GB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)第2部分：相位抖動(dòng)測(cè)量方法2023-09-07發(fā)布國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局1GB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017 12規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 14測(cè)量和測(cè)量程序 24.1概述 24.2相位抖動(dòng)測(cè)量方法 24.3測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出阻抗 64.4測(cè)量設(shè)備 64.5測(cè)量夾具 6 65測(cè)量與測(cè)量環(huán)境 75.1測(cè)量前的設(shè)置 75.2測(cè)量中的注意事項(xiàng) 75.3測(cè)量后的處理 7 76.1基準(zhǔn)溫度 76.2溫度特性的測(cè)量 76.3振動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量 76.4沖擊狀態(tài)的測(cè)量 76.5加速老化的測(cè)量 77其他注意事項(xiàng) 88其他 8附錄A(資料性)相位抖動(dòng)計(jì)算方法 9A.1概述 9A.2說(shuō)明 9A.3相位噪聲與相位抖動(dòng)的關(guān)系 9A.4關(guān)于相位抖動(dòng)理論來(lái)源的介紹 A.6測(cè)量要點(diǎn) 參考文獻(xiàn) 圖1用采樣示波器測(cè)量相位抖動(dòng) 2圖2ITU-TO.172推薦的抖動(dòng)與漂移分析儀框圖 4ⅡGB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017圖3等效框圖 圖A.1單邊帶相位噪聲概念圖 圖A.2電壓-時(shí)間的關(guān)系 圖A.3均方根抖動(dòng)示意圖 圖A.4隨機(jī)抖動(dòng)、確定性抖動(dòng)和總抖動(dòng)示意圖 ⅢGB/T43024.2—2023/IE本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T43024《壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)》的第2部分。GB/T43024已經(jīng)發(fā)布——第2部分：相位抖動(dòng)測(cè)量方法。本文件等同采用IEC62884-2:2017《壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)第2部分：相位抖動(dòng)測(cè)請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部提出。本文件由全國(guó)頻率控制和選擇用壓電器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC182)歸口。本文件起草單位：河北博威集成電路有限公司、北京晨晶電子有限公司、唐山國(guó)芯晶源電子有限公司。IVGB/T43024.2—2023/IE晶體振蕩器作為一種高精度的振蕩頻率源，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、通信系統(tǒng)、測(cè)量設(shè)備和時(shí)鐘領(lǐng)域。近來(lái)，電子系統(tǒng)的數(shù)字化快速發(fā)展。在這種形勢(shì)下，晶體振蕩器的頻率需要更優(yōu)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，振蕩噪聲也需要進(jìn)一步減小。相位抖動(dòng)是振蕩器噪聲特性中的一種，在產(chǎn)品交付前需對(duì)其進(jìn)行精確的在電子信息和通信工程的最新應(yīng)用領(lǐng)域(例如先進(jìn)衛(wèi)星通信和電動(dòng)汽車控制電路),通用的相位抖動(dòng)的測(cè)量方法指南更加必要。目前，從電磁干擾(EMI)的角度來(lái)看，相位抖動(dòng)的測(cè)量方法也變得愈加重GB/T43024《壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)》旨在給出壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量和試——第1部分：基本測(cè)量方法。目的在于給出振蕩器的基本測(cè)量方法，包括試驗(yàn)條件、外觀和尺寸——第2部分：相位抖動(dòng)測(cè)量方法。