测量低抖动振荡器和时钟的电源导入抖动和 PSNR

您的任务

现代高速网络系统需要使用低抖动（100 飞秒或更低）的振荡器和时钟。这些组件的抖动值通常规定为 12 kHz 至 20 MHz 积分范围。这些数值一般在理想的电源路径条件下测量。尽管干净的电源路径能够提供最佳抖动值，但在整体系统中存在电源路径干扰的情况下，设备仍必须提供所需的抖动性能。DC-DC 转换器的电源工频和开关频率以及谐波的电源导入抖动抑制通常在 50 Hz 至数兆赫范围内进行测量。为进行测试，将生成正弦干扰并以所需的幅度叠加在电源路径的直流电压上。由此产生的相位噪声线（单位：dBm）与电源路径人为干扰的电压电平（单位：dBm）之比即为此频率点的 PSNR。通常会在多个频率点下进行测量，以分析上述频率范围内的 PSNR。

罗德与施瓦茨相位噪声分析仪具有非凡的灵敏度，是测量低抖动设备的相位噪声和抖动的首选仪器。使用示波器、集成式函数发生器和专用电源完整性探头能够轻松在电源路径上生成正弦干扰和测量干扰电压。

罗德与施瓦茨解决方案

测量振荡器或时钟抖动和 PSNR 性能通常涉及以下几个方面：

• 基线测量
  在无电源路径干扰的情况下测量相位噪声和抖动，可以测定理想条件下的被测设备基线性能（典型的抖动积分范围为 12 kHz 至 20 MHz）
• PSNR 测量
  注入：在多个频率点注入正弦干扰以确定电源导入相位噪声和抖动（典型的 PSNR 测量范围为 50 Hz 至 5 MHz）
  计算：每个注入频率的 PSNR 为相应造成的相位噪声杂散（单位：dBm）与电源路径上施加的干扰电压（单位：dBm）之比

相位噪声测量

R&S®FSWP 相位噪声分析仪提供行业领先的相位噪声和抖动灵敏度。安装 R&S®FSWP-B60 或 R&S®FSWP-B61 选件可通过互相关技术进一步提高灵敏度。显示互相关增益指示器展示仪器的相位噪声影响，并直观显示相对于测量的相位噪声迹线的裕量。R&S®FSWP 可配置为在用户自定义的积分范围内测量被测设备抖动。示例显示了高速通信系统中定时组件的典型积分范围 12 kHz 至 20 MHz。相位噪声分析仪具有强大的杂散分析功能，可显示由于注入正弦电源路径干扰而产生的杂散。仪器的最大保持模式可在所需的频率范围内增加注入的干扰频率。产生的杂散及其偏置、电平和抖动值也将显示，便于分析 PSNR 结果。

生成并测量正弦干扰

R&S®RTO2000 示波器的 R&S®RTO-B6 选件可提供内部波形发生器，并具备函数发生器、调制、扫描和任意波形模式。在示例中，使用仪鼎 J2120A 线路注入器将 3 kHz、10 kHz、30 kHz、100 kHz 和 300 kHz 频率下生成的正弦信号注入被测设备的电源路径。使用 R&S®RT-ZPR20 电源完整性探头测量电源路径的实际电压。调整函数发生器输出，以在电源路径上的每个频率点生成所需的 10 mV RMS (–27 dBm) 干扰。R&S®RT-ZPR20 包含一个内置 R&S®ProbeMeter，以准确测量电源路径的直流电压。得益于电源完整性探头的偏置补偿和低固有噪声，即使是微弱的干扰也能使用 R&S®RTO2000 示波器的完整分辨率进行准确测量。

可选的 R&S®RTO-K17 高分辨率模式可将分辨率最高增加到 16 位，进一步提高测量准确度。

摘要

R&S®FSWP、R&S®RTO2000 和 R&S®RTO-B6 内部波形发生器选件组成紧凑装置，可以测量低抖动振荡器和时钟的电源导入相位噪声和抖动。R&S®RT-ZPR20 电源完整性探头和 R&S®RTO-K17 高分辨率模式有助于极为准确地测量微弱的电源路径干扰。PSNR 值可以根据 R&S®FSWP 的杂散电平和电源路径干扰的电压电平进行计算。