高速数据链路使得存取信息的速度大幅提升。

这使得系统设计人员从初始设计、测试到标准遵从，

各个应用层都面临着更种技术挑战。

刊头

在今天，我们存取信息的速度大幅提升，如我们在因特网上接入视讯流、利用各种云端应用等。这个超快世界构建的基础就是高速数据链路。系统设计人员在从初始设计及测试到标准遵从等各个应用层面临着多种技术挑战。

他们必须克服的挑战之一，就是指定工作能力足以满足多种相关串行通讯标准（如PCI-Express、USB、以太网络、SATA及Infiniband）需求的频率产生及分配组件。

市场上有不同类型的频率源及分配组件。根据性能，这些组件通常可以分类如下：

关键抖动技术

抖动可以定义为「数字信号在有效瞬间离其理想位置的短期非累积型偏移」或「频率沿到达时间与其实际或预计到达时间的差值」。根据不同的测量技术及应用要求，高速设计中常用一系列的行业术语。

根据应用要求，抖动在时域或在频域测量。

时域抖动参数包括：

测量装置

时域装置(如高频示波器)可以测量逐周期抖动、周期抖动及TIE，以及进行逐周期、标准偏差等不同表征之测量数据的统计分析。时域测量捕获所有频率的抖动(限制在时域的讯号在频域无限制)，使用数学模型，可以基于时域参数近似获得频域参数。可以应用快速傅立叶变换(FFT)及滤波来进行这些近似计算。时域测量对数据相关型抖动(通常在本质上呈现周期性)有用，但前面提到的时域仪器底噪通常高于频域仪器。相位噪声分析仪及频谱分析仪通常用于频域测量。

抖动源

知道实际抖动源有利于弄清不同频率范围内的关键抖动来源因素，以及预测量方法的准确度。频率产生器本身可能固有频率讯号抖动，或者，它也可能被电路板、甚至是它正在被测量的环境中的周围组件影响。

抖动的产生原因可以分为两类：

相位噪声图

相位噪声图是单边频谱，显示某个频带载波讯号的噪声功率密度。它能使用幂律(power-law)噪声处理来建模。图一揭示了宽带率范围的相位噪声将怎样被特定噪声处理主导。

图一 : 使用噪声处理的相位噪声图

这些处理包括：

测量相位噪声

相位噪声分析是透过从频率讯号移除载波并将相位噪声留在频带来操作的。频谱分析仪显示频域讯号的双边频谱或全部频谱。频谱分析仪的动态范围有限，无法测量数十飞秒或更短时间的底噪，因此，需要相位噪声分析仪或讯号源分析仪来进行相位噪声分析。

如图二所示，图中产生了精确的载波频率参考讯号，并移相至与载波讯号混频。这就消除了载波频率的频谱能量。混频器输出透过低通滤波器传送给频谱分析仪，用于测量噪声频谱密度。进一步处理后，与载波功率频谱密度直接相关的单边噪声频谱显示在过滤器屏幕上。

图二 : 相位噪声测量

在图三中，相位噪声图从10Hz参考频率偏移开始，增加至40MHz。此图归一为载波频率的载波频谱能量，提供宽动态范围以测量及显示相位噪声。所需偏移频率范围内的相位抖动可以通过对这些频率上相位噪声进行积分来计算，计算也可以包括其他边的噪声成分。

图三 : 100 MHz讯号的相位噪声图。

还应该提及其他几种抖动现象。毛刺（spur）的存在实际上很普遍。在图三所示的相位噪声图中，不同的偏移频率都出现了毛刺（spur-1及spur-2）。毛刺是周期性的，毛刺可能源自组件自身，或是测量设置中的其他源头。毛刺频率能够与其成因关联起来，如果它们源自外部环境，就可以采取预防措施。

然而，如果组件包含特定频率的抖动，就可能损及其效用。使用简单的数学计算，可以单独计算出均方根(RMS)抖动中各个毛刺的成分。任何低于载波频率10 Hz偏移频率的抖动都称作漂移(wander)。

由于漂移是低频抖动，它不会给锁相环（PLL）造成问题，因为PLL带宽能够越过漂移。由于漂移对众多应用并不重要，相位噪声图就从10Hz的最小偏移频率开始，并延伸至20至40MHz。上限通常由讯号源分析仪的内置滤波器设定。

结语

标准性能频率根据逐周期抖动、峰值至峰值抖动及TIE等时域参数来指定。在消费类应用中验证这些参数就足够了。但超出这个范畴，情况就不一样了。当为非消费类系统设计指定高性能频率组件时，时域仪器的底噪问题使得有必要使用频域测量（如相位噪声）。

相位噪声图能够详细描绘给定频带内各种噪声源的影响。了解毛刺及漂移等其他抖动现象，进一步帮助提升测量精度，因而有可能选择符合特定应用要求的恰当频率产品。

（本文作者任职于安森美半导体）