目的在于給出相位抖動(dòng)測(cè)量的方法，以精確的測(cè)量均方根抖動(dòng)?！?部分：頻率老化的試驗(yàn)方法。目的在于給出老化試驗(yàn)的方法，為頻率老化數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)提供依據(jù)?！?部分：短期頻率穩(wěn)定度的試驗(yàn)方法。目的在于規(guī)范短期頻率穩(wěn)定度的試驗(yàn)和評(píng)估方法。1壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)第2部分：相位抖動(dòng)測(cè)量方法1范圍本文件描述了壓電、介電和靜電振蕩器，包括使用介電諧振器的振蕩器(DRO)和使用薄膜體聲波諧振器(FBAR)的振蕩器的相位抖動(dòng)測(cè)量方法，給出了關(guān)于相位抖動(dòng)測(cè)量的指南，本測(cè)量方法采用相位噪聲測(cè)量設(shè)備或相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)。注1:介電振蕩器(DRO)和FBAR振蕩器的測(cè)量在考慮中。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文ISO80000-1量和單位第1部分：總則(Quantitiesandunits—Part1:General)IEC60027(所有部分)電氣術(shù)語(yǔ)用文字符號(hào)(Lettersymbolstobeusedinelectricaltechnology)關(guān)材料(InternationalElectrotechnicalVocabulary—Part561:Piezoelectric,dielectricandelectrostaticdevicesandassociatedmaterialsforfrequencycontrol,selectionanddetection)IEC60679-1:2017有質(zhì)量評(píng)定的壓電、介電和靜電振蕩器第1部分：總規(guī)范(Piezoelectric,die-lectricandelectrostaticoscillatorsofassessedquality—Part1:Genericspecification)IEC60469脈沖及相關(guān)波形的變換術(shù)語(yǔ)、定義和算法(Transitions,pulsesandrelatedwaveforms-Terms,definitionsandalgorithms)IEC60617簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)(Graphicalsymbolsfordiagrams)IEC62884-1:2017壓電、介電和靜電振蕩器的測(cè)量技術(shù)第1部分：基本測(cè)量方法(Measurementtechniquesofpiezoelectric,dielectricandelectrostaticoscillators—Part1:Basicmethodsforthemeasurement)3術(shù)語(yǔ)和定義界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。ISO和IEC使用的標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)可以在以下網(wǎng)址查閱：ISO在線瀏覽平臺(tái)：/obp24測(cè)量和測(cè)量程序測(cè)量和測(cè)量程序在IEC62884-1:2017第4章中給出，并在4.2至第8章中引用。4.2相位抖動(dòng)測(cè)量方法測(cè)量方法采用相位噪聲測(cè)量設(shè)備(系統(tǒng))或者專門設(shè)計(jì)的相位抖動(dòng)測(cè)量設(shè)備。三種基本測(cè)量方法如下。a)時(shí)域測(cè)量，使用實(shí)時(shí)數(shù)字或采樣示波器。b)數(shù)據(jù)域測(cè)量，使用誤碼率測(cè)量設(shè)備。1)相位噪聲測(cè)量設(shè)備；2)抖動(dòng)或漂移測(cè)量設(shè)備。方法c)1)使用相位噪聲測(cè)量設(shè)備是推薦的測(cè)量方法，因?yàn)樗木茸銐驖M足任意振蕩輸出頻率。——在振蕩電路相位抖動(dòng)和漂移的測(cè)量過(guò)程中，宜關(guān)注相對(duì)的測(cè)量可重復(fù)性。——使用方和制造方宜通過(guò)探討，深人理解相對(duì)的測(cè)量可重復(fù)性?！褂梅胶椭圃旆揭嗽诤贤忻鞔_規(guī)定測(cè)量設(shè)備(包括軟件程序)?！绻ㄟ^(guò)相位噪聲計(jì)算相位抖動(dòng)和漂移，使用方和制造方宜在合同中明確地規(guī)定頻率偏移范圍。