完美的时序：用抖动与相位噪声测量做时钟分频

图中的六根曲线基本相同，但垂直方向相差6dBc/Hz。对所有偏移频率与分频器值，这6dB的间隔都相对恒定，只有一个或两个例外。在图的右侧，时钟(或载波)的偏移为最大，曲线之间的相对垂直偏移被压缩。当时钟频率降低时，压缩也增加。当时钟频率和相位噪声曲线值减小时，这个压缩也变得更明显。出现压缩的原因是，Agilent技术公司E5052B型信号源分析仪的本底噪声接近于Si5324 IC的相位噪声或抖动产生值。因为Si5324的超低抖动与低载波频率相结合的效应，才使本底噪声成为一个问题。表2给出了六张图各自的抖动值，抖动从100Hz~20MHz做积分，所有抖动值均为飞秒rms。

注意当输出频率降低时，抖动会略微增加，这证明了，输出抖动是一个相对恒定的值，尽管相位噪声曲线之间有6 dB的分离度。在最低输出频率上，抖动增加的速率变得更明显。下面让我们看看两种rms相位噪声值的增长来源：仪器本底噪声与混叠。

本底噪声，相位噪声

在低时钟频率下，仪器的本底噪声可能成为极低抖动时钟相位噪声测量的限制性因素。某种程度上，你测量的是自己的设备，而不是DUT。即使当时钟频率降低时，相位噪声曲线单调地减小，rms沿抖动也几乎保持恒定不变，因为相位噪声积分是用时钟周期来改变rms抖动值的大小。

为演示这种情况，考虑对相位噪声积分，产生一个rms抖动值的过程。大多数现代相位噪声设备都会产生一个有两栏的文件，通常是一个CSV(逗号分隔值)文件。其中一栏列出了与时钟(或载波)频率偏差的频率值，单位为赫兹。另一栏则列出了在偏移频率处，参照每赫兹载波的相位噪声值(分贝)。因此，这些栏中包含的各对数据点描述了对时钟频率一个确定偏移处的相位噪声。用方程：线性值=10(dBc/Hz)/10将参照每赫兹载波的分贝值转换为线性值后，对所有频率偏移点的曲线下面积求和做积分。

图7中一块梯形面积的方程用于寻找两个相邻数据点对所描述的区域。将所有这些梯形面积加起来，就找到了曲线下的面积。最终的rms抖动值由两个因数对结果的缩放而决定：值的来源是，数据取自一个单边带；然而，rms抖动被假设为双边带的。假设相位噪声的两个边带对时钟频率为对称，通常是安全的。这种情况下，由于一个限幅放大器抑制了AM(幅度调制)，而通过FM(频率调制)，确保了对称的边带，因此就更加安全(图8)。

另外一个缩放因素用于转换总面积，使之不再用UI(单位间隔)，而是用时间单位。这个因数在相位噪声值变化时，将rms边沿抖动值保持为相对恒定。rms抖动的方程如下：

其中，FC?是时钟频率，Ni?是第i项对每赫兹载波的相位噪声(分贝)，而Fi?是第i项的偏移频率。

混叠

混叠是时钟频率降低时，rms抖动值增加的另一个原因。相位噪声图的上半部分向下混叠到新的较低频相位图上。由于相位噪声通常略高于时钟或载波频率，并随与时钟频率的偏移增加而减小，因此只有少量相位噪声被混叠。但是，当被大数除时，这个效应就会累积，变得明显。例如，图1中1280与640MHz曲线之间的差在整个图上都是恒定的6dB。于是，你会预期，表2中的两个曲线增加的rms抖动值应整体混叠，而不是仪器的本底噪声。

图9至图13中的频谱与相位噪声图显示了混叠情况。这些例子中的信号都使用AM来演示混叠，而在一个典型应用中它们是不希望出现的。图9与图10表示的是3GHz信号的频谱与相位噪声图。图中显示了在3GHz时钟频率上下400MHz频率的对称尖刺。当频谱显示两个相等的边带时，同一信号的相位噪声图包括了它们从一个3GHz载波进入一个毛刺400MHz的效应。然后，一个四分电路对3GHz信号做分频，产生750MHz。

图11与图12显示了来自四分电路的750MHz信号频谱与相位噪声图。作为除以4的结果，2.6GHz和3.4GHz的尖刺下混叠到350MHz的边带尖刺。注意350MHz是一个频率值，同样来自750MHz载波的400MHz，以及来自3GHz载波的2.6GHz。为进一步