,频谱不能区分幅度噪声和相位噪声。低噪声、高带宽的限制放大器可以降低这种效应。第二,频谱分析仪的滤波形状允许载波附近的某些高幅度噪声泄漏出去。另一方面,使用频谱分析仪提取SSB频谱的优点是带宽高。因此,结合使用抖动频率带宽高达约100 MHz的相位检测器与具有覆盖最高时钟频率一半的相噪专用功能的频谱分析仪,可以提供一种强大的抖动诊断工具。
在较低的数据速率下(如B < 3 Gb/s),可以使用实时示波器捕获连续数据流的一个长段。数据集由段中每个数据转换的带有时间标记的交点组成。与取样技术或BERT扫描中的数据不同,数据可以在时域和抖动频率域之间来回变换。可以在抖动-频率域中识别确定性流程,与相噪分析技术相比,可以隔离时域中的效应,而相噪分析技术则测量功率频谱,而没有完整的合成幅度。但是,实时示波器上的抖动分析也有自己的缺点:数据集合的数字转换分辨率有限,数据段的长度受到示波器内存深度的限制。内存深度有限还具有矩形窗口效应,导致抖动频谱中窄的空信号,限制可以观察到的最低抖动频率。将不能分析周期长于捕获长度所发生的抖动效应。
在同步系统中,在通过系统传播时,抖动会在不同器件之间提高。抖动转函检定器件怎样作为抖动频率的函数传播抖动,可以用来理解器件的频响,而不管它是否是在SONET/SDH中指定的。规定幅度和频率的正弦抖动信号适用于传送到器件上的数据,将在应用的抖动频率上测量这些器件的输出抖动幅度,如基于相位检测的测试仪。抖动转函应小于或接近低抖动频率上的元素,其中接收机对抖动更加强健,而在规定的接收机滚降频率上,则要远远低于抖动频率上的单位。
抖动容限衡量接收机在不降低BER性能的情况下对抖动的容忍能力。它是用于器件的、导致相当于灵敏度降低1 dB的正弦抖动的幅度。在测试时,首先在没有增加抖动的情况下测量器件的BER,然后降低信号功率,直到误差始点或直到超过规定的BER。然后把信号功率提高1 dB,并增加正弦抖动,传送信号。得到的抖动幅度就是该频率上的抖动容限。容限要求符合一个模板,其中对低频幅度大,对高频幅度小。
SONET/SDH已经很好地定义了频带有限的抖动输出、转函和容限要求,但许多高速异步技术的抖动规范仍在发展。对发射机,10 GB以太网规范限制着发射机色散代价(TDP)。TDP是必须增加到色散链路中的发射机上的衰减水平,以把BER提高到非色散链路中的参考接收机的水平,其样点波动范围为5 ps。TDP是一种限制抖动输出的方法。对接收机,将执行受压眼图接收机灵敏度测试,检验接收机在接收可以允许的最坏情况信号时,能否在低于10-12的BER水平上运行。测试信号设计成模拟各种极限条件,包括RJ、DCD、ISI和PJ。与SONET/SDH中一样,抖动容限测试作为增加的抖动-频率的函数,但它还包括其它极限条件。
抖动测量的精度受到本底噪声和复现度的限制。本底噪声是系统生成的平均抖动,有时称为测试设备固定误差,取决于测量的带宽。噪声可能会波动到平均值以上,测量结果可能会波动到实际值之下,本底噪声和复现度相结合,决定着测试仪可以观察到的最低抖动。经验法则是可以观察到的最低抖动比本底噪声之上的复现度低两个单位。
不同的抖动检定方法具有不同的优点,其提供的结果可能很难比较,因为它们通常系统地测量不同的项目;但是,良好定义的一致性测试必须允许进行普遍比较。SONET/SDH是比较成熟的抖动标准,它可以在不同测试集合的本底噪声和复现度指标内部,比较单独的频带有限的抖动输出、转函和容限指标。但是,新兴技术中测试方法的激增,鼓励粗心大意地比较衡量不同数量的结果。例如,在BERT扫描中,从眼图张开测量中得到的总抖动完全不同于简单的峰到峰抖动测量。比较微妙的比较是把从BERT测量中推断得出的BER与BERT和取样示波器或TIA上测量的结果分开。在这两种情况下,通过拟合分布中BER低的尾部,可以近似地进行RJ/DJ去卷积,但去卷积近似计算中测量的系统不确定性,即外部效应和测得的分布之差很难量化。问题在于,测量结果的比较精度取决于其不确定性和所有不确定性,必须考虑所有不确定性,而不管是固有的不确定性(如本底噪声和复现度)还是相对的不确定性(如流程差异)。
在同步系统器件和异步系统器件中,在诊断方面,抖动测量的目标是识别导致错误的事件;在一致性测试方面,则是检验器件是否生成可以接受的误码率。在高速数据速率上检定抖动的基本方法有三种,即取样、实时相位检测和测量BER。取样技术可能会漏掉概率低的或瞬时的事件,但会在时域中有效地以可视方式表明系统性能;相位检测的频带有限,但在抖动-频率域中提供了杰出的诊断信息;误码率指标测试每个位,提供了基础的相关质量BER。各种标准正在不断发展,可以在整个眼图中迅速近似获得BER。在RJ占分布尾部主要部分的假设条件下,通过近似去卷积把RJ和DJ分开的这种常用方法是存在争议的,在更好地理解抖动来源和分布时,这种方法将向前发展。随着业内更详细地研究新兴技术,抖动分析技术和一致性测试要求将象此前的SONET/SDH一样趋于稳定和成功。
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