擁有高帶寬、快速采樣率、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的實(shí)時(shí)數(shù)字或采樣示波器(見(jiàn)圖1),有時(shí)附帶專用的抖動(dòng)評(píng)估軟件。延遲線采樣示波器O觸發(fā)輸入振蕩器功率振蕩器分配圖1用采樣示波器測(cè)量相位抖動(dòng)示波器顯示了時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于觸發(fā)沿的時(shí)間波動(dòng)，并存儲(chǔ)了大量(典型情況下數(shù)千個(gè))周期數(shù)據(jù)，設(shè)備軟件可以計(jì)算峰峰值抖動(dòng)及其統(tǒng)計(jì)分布。由于采樣示波器不能精確評(píng)估抖動(dòng)的頻譜成分，因此難以3由于設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘的抖動(dòng)，實(shí)測(cè)獲得的抖動(dòng)值大于被測(cè)Jpur=√(Jma)2-(Jm)2Jpur——被測(cè)樣品的真實(shí)抖動(dòng)值；Jmas——被測(cè)樣品的測(cè)試抖動(dòng)值；Jm——設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘的抖動(dòng)值。精確的抖動(dòng)測(cè)量。誤碼率(BER)試驗(yàn)裝置用于測(cè)量誤碼率，以標(biāo)定通信子系統(tǒng)的整體系統(tǒng)性能。由于很難將振蕩器相位抖動(dòng)可以在頻域進(jìn)行測(cè)量，IEC62884-1:2017中4.5.25規(guī)定了此方法，即帶鎖相環(huán)的相位噪失諧頻率范圍應(yīng)由供需雙方討論后，在合同中規(guī)定。根據(jù)附錄A給出的相位抖動(dòng)量的計(jì)算方法，可以得到由相位噪聲計(jì)算均方根抖動(dòng)的公式。在特定的同步數(shù)字體系(SDH)/同步光纖網(wǎng)(SONET)應(yīng)用中，傅里葉頻率范圍(fma…fmx)可以按照IEC60679-1:2017中3.2.53的規(guī)定來(lái)選擇。如果相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)中無(wú)明確規(guī)定，表1給出了推薦表1相位噪聲測(cè)量中的傅里葉頻率振蕩輸出頻率ffo=fminf?=fma1MHz≤f<10MHz10MHz≤f<50MHz50MHz≤f<200MHz200MHz≤f<1000MHz1000MHz≤f<5000MHzf≥5000MHz80MHz從表1可以看出，最緊迫的需求范圍在f?到f?頻段。f?到f?頻段以外的抖動(dòng)性能也可以被定義。要計(jì)算相位抖動(dòng)，需要將相位噪聲L(f)在關(guān)注的頻段內(nèi)進(jìn)行積分并按以下公式進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)單邊帶相位噪聲圖10lgL(f)計(jì)算相位波動(dòng)譜密度S,(f):S,(f)=2L(f)4GB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017△f;=f+i-f;(i=1…n-1)f?=fmn,f.=fmx積分的平方根△φ(f)在弧度單位制中為有效值相位抖動(dòng)或者均方根相位抖動(dòng)。它可以通過(guò)乘以下面的因數(shù)k轉(zhuǎn)化為角度、單位間隔(UI)分量或時(shí)間(單位為s)。因數(shù)角度/(°)單位間隔UI時(shí)間/sk隨機(jī)抖動(dòng)的峰峰值可以認(rèn)為是上述計(jì)算值的7倍(見(jiàn)IEC60679-1:2017中的3.2.53)。整個(gè)傅里葉頻帶內(nèi)的相位噪聲數(shù)據(jù)10lgL(f)如果存在1dB的誤差，則導(dǎo)致的抖動(dòng)不準(zhǔn)確度約為10%。商用信號(hào)分析儀可以用于測(cè)量時(shí)鐘源的抖動(dòng)和漂移，在ITU-TO.172中規(guī)定了這種方法(見(jiàn)圖2),工作原理類似于采用正交方法的相位噪聲測(cè)量技術(shù)。測(cè)量設(shè)備配套的軟件以數(shù)字和圖形的方式直接給出抖動(dòng)和漂移的所有特性值。