新的抖動(dòng)分解圖和新的抖動(dòng)分離方法

隨著信號(hào)速率的不斷提高和對(duì)精度的越來(lái)越高要求，需要進(jìn)行抖動(dòng)成分的分離以更深入表征抖動(dòng)特征和查找問(wèn)題根源?，F(xiàn)代（2012年后），大都按下圖進(jìn)行抖動(dòng)成分的分解。

圖1 抖動(dòng)成分分解圖

隨機(jī)抖動(dòng)RJ

隨機(jī)抖動(dòng)是不能預(yù)測(cè)的定時(shí)噪聲，因?yàn)樗鼪](méi)有可以識(shí)別的模式。典型的隨機(jī)噪聲實(shí)例是在無(wú)線電接收機(jī)調(diào)諧到?jīng)]有活動(dòng)的載頻時(shí)聽(tīng)到的聲音。盡管在理論上隨機(jī)過(guò)程具有任意概率分布，但我們假設(shè)隨機(jī)抖動(dòng)呈現(xiàn)高斯分布，以建立抖動(dòng)模型。這種假設(shè)的原因之一是，在許多電路中，隨機(jī)噪聲的主要來(lái)源是熱噪聲(也稱為 Johnson 噪聲或散粒噪聲)，而熱噪聲呈現(xiàn)高斯分布。另一個(gè)比較基礎(chǔ)的原因是，根據(jù)中心極限定理，不管各個(gè)噪聲源采用什么分布，許多不相關(guān)的噪聲源的合成效應(yīng)該接近高斯分布。高斯分布也稱為正態(tài)分布，但它的一個(gè)最重要的特點(diǎn)是：對(duì)高斯變量，它可以達(dá)到的峰值是無(wú)窮大。盡管這種隨機(jī)變量的大多數(shù)樣本將會(huì)聚集在中間值的周?chē)?，但在理論上，任何單一的樣本，它可以偏離中間值任意大的量。所以，高斯分布都沒(méi)有峰到峰邊界值，從這種分布中的樣本數(shù)越多，所測(cè)得的峰到峰值將越大。所以，我們用stdev或RMS(均方差)值來(lái)衡量隨機(jī)抖動(dòng)RJ。

確定性抖動(dòng)DJ

確定性抖動(dòng)是可以重復(fù)的、可以預(yù)測(cè)的定時(shí)抖動(dòng)。正因如此，這個(gè)抖動(dòng)的峰到峰值具有上下限，在數(shù)量相對(duì)較少的觀察基礎(chǔ)上，通常可以以高置信度觀察或預(yù)測(cè)其邊界。DDJ和PJ根據(jù)抖動(dòng)特點(diǎn)和根本成因進(jìn)一步細(xì)分了這類(lèi)抖動(dòng)。確定性抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)在統(tǒng)計(jì)圖上可以用圖形象化表示。

RJ和DJ頻譜分離法

傳統(tǒng)的RJ和DJ的分離方法是頻譜分離法，是在頻域中獲得RJ和PJ，然后在時(shí)域中獲得DJ，再計(jì)算出ISI和DCD。頻譜分離法的關(guān)鍵是選擇PJ門(mén)限，一般由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，通過(guò)PJ門(mén)限把分離的譜線濾掉，剩余的是RJ頻譜，再進(jìn)行積分即可得到RJrms。

圖2頻譜分離法進(jìn)行RJ和PJ分離

如果頻譜類(lèi)似于白噪聲，則RJ分離效果較好，但是如果測(cè)量數(shù)據(jù)不足，則可能出現(xiàn)另外一種情況，如下圖所示，則RJ分離就需要仔細(xì)考慮。這時(shí)候在抖動(dòng)分析軟件中，有兩種RJ帶寬可供選擇：Wide和Narrow。
什么時(shí)候選擇wide或narrow呢？
如果測(cè)量數(shù)據(jù)量夠大，選擇Wide即可。但是如果測(cè)量數(shù)據(jù)量較小，選擇Narrow更能夠保證測(cè)量精度。

圖3 RJ分離帶寬的選擇

非周期性抖動(dòng)ABUJ和高斯尾部擬合分離法

當(dāng)有串?dāng)_出現(xiàn)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)浴盆曲線中的測(cè)量數(shù)據(jù)和使用雙狄拉克模型仿真的數(shù)據(jù)交界不平滑或沒(méi)有交點(diǎn)的情況，這說(shuō)明抖動(dòng)分離是不準(zhǔn)確的。所以最近改進(jìn)了抖動(dòng)分離的方法，增加了非周期性抖動(dòng)ABUJ，用于衡量串?dāng)_或地彈。

圖4 傳統(tǒng)的頻譜分離法和最新的高斯尾部擬合法在分離有串?dāng)_情況下的差異

串?dāng)_或地彈導(dǎo)致的波形和統(tǒng)計(jì)圖的變化如下所示，可見(jiàn)傳統(tǒng)的頻譜分離測(cè)量方法不能在有串?dāng)_或地彈的情況下精確進(jìn)行抖動(dòng)分離，而最新采用的高斯尾部擬合法則很好的解決了這個(gè)難題。


圖5 串?dāng)_或地彈導(dǎo)致的信號(hào)的變化即統(tǒng)計(jì)圖的變化

高斯尾部擬合抖動(dòng)分離法都在時(shí)域中進(jìn)行，獲得抖動(dòng)統(tǒng)計(jì)圖，對(duì)左邊沿和右邊沿分布進(jìn)行高斯擬合，獲得RJ。其實(shí)，這個(gè)實(shí)際操作起來(lái)并不容易，適當(dāng)選擇擬合窗口是非常關(guān)鍵的。


圖6 高斯尾部擬合原理

圖7 高斯尾部擬合法誤差考慮