一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法技术

一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，包括如下步骤：采用信号源结合带通滤波器分别产生噪声较小的低频率单频点正弦波信号和高频率单频点正弦波信号；将被测时钟信号作为模数转换模块的工作时钟对两组单频点正弦波进行模数转换；对转换后的信号进行频谱分析并计算其信噪比；利用得到的低频信号信噪比计算模数转换模块的符合幅度噪声；在高频信号噪底能量中除去得到的幅度噪声分量，根据处理后的噪底能量与时钟相位抖动的关系推算被测时钟的相位抖动。本发明专利技术解决了高速时钟相位抖动测量测试步骤繁琐、仪器昂贵的问题，具有计算量低、对模数转换模块精度依赖性低、易于推广的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种时钟相位抖动测量方法，属于电子电路

技术介绍
通信系统速率不断提高，时钟质量成为影响系统性能的关键因素。时钟的短期不稳定，即抖动，是衡量时钟质量的关键指标。时钟抖动的大小和分布直接影响着串行通信的误码率，也决定了高速数据的信噪比。对时钟抖动的精确测量有助于识别抖动根源，以便在系统设计中优化抖动特性。目前测量时钟抖动的方法主要有直接测量法和间接测量法两类。所谓直接测量法是指通过直接测量时钟的各个周期大小来测试时钟抖动，一般通过高速示波器等专门的测量仪器，直接抓取多个周期时钟边沿的抖动幅度而后平均，其测试方法简单但通过示波器靠肉眼观察的测试方法往往导致误差较大，且高速测试仪器价格昂贵。间接测量法通常是通过测试时钟相位噪声频谱，而后对频谱能量进行积分，得到时钟相位的时域抖动指标。该方法在测量时需要采集多个频点的频谱噪声同时需要精确的曲线拟合以保证测试精度，测试步骤多、计算繁锁，曲线拟合过程易引入误差。而已有的通过ADC测量时钟相位抖动的相干测量法，同样需要采集一组信号频点，且被采集信号频率需要与被测时钟频率相干，增加了测试难度，最重要的是该方法的测试精度在很大程度上依赖于测试设备中ADC模块的性能，故测试精度可控性不强、不适宜大范围推广应用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：为克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，从时钟抖动与采样信号噪底能量的关系出发，利用不同频点噪底能量对时钟抖动的敏感度不同的特点，剥离出噪声的时钟影响量，在保证测量精度的基础上简化了测试过程，同时该方法对ADC自身性能的依赖性不高，测试精度稳定。本专利技术所采用的技术解决方案：一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，包括步骤如下：(1)利用信号发生器产生单频点正弦波信号经带通滤波器滤波后，作为低频点信号；(2)以待测试时钟作为转换时钟，对所述低频点信号进行模数转换并对转换得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR1；(3)计算模数转换的等效幅度噪声其中，N是模数转换位数；(4)信号发生器再次与所述低频点信号幅度一直，频率增大的单频点正弦波信号，经带通滤波器滤波后，作为高频点信号；(5)以待测试时钟作为转换时钟，对所述高频点信号进行模数转换并对得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR2；(6)计算获得初步的时钟相位抖动ta：其中，f是高频点信号的频率；(7)对步骤(6)中的时钟抖动进行误差修正，进而得到时钟相位抖动的最终测量值tJitter，其中taJ是模数转换固有的孔径抖动。所述步骤(1)中信号发生器产生的单频点正弦波信号频率低于1MHz、幅度小于模数转换时满量程幅度1dBm。所述步骤(1)中的低频点信号的频率fin满足-20log(2πfinta')<N·6.02+1.76，其中，ta'是被测时钟的相位抖动的预估上限值。所述步骤(4)中信号发生器产生的单频点正弦波信号频率大于100MHz。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术从时钟抖动与采样信号噪底能量的关系出发，利用不同频点噪底能量对时钟抖动的敏感度不同的特点，提出了采用双频点ADC采样、分析底噪能量剥离时钟抖动影响从而间接测试时钟性能的方法，该方法不需要专门的抖动测试仪器、采样频点较少、计算简洁、便于工程应用；(2)本专利技术与已有利用ADC模块的相干测量法等方法不同，本专利技术的测量方法中的不要求被测时钟与ADC输入信号频率的相干性，降低了测试难度，且通过同一ADC模块采用不同频点噪底剥离的方式，使测试设备中ADC模块自身的噪声及精度几乎不影响测试结果，降低了对ADC模块性能的依赖性，测试精度稳定，具有很好的通用性；(3)本专利技术为适应高精度的时钟抖动测试需求，对ADC模块的时钟抖动噪声构成进一步分析，提出了可靠的结论，在最终结果中除去ADC模块的自身不确定抖动，优化测试精度。