無(wú)抖動(dòng)的無(wú)抖動(dòng)的參考時(shí)鐘產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)(包含抖動(dòng)與漂移)相位檢測(cè)結(jié)果評(píng)估與顯示隔誤差PLLPLL(漂移測(cè)量)內(nèi)部參考時(shí)鐘低通濾波最大時(shí)間間隔誤差包含抖動(dòng)與漂移的時(shí)鐘峰峰值均方根值解調(diào)輸出外部時(shí)鐘加權(quán)模式U～AWhPHzW圖2ITU-T0.172推薦的抖動(dòng)與漂移分析儀框圖上述系統(tǒng)相對(duì)于相位噪聲測(cè)量的優(yōu)勢(shì)在于可以測(cè)量抖動(dòng)的均方根和峰峰值，缺點(diǎn)是系統(tǒng)需要一個(gè)輸入信號(hào)(振蕩頻率),其頻率參照光通信系統(tǒng)(同步數(shù)字體系、同步光纖網(wǎng))的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比特率而定，見(jiàn)表2。表2各類應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)比特率同步數(shù)字體系同步光纖網(wǎng)比特率Mbit/s允許的振蕩頻率MHz—OC-151.8425.92,51.84STM-1OC-377.76,155.525GB/T43024.2—2023/IE表2各類應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)比特率(續(xù))同步數(shù)字體系同步光纖網(wǎng)比特率Mbit/s允許的振蕩頻率MHzSTM-4OC-12622.08311.04,622.08STM-16OC-482488.321244.16,2488.32STM-64OC-1929953.284976.64,9953.28由于應(yīng)用場(chǎng)景所限，振蕩器不能使用其他輸出頻率測(cè)量。注：其他輸出頻率的振蕩器不能測(cè)量，其應(yīng)用范圍有限。測(cè)量設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)為內(nèi)置時(shí)間間隔分析儀的專用同步光纖網(wǎng)(SONET)/同步數(shù)字體系(SDH)測(cè)量設(shè)備。測(cè)量項(xiàng)目是均方根抖動(dòng)和周期(周期性)抖動(dòng)。測(cè)量次數(shù)應(yīng)由供需雙方經(jīng)過(guò)討論之后在合同中注明，應(yīng)為20000次或者更多。注意，下列因素可能導(dǎo)致測(cè)量設(shè)備不符合振蕩器的測(cè)量要求。a)測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍可能不包含待測(cè)振蕩器的頻率。b)振蕩器輸出電壓低于設(shè)備所需條件。為此需要增加一個(gè)放大器，并需要評(píng)估放大器帶來(lái)的相位抖動(dòng)。c)若輸出信號(hào)為CMOS信號(hào)、低電壓差分信號(hào)(LVDS)、低電壓正發(fā)射極耦合邏輯信號(hào)(LVPECL)等方波，此類方波是很難實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樵陬l率超過(guò)300MHz之后，諧波分量會(huì)減小。因此，信號(hào)波形會(huì)變成正弦波或者削峰正弦波。專用的SONET/SDH測(cè)量設(shè)備很難分析這類信號(hào)，因此很可能造成測(cè)量精度的降低。圖3展示了一種典型的測(cè)量框圖，實(shí)際使用的是在圖1基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改良之后的框圖。測(cè)量設(shè)備測(cè)量夾具負(fù)載測(cè)量設(shè)備電源振蕩器樣品電源圖3等效框圖6GB/T43024.2—2023/IE4.3測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出阻抗振蕩器的負(fù)載阻抗為5Ω~100MΩ,以下列舉了負(fù)載使用的元件類型。由于需求方存在各種需a)只有電容。b)只有電阻。c)電容和電阻的聯(lián)合使用。d)含偏置的互補(bǔ)輸出。由于測(cè)量系統(tǒng)的歸一化匹配標(biāo)準(zhǔn)為50Ω,則輸入輸出阻抗應(yīng)為50Ω。因此，振蕩器的負(fù)載阻抗也振蕩器輸出電壓的變化取決于振蕩器負(fù)載阻抗的變化，因此負(fù)載電路的熱噪聲也會(huì)變化。振蕩器的相位抖動(dòng)值也隨之變化。供需雙方在采用非50Ω的負(fù)載時(shí)，應(yīng)仔細(xì)研究和審查，并在合同中明確負(fù)載阻抗。4.4.2～4.6規(guī)定了測(cè)量設(shè)備的要求，但不是必須堅(jiān)持這些要求，重要的是選用那些能充分滿足振蕩器需求的測(cè)量設(shè)備。隨機(jī)抖動(dòng)的本底應(yīng)比振蕩器要求的相位抖動(dòng)低一個(gè)數(shù)量級(jí)。注：CMOS、LVDS和LVPECL原本指的是器件類型而不是波形本身。