信号抖动老资料

1、1数字线路系统的抖动及测量数字线路系统的抖动及测量（供讨论）（供讨论）大唐电信科技股份有限公司大唐电信科技股份有限公司杜英武杜英武 1984.112一、抖动的基本概念一、抖动的基本概念 二、抖动的起源二、抖动的起源 三、抖动的累积三、抖动的累积 四、抖动的规范四、抖动的规范五、五、 抖动的测量抖动的测量 3一、抖动（一、抖动（jitter）的基本概念）的基本概念 41、抖动与漂移的定义、抖动与漂移的定义1) 重建的脉冲序列发生时刻（即相位）随时间变化。这种相位重建的脉冲序列发生时刻（即相位）随时间变化。这种相位变化称之为抖动或漂移。变化称之为抖动或漂移。2) 相位变化速率较快者称抖动。相位变化

2、速率较快者称抖动。3) 相位变化速率较慢者称漂移。相位变化速率较慢者称漂移。 “快快”和和“慢慢”没有明确的界限。一般地说，高于没有明确的界限。一般地说，高于0.01Hz称称抖动，抖动， 低于低于0.01Hz称漂移。称漂移。抖动的计量单位通常用单位间隔表示（抖动的计量单位通常用单位间隔表示（UI） 1 UI = 一个脉冲周期一个脉冲周期(1/B) = 3600 (B: 比特率比特率)5 t t5 1)发 送 信 号 2)重 建 信 号 3)抖 动 信 号 62、抖动的分类、抖动的分类 抖抖动动 分分、复复接接设设备备 中中继继接接设设备备 PDH 消消插插引引起起的的抖抖动动 SDH 指指针针

3、调调整整引引起起的的抖抖动动 系系统统性性抖抖动动 非非系系统统性性抖抖动动 73、抖动对信号的影响、抖动对信号的影响1、数字信号误码、数字信号误码2、模拟信号失真、模拟信号失真 传输系统仅考虑数字信号误码；传输系统仅考虑数字信号误码； 模拟信号的失真由其它设备考虑。模拟信号的失真由其它设备考虑。8二、抖动的起源二、抖动的起源 9 A C 输出 B 幅度 判决 时间 判决 AGC 均衡放大 定时恢复 Ji（） Jo（） Jc （） Reequalizing Re-shaping Re-timing10Reequalizing均衡波形的选择均衡波形的选择增益大小与增益增益大小与增益频率特性频率特

4、性噪声噪声AGC功能功能11Re-shaping1) 半幅值判决半幅值判决判决精度判决精度2)噪声抑制噪声抑制12Re-timing最佳的判决时刻点最佳的判决时刻点输入抖动和定位抖动输入抖动和定位抖动时钟恢复电路的几种方式时钟恢复电路的几种方式 LCLC调谐槽路调谐槽路 SAWF表面声波滤波器表面声波滤波器 PLL相位锁定环路相位锁定环路13扩充到网络的扩充到网络的 3R 功能功能1R: 均衡放大（含光和电处理）均衡放大（含光和电处理）; 增益均衡增益均衡; 色散补偿。色散补偿。2R: 1R + 噪声抑制噪声抑制; 数字成型。数字成型。3R: 2R + 再定时。再定时。14定位抖动（定位抖动（

5、alignment jitter） 时钟脉冲偏离最佳识别时刻的抖动量称定位抖动（时钟脉冲偏离最佳识别时刻的抖动量称定位抖动（alignment jitter）。）。 抖动引起误码取决于定位抖动，而不是输入抖动的绝对值。抖动引起误码取决于定位抖动，而不是输入抖动的绝对值。 Ja( ) = Ji( ) Jc( ) = Ji( ) Ji( ) H ( ) = Ji( ) （1 H ( ) ） 注意：抖动的幅度特性和相位特性注意：抖动的幅度特性和相位特性15161、系统性的抖动、系统性的抖动 (码型相关抖动码型相关抖动 )1）码间干涉）码间干涉 2）有限脉冲宽度效应）有限脉冲宽度效应 3）幅）幅相变换