附图说明图1为本专利技术测量时钟相位抖动的简化原理框图；图2为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步介绍。如图1、图2所示，为测量时钟相位抖动的简化原理框图。本专利技术提供了一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，ADC转换模块采用TI公司ADC12D800，具体步骤如下：(1)信号发生器产生频率低至1MHz、幅度为1.5dBm的单频点正弦波信号，经带通滤波器滤波后，作为低频点信号输入后端ADC12D800，ADC模块转换位数为12位；步骤(1)中的低频点信号的频率fin满足-20log(2πfinta')<N·6.02+1.76，其中，ta'是被测时钟的相位抖动的预估上限值。(2)以锁相环产生待测试时钟，接入ADC12D800的转换时钟接口，对步骤(1)中所述的单频点正弦波信号进行模数转换；(3)对步骤(2)中转换得到的数字单频点正弦波信号采用Matlab程序进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR1；(4)通过公式计算出所采用ADC12D800的等效幅度噪声ε，其中SNR1是步骤(3)中测得的信噪比，N为12；(5)采用步骤(1)中的信号发生器不变，产生幅度为1.5dBm，频率为120MHz的单频点正弦波信号，经带通滤波器滤波后，作为高频点信号输入后端ADC12D800；(6)以待测试时钟作为ADC12D800的转换时钟，对步骤(5)中的单频点正弦波信号进行模数转换；(7)对步骤(6)中转换得到的数字单载波信号采用Matlab程序进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR2；(8)将步骤(4)中计算得到的复合幅度噪声ε、步骤(7)中的测试得到的第二频点信号信噪比带入公式得到初步的时钟相位抖动ta，其中SNR2是步骤(7)中测得的信噪比，f为120MHz，N为12；(9)对步骤(8)中的时钟抖动ta进行修正，得到时钟相位抖动的最终测量值tJitter，其中taJ是ADC12D800的孔径抖动。本专利技术说明书未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)利用信号发生器产生单频点正弦波信号经带通滤波器滤波后，作为低频点信号；(2)以待测试时钟作为转换时钟，对所述低频点信号进行模数转换并对转换得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR1；(3)计算模数转换的等效幅度噪声其中，N是模数转换位数；(4)信号发生器再次与所述低频点信号幅度一直，频率增大的单频点正弦波信号，经带通滤波器滤波后，作为高频点信号；(5)以待测试时钟作为转换时钟，对所述高频点信号进行模数转换并对得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR2；(6)计算获得初步的时钟相位抖动ta：ta=(10-SNR220)2-(1+ϵ2N)22πf;]]>其中，f是高频点信号的频率；(7)对步骤(6)中的时钟抖动进行误差修正，进而得到时钟相位抖动的最终测量值tJitter，其中taJ是模数转换固有的孔径抖动。

【技术特征摘要】
1.一种基于双频点噪底能量分析的时钟相位抖动测量方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)利用信号发生器产生单频点正弦波信号经带通滤波器滤波后，作为低频点信号；(2)以待测试时钟作为转换时钟，对所述低频点信号进行模数转换并对转换得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR1；(3)计算模数转换的等效幅度噪声其中，N是模数转换位数；(4)信号发生器再次与所述低频点信号幅度一直，频率增大的单频点正弦波信号，经带通滤波器滤波后，作为高频点信号；(5)以待测试时钟作为转换时钟，对所述高频点信号进行模数转换并对得到的数字信号进行频谱分析，计算该信号经过模数转换后的信噪比SNR2；(6)计算获得初步的时钟相位抖动ta：ta=(10-SNR220)2-(1+ϵ2N)22πf;]]>其中，f是高频点信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，龚科，邢建丽，李文琛，周国昌，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61