但在本文件中，它們被用于描述各種類型的輸出波形。輸出電壓應(yīng)為350mV或更高。4.5測(cè)量夾具測(cè)量夾具的要求如下。a)待測(cè)振蕩器與測(cè)量夾具之間的連接允許使用插槽、連接器、螺絲釘、夾扣等夾具。應(yīng)確保待測(cè)振蕩器和測(cè)量夾具的機(jī)械連接和電b)待測(cè)振蕩器與測(cè)量夾具的兼容性待測(cè)振蕩器和測(cè)量夾具應(yīng)當(dāng)共地。c)雖然有可能使用無(wú)內(nèi)置負(fù)載阻抗的測(cè)量夾具，但為了降低來(lái)自負(fù)載阻抗的熱噪聲或其他噪聲對(duì)振蕩器相位抖動(dòng)測(cè)量的影響，仍推薦采用有內(nèi)置負(fù)載阻抗的測(cè)量夾具。對(duì)于電纜，應(yīng)適配50Ω系統(tǒng)，并采用雙層防護(hù)類型，且電纜長(zhǎng)度越短越好。對(duì)于連接器，應(yīng)適配7注：從測(cè)量方法的觀點(diǎn)來(lái)看，測(cè)量系統(tǒng)屬于50Ω系統(tǒng)，振蕩器負(fù)載阻抗不是50Ω系統(tǒng)。如果測(cè)量系統(tǒng)不是50Ω系統(tǒng)，也允許供需雙方共同使用，并在合同中對(duì)新的測(cè)量系5測(cè)量與測(cè)量環(huán)境5.1測(cè)量前的設(shè)置a)整套測(cè)量系統(tǒng)和待測(cè)振蕩器應(yīng)安裝在一個(gè)測(cè)量空間至少保持2h;b)測(cè)量設(shè)備已開(kāi)機(jī)2h或2h以上；c)測(cè)量設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的頻率穩(wěn)定度應(yīng)等于或優(yōu)于待測(cè)振蕩器的頻率穩(wěn)定度；d)待測(cè)振蕩器和測(cè)量設(shè)備的供電電源應(yīng)正確地設(shè)置到規(guī)定的直流和交流電壓上；e)對(duì)周圍的電子器件采取限制措施，確保周圍環(huán)境不產(chǎn)生電子噪聲。5.2測(cè)量中的注意事項(xiàng)測(cè)量系統(tǒng)不應(yīng)振動(dòng)，也不應(yīng)有位移，測(cè)量電纜的位置也不應(yīng)改變。5.3測(cè)量后的處理測(cè)量完成之后，不宜拆散測(cè)量系統(tǒng)。應(yīng)確保對(duì)測(cè)量設(shè)備的定期檢查和校準(zhǔn)。6測(cè)量6.1基準(zhǔn)溫度基準(zhǔn)溫度為25℃±5℃。6.2溫度特性的測(cè)量在規(guī)定的可精確調(diào)節(jié)溫度的測(cè)量空間里，待測(cè)振蕩器應(yīng)保持固定不動(dòng)，同時(shí)測(cè)量其相位抖動(dòng)的溫度特性。測(cè)量期間不應(yīng)有振動(dòng)產(chǎn)生。6.3振動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量將待測(cè)振蕩器固定在振動(dòng)臺(tái)上，施加規(guī)定等級(jí)的振動(dòng)，測(cè)量?jī)x器不應(yīng)有振動(dòng)產(chǎn)生。6.4沖擊狀態(tài)的測(cè)量將待測(cè)振蕩器固定在沖擊臺(tái)上，施加規(guī)定等級(jí)的沖擊，測(cè)量?jī)x器不應(yīng)受到?jīng)_擊臺(tái)的沖擊波或者振動(dòng)另外，因?yàn)闆_擊周期短于測(cè)量周期，沖擊試驗(yàn)并不能完全體現(xiàn)實(shí)際情況。推薦供需雙方在合同中明確測(cè)量條件。6.5加速老化的測(cè)量將待測(cè)振蕩器按照技術(shù)規(guī)范，設(shè)置規(guī)定的老化溫度和老化時(shí)間，并保持固定無(wú)移動(dòng)來(lái)進(jìn)行加速老化測(cè)量。87其他注意事項(xiàng)供需雙方需要仔細(xì)考慮，以確保獲得可以預(yù)期的測(cè)量結(jié)果，這可以通過(guò)排除所有干擾實(shí)現(xiàn)。來(lái)自電源的電子噪聲可能包含在測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部或外部的器件產(chǎn)生的相位抖動(dòng)也應(yīng)考慮在內(nèi)。8其他對(duì)振蕩器以及基于振蕩器中包含倍頻或分頻功能的模塊進(jìn)行相位抖動(dòng)測(cè)量時(shí)，供需雙方應(yīng)詳細(xì)討9GB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017(資料性)相位抖動(dòng)計(jì)算方法A.1概述本附錄給出了通過(guò)相位噪聲的測(cè)量結(jié)果計(jì)算相位抖動(dòng)的方法。