6、相变换 171）码间干涉）码间干涉 理想均衡波 有码间干涉 时钟前后沿发生变化 182）有限脉冲宽度效应）有限脉冲宽度效应 非线性元件的输出是一个脉冲脉冲序列。在其脉冲底部非线性元件的输出是一个脉冲脉冲序列。在其脉冲底部的宽度取决于均衡函数的选择和码型。对孤立均衡波而言，的宽度取决于均衡函数的选择和码型。对孤立均衡波而言，该宽度通常大约为一个时隙宽度。如果这一脉冲序列被馈送该宽度通常大约为一个时隙宽度。如果这一脉冲序列被馈送到调谐槽路，那么，满足零抖动的调谐条件是当输出信号过到调谐槽路，那么，满足零抖动的调谐条件是当输出信号过零点时，输入信号必须为零。如果这一条件不满足，则输出零点时，输入信号

7、必须为零。如果这一条件不满足，则输出信号过零点被扰乱而产生抖动。这种效应的大小取决于槽路信号过零点被扰乱而产生抖动。这种效应的大小取决于槽路的输出幅度。的输出幅度。 193）幅）幅相变换相变换 1 2 阈值 1 阈值 2 时钟前后沿发生变化 202、 非系统性的抖动非系统性的抖动1）调谐电路失调）调谐电路失调 2）随音机杂）随音机杂 3）脉冲杂音）脉冲杂音 21三、抖动的累积三、抖动的累积 严格的数学推导是十分困难的。为了满足工程需要，通常采用严格的数学推导是十分困难的。为了满足工程需要，通常采用一个简单的数学模型并作出许多近似的假设来分析抖动的累积。一个简单的数学模型并作出许多近似的假设来分

8、析抖动的累积。1、每一个再生中继器产生相同的抖动、每一个再生中继器产生相同的抖动 2、每个再生器定时抽取电路都调谐在脉冲的重复频率上、每个再生器定时抽取电路都调谐在脉冲的重复频率上 3、对于随机码的抖动源可以近似用白噪声源代表、对于随机码的抖动源可以近似用白噪声源代表 【这一假设对某些抖动源【这一假设对某些抖动源(如失谐引起的抖动如失谐引起的抖动)并不成立】并不成立】22 抖动累积的数学模型抖动累积的数学模型 1(S) No.2 No.1 No.n 2(S) n(S) (S) = 1(S) =2(S) =n(S) H (S) = H1 (S) = H2 (S) = Hn (S) H1 (S)

9、H2 (S) H N (S) ) 1 ()()()()()(21NNsHsHsHss23)2()(1)(1)()()(.)()()()(21221fHfHfHffHfHfHffNNN)4()(1)(1)()()3()(2010dffHfHfHfdffNNN随机抖动由随机抖动由“功率密度功率密度”表示比拉普拉斯变换更方便。这里表示比拉普拉斯变换更方便。这里“功率功率”这这一术语容易使人误解，因为一个角度的平方并没有功率的含义。然而为一术语容易使人误解，因为一个角度的平方并没有功率的含义。然而为了分析的方便，我们可以定义一个和电功率密度类似的了分析的方便，我们可以定义一个和电功率密度类似的“角功率

10、密度角功率密度”。在频率在频率fc上的角功率密度就意味着在中心频率上的角功率密度就意味着在中心频率fc上的每一赫带宽内角功率上的每一赫带宽内角功率频谱成分的均方值。所以频谱成分的均方值。所以N个中继器链路末端的抖动功率谱密度可以表示个中继器链路末端的抖动功率谱密度可以表示为：为：24)6(.)(20221dfeeeffBNjfBjfBjN)7(22sincos2.2202121022rmsooNnNnojNxxjjxoNNBNBdxxnxBdxeeeB25结论结论1、级连再生器的输出抖动绝对值随、级连再生器的输出抖动绝对值随N的增加而无限制增加；的增加而无限制增加； 而任何一个再生器的定位抖动