A.2說(shuō)明通過(guò)相位噪聲測(cè)量結(jié)果計(jì)算相位抖動(dòng)，可獲得其均方根抖動(dòng)。詳細(xì)描述如下。如果使用頻譜分析儀或者相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)，可以通過(guò)頻率成分來(lái)分析相位抖動(dòng)及抖動(dòng)產(chǎn)生的原因。相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)能測(cè)量到其他抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)難以測(cè)量到的極其微小的相位抖動(dòng)，因此適用于評(píng)估振蕩器類的高穩(wěn)定性器件。需求方會(huì)要求各種各樣的振蕩器信號(hào)，例如正弦波和方波。對(duì)于正弦波信號(hào)，使用相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)有理論基礎(chǔ)，非常合適；而對(duì)于方波信號(hào)，則會(huì)包含各種誤差因素。但是，目前還沒(méi)有找到任何其他可以穩(wěn)定地測(cè)量如此微小相位抖動(dòng)的方法，因此，將相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)也運(yùn)用于測(cè)量波信號(hào)。一般情況下，觀察振蕩器的單邊帶相位噪聲測(cè)量結(jié)果時(shí)，水平軸上的頻偏基本都從10Hz到1MHz,從1Hz到1MHz,或從1Hz到10MHz。在一些特別情況下，使用10kHz或稍高一點(diǎn)的頻偏作為本底，也可以當(dāng)做是1MHz或10MHz,可以這樣規(guī)定是因?yàn)闇y(cè)量設(shè)備內(nèi)置了濾波器。另一方面，對(duì)于相位抖動(dòng)而言，這樣的濾波器并不需要，因?yàn)橄辔欢秳?dòng)的測(cè)量可以無(wú)視頻偏。因此，相位噪聲測(cè)量值和相位抖動(dòng)測(cè)量值不可能完全一致。但對(duì)于擁有超低抖動(dòng)的振蕩器而言，相位噪聲和相位抖動(dòng)測(cè)量值一定是相互關(guān)聯(lián)的，為了方便，兩者都被使用。A.3相位噪聲與相位抖動(dòng)的關(guān)系采用相位檢測(cè)器(將相位波動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓波動(dòng))對(duì)相位調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，公式(A.1)描述了相位和電壓之間的關(guān)系，其中K。是常量，單位為V/rad?！鱒ou=K?！痢鳓铡?A.1)當(dāng)使用頻譜分析儀測(cè)量被轉(zhuǎn)化的相位波動(dòng)時(shí)，可由公式(A.2)來(lái)表示：△Vm.(f)=K,×△φm(f)[V]…………(A.2)如果用Swm(f)定義被測(cè)電壓波動(dòng)(相位檢測(cè)儀的輸出波動(dòng))的頻譜密度函數(shù)，則相位波動(dòng)的頻譜密度函數(shù)可以用公式(A.3)來(lái)表示：…………(A.3)B——頻譜分析儀的帶寬。上述結(jié)果被轉(zhuǎn)化為單邊帶(SSB)相位噪聲，單邊帶相位噪聲可用公式(A.4)來(lái)表示：……………(A.4)式中：S,(f)——相對(duì)于1個(gè)弧度的dB值，也是相位波動(dòng)的功率譜密度函數(shù)；L(f)——單邊帶相位噪聲。規(guī)定帶寬內(nèi)的總的相位偏移，即為相位抖動(dòng)，可以用公式(A.5)和公式(A.6)表示：GB/T43024.2—2023/IEC62884-2:2017…………(A.5)…………(A.6)如圖A.1所示，單邊帶相位噪聲中陰影部分即為相位抖動(dòng)，其面積與均方根抖動(dòng)的平方值一致。如果頻偏范圍不同，相位抖動(dòng)的計(jì)算值也會(huì)不同。這是該計(jì)算方法的一個(gè)缺陷，因此由單邊帶相位噪聲A.4關(guān)于相位抖動(dòng)理論來(lái)源的介紹偏離載頻頻率單邊帶相位噪聲概念圖在1966年，IEEE匯編了頻率穩(wěn)定度的單獨(dú)的論文。不久，該定義應(yīng)用到原子鐘振蕩器、晶體振蕩頻率穩(wěn)定度作為頻率穩(wěn)定度的一種，用相位噪聲或阿倫方差來(lái)表征。近來(lái)，電子系統(tǒng)的數(shù)字化時(shí)代正在另一方面，振蕩器是模擬類的電子器件。而使用者越來(lái)越需要方波輸出或準(zhǔn)方波輸出的振蕩器，這樣可以很方便地組裝到電子系統(tǒng)中。使用者當(dāng)然越來(lái)越普遍地用相位抖動(dòng)來(lái)表征短期頻率穩(wěn)定度了。A.5說(shuō)明A.5.1概述振蕩器的相位抖動(dòng)，在時(shí)域方面指的是信號(hào)波形的電子噪聲。另一方面，相位抖動(dòng)可以描述為一種信號(hào)偏移頻率超過(guò)10Hz的抖動(dòng)，也可以描述為一種頻率為10Hz或者更低的漂移。漂移在電子元器件中是一種已被證實(shí)的現(xiàn)象，例如光導(dǎo)電纜在微小溫度改變下的膨脹與收縮。但是振蕩器的漂移很難觀察，因此，漂移在振蕩器中通常是不被考慮的。在本文件中，相位抖動(dòng)簡(jiǎn)稱為實(shí)際上，由于各方面的影響，周期是不斷變化的，這種現(xiàn)象就是相位抖動(dòng)。當(dāng)使用示波器或類似設(shè)備觀察時(shí)，能看到顯著增厚的波形邊沿。測(cè)量和評(píng)估這種相位抖動(dòng)，可以采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的測(cè)量技術(shù)，如圖A.2a)所示。圖A.2a)中的數(shù)值已被處理為象征性符號(hào)，縱軸上0.5的位置作為一個(gè)參考點(diǎn)，其與信號(hào)波形的交點(diǎn)處設(shè)定為固定不變。在經(jīng)過(guò)一個(gè)周期波形后，再去關(guān)注那些交點(diǎn)，每當(dāng)信號(hào)沿著橫軸在顯GB/T43024.2—2023/IE示屏上重復(fù)移動(dòng)時(shí)，第二個(gè)周期波形的交點(diǎn)都是不可重復(fù)的，隨后大量的多重的交點(diǎn)出現(xiàn)了。當(dāng)重復(fù)測(cè)相位抖動(dòng)是一種正態(tài)分布，見(jiàn)圖A.2b)。仔細(xì)分析研究時(shí)，可以分成多種類型。本部分將相位抖動(dòng)分成了7類，A.5.2～A.5.8將詳細(xì)解釋其類別屬性和機(jī)理。時(shí)間時(shí)間圖A.2電壓-時(shí)間的關(guān)系A(chǔ).5.2均方根(RMS)抖動(dòng)均方根抖動(dòng)有著如圖A.3所示的正態(tài)分布。按照統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，均方根抖動(dòng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差，定義從統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，任何測(cè)量數(shù)據(jù)存在于lσ區(qū)的概率均為68.26%。因此，當(dāng)測(cè)量次數(shù)為10000次時(shí)，可獲得大約6826個(gè)有效測(cè)量數(shù)據(jù)。相反，31.74%的測(cè)量數(shù)據(jù)將會(huì)落在lσ區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)。如果判定落于lσ區(qū)間之外的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤，則31.74%就是錯(cuò)誤率。A.5.3峰峰值(peak-to-peak)抖動(dòng)峰峰值抖動(dòng)也是一種相位抖動(dòng)，正態(tài)分布如圖A.3所示。將一個(gè)周期的相位抖動(dòng)量進(jìn)行累加，以圖A.2所示的參考點(diǎn)作為基點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。這種情況下，假定相位抖動(dòng)量服從正態(tài)分布。峰峰值抖動(dòng)定義為最大值與最小值之間的差值(也就是圖A.3的變化寬度)。當(dāng)測(cè)量次數(shù)增加時(shí)，抖動(dòng)值也會(huì)隨之增大，峰峰值抖動(dòng)就變成了之后所述的總抖動(dòng)。因此，振蕩器制造方和使用方需要在規(guī)格書(shū)中協(xié)商具體的測(cè)量條件。由于用峰峰值抖動(dòng)和均方根抖動(dòng)表征相位抖動(dòng)都與測(cè)量次數(shù)相關(guān)，因此測(cè)量樣品的工作條件只限于一段較短的時(shí)間周期。而且，只有在理想的正態(tài)分布(高斯分布)下，相位抖動(dòng)值才有效，如果是失真的非高斯分布，例如二項(xiàng)式分布和卡方分布，有效性會(huì)大大下降。因此，當(dāng)使用峰峰值抖動(dòng)和均方根抖動(dòng)時(shí)，制造方和使用方需要在合同中明確規(guī)定測(cè)量次數(shù)。A.5.4隨機(jī)抖動(dòng)隨機(jī)抖動(dòng)如圖A.4所示。隨機(jī)抖動(dòng)描述的是不可預(yù)測(cè)的相位抖動(dòng)成分。