11、不增加（抖动容限不变）。而任何一个再生器的定位抖动不增加（抖动容限不变）。2、对系统性抖动：、对系统性抖动： JN = J1N1/2 ；对非系统性抖动：；对非系统性抖动：JN = J1N1/43、 输出抖动、抖动传递函数、最大允许输入抖动输出抖动、抖动传递函数、最大允许输入抖动 三个参数是三个参数是 互相相关的互相相关的。狭窄的抖动传递函数可得到小的输出抖动，但。狭窄的抖动传递函数可得到小的输出抖动，但 最大允许输入抖动会下降。最大允许输入抖动会下降。26四、抖动的规范四、抖动的规范1、无输入抖动时的输出抖动、无输入抖动时的输出抖动2、抖动传递函数、抖动传递函数3、最大允许输入抖动下限、最大允

12、许输入抖动下限4、最大允许输出抖动上限、最大允许输出抖动上限27五、五、 抖动的测量抖动的测量 （1）测量各种码型组合下的稳态相位偏移，然后根据各种码型）测量各种码型组合下的稳态相位偏移，然后根据各种码型组合出现的概率计算出随机码条件下的抖动值。组合出现的概率计算出随机码条件下的抖动值。（2）运用一个无抖动的时钟信号去触发示波器的时基可以直接）运用一个无抖动的时钟信号去触发示波器的时基可以直接地在示波器上观察到被测信号的抖动。地在示波器上观察到被测信号的抖动。 （3）使用相位解调器，解调被测信号给出一个抖动基带信号，）使用相位解调器，解调被测信号给出一个抖动基带信号，然后对它进行所需要的测量。

13、然后对它进行所需要的测量。 （4）数字式的抖动测量（）数字式的抖动测量（TEK） 281、无输入抖动时的输出抖动、无输入抖动时的输出抖动 低通滤波器1 低通滤波器2 被测信号 解调输出 相位解调 输入电路 定时提取 /U 29注意事项注意事项1、在时钟上测量可得到更高的精度、在时钟上测量可得到更高的精度2、伪随机序列有足够的长度、伪随机序列有足够的长度3、足够的测试时间、足够的测试时间4、抖动的有效值和峰峰值之间的关系、抖动的有效值和峰峰值之间的关系 302、抖动传递函数、抖动传递函数 外调相振荡器 自校 自校 测量 测量 抖动发生器 抖动测试器 选频表 被测设备 频率计 扩展仪或数字电压表

14、31注意事项注意事项1、使用正絃调制信号。、使用正絃调制信号。2、抖动幅度影响测试精度。、抖动幅度影响测试精度。3、伪随机序列长度影响测试精度。、伪随机序列长度影响测试精度。4、使用、使用“10101010”人工码可提高测试精度。人工码可提高测试精度。5、理论上，传递函数的曲线和时钟抽取电路特性一致。、理论上，传递函数的曲线和时钟抽取电路特性一致。323、最大允许输入抖动下限、最大允许输入抖动下限 抖动发生 被测设备 误码指示器 频率计 抖动测试仪 33 *.理论计算时只考虑一次边带的 相位特性,忽略了谐波的影响, 也未考虑了码间干涉、热杂音的 影响 1001000100001000000.1

15、1 CCITT规定 的样板 理论 计 算值 测 试值最 大 允 许输入抖动下限(UI)34注意事项注意事项1、使用正絃调制信号。、使用正絃调制信号。2、1dB光功率代价。光功率代价。3、每个频点的测试时间、每个频点的测试时间4、找出拐点（如果有）、找出拐点（如果有）354、最大允许输出抖动上限、最大允许输出抖动上限1、在时钟上测量可得到更高的精度、在时钟上测量可得到更高的精度2、伪随机序列有足够的长度、伪随机序列有足够的长度 L 100NQf/f1 L:序列长度序列长度; f1:定时恢复电路时钟频率定时恢复电路时钟频率; f:比特率比特率 Q:单个再生中继器的单个再生中继器的Q值值; N:串接再生中继器的数目串接再生中继器的数目; 3、足够的测试时间、足够的测试时间36参考文献参考文献1 Systematic Jitter in a Chain of Digital Regenerators The B.S.T.J NO6.19632 A 3600 Kilometer 140Mb/s Digital Line System Philips Telecommunication Review Vol:40 NO:3 Sep.19823 Jitter Accumulation Prope