隨機(jī)抖動(dòng)自然地發(fā)生，由物體的本質(zhì)特征和熱噪聲等引入，它最初就包含于測(cè)量?jī)x器本身或振蕩器中。而且，隨機(jī)抖動(dòng)有著這樣的特點(diǎn)，觀測(cè)周期越長(zhǎng)，測(cè)量值的分布寬度也越寬(也就是無(wú)限的分布)。因此，其分布可以認(rèn)為是一個(gè)理想的正態(tài)分布，通過(guò)測(cè)量相位抖動(dòng)所獲得的分布圖上的標(biāo)準(zhǔn)方差，得出了隨機(jī)抖動(dòng)。對(duì)于振蕩器而言，隨機(jī)抖動(dòng)可以評(píng)估抖動(dòng)量，等效于均方根抖動(dòng)，而且，作為測(cè)量?jī)x器某一GB/T43024.2—2023/IE時(shí)間間隔的抖動(dòng)量，隨機(jī)抖動(dòng)是判斷測(cè)量振蕩器相位抖動(dòng)適用性的量度標(biāo)準(zhǔn)之一。確定性抖動(dòng)的產(chǎn)生來(lái)自各種各樣的規(guī)律性的因素，例如電路設(shè)計(jì)、電磁感應(yīng)或者外部環(huán)境等，其分布的變化寬度有一個(gè)邊界，可以用左側(cè)隨機(jī)抖動(dòng)和右側(cè)隨機(jī)抖動(dòng)之間的夾層區(qū)間來(lái)表示。另一方面，形成確定性抖動(dòng)的成分包含周期性抖動(dòng)和數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)。A.5.6周期(周期性)抖動(dòng)周期(周期性)抖動(dòng)顯示了連續(xù)測(cè)量的多個(gè)周期(例如兩個(gè)周期和三個(gè)周期)定時(shí)的不同，判定周期抖動(dòng)或周期性抖動(dòng)，可以通過(guò)理解與均方根抖動(dòng)之間的關(guān)系，區(qū)別在于多個(gè)周期和單個(gè)周期，還有是否為周期性地不規(guī)則出現(xiàn)。就抖動(dòng)中的周期性成分而言，它們來(lái)自電源噪聲、被測(cè)振蕩器周圍電子元器件的串?dāng)_以及臨近的IC噪聲。如果進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT),造成周期抖動(dòng)的頻率會(huì)清楚地出現(xiàn)在頻譜上。對(duì)振蕩器而言，雖然這種抖動(dòng)確實(shí)需要考慮，但是一般來(lái)說(shuō)，使用測(cè)量?jī)x器很難檢測(cè)這種抖動(dòng)。A.5.7數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)的成分來(lái)自占空比失真和碼間干擾，對(duì)振蕩器來(lái)說(shuō)是可以忽略的?？偠秳?dòng)定義為所有抖動(dòng)的疊加。A.6測(cè)量要點(diǎn)A.6.1測(cè)量設(shè)備需求方對(duì)振蕩器會(huì)提出各種各樣的要求。輸出波形并不局限于方波。極低的輸出電壓，低到已不適用于相位噪聲測(cè)量設(shè)備，這樣的需求也可以滿足。既然振蕩器擁有超低的噪聲，可能會(huì)經(jīng)常發(fā)生這樣的事情，即檢測(cè)到的是測(cè)量設(shè)備自身的抖動(dòng)量。相比于待測(cè)振蕩器的抖動(dòng)量，測(cè)量設(shè)備應(yīng)有低一個(gè)量級(jí)的抖動(dòng)本底。而且，頻率范圍和輸出波形要求不一般而言，測(cè)量系統(tǒng)提供適用于數(shù)字電子系統(tǒng)級(jí)別的規(guī)格，如果是針對(duì)振蕩器測(cè)量，則需要進(jìn)行充分深入的研究。圖A.3均方根抖動(dòng)示意圖對(duì)每一種測(cè)量系統(tǒng)，都應(yīng)仔細(xì)考慮下面幾點(diǎn)。a)在數(shù)字示波器測(cè)量?jī)x器中，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)合適的可用于超低噪聲振蕩器測(cè)量的儀器。b)當(dāng)使用數(shù)字示波器進(jìn)行相位抖動(dòng)測(cè)量時(shí)，推薦選擇那些經(jīng)過(guò)充分校驗(yàn)和證實(shí)的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量系統(tǒng)，并且在供需雙方之間的合同中有明確的指定。c)當(dāng)使用基于時(shí)間間隔分析儀的專用測(cè)量設(shè)備時(shí)，可以觀察到下面的缺點(diǎn)：抖動(dòng)本底中的隨機(jī)抖器。因此，選擇這種專用測(cè)量設(shè)備需要仔細(xì)考慮。d)相位抖動(dòng)可以使用相位噪聲測(cè)量設(shè)備或測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量相位噪