測試信號發(fā)生器的抖動性能是評估其輸出信號穩(wěn)定性的關(guān)鍵步驟，尤其在高速通信、精密測量等場景中，抖動會直接影響系統(tǒng)性能。以下是詳細(xì)的測試方法及步驟：

一、測試前準(zhǔn)備

1. 選擇測試設(shè)備
   • 示波器：需具備高帶寬（至少為信號頻率的5倍）、低噪聲底（≤1mV）和抖動分析功能（如時間間隔誤差TIE分析）。推薦使用Keysight DSOX1204G（70MHz帶寬）或R&S RTO2000系列（4GHz帶寬）。
   • 相位噪聲分析儀：用于測量信號的相位抖動，如Keysight E5052B或R&S FSWP。
   • 誤碼率測試儀（BERT）：通過統(tǒng)計誤碼率間接評估抖動對系統(tǒng)的影響，適用于通信系統(tǒng)測試。
2. 連接測試環(huán)境
   • 使用低損耗同軸電纜（如RG-405）連接信號發(fā)生器與示波器，避免電纜引入額外抖動。
   • 確保測試環(huán)境溫度穩(wěn)定（±1℃），減少熱漂移影響。
   • 接地良好，避免地環(huán)路噪聲。

二、抖動測試方法

方法1：示波器直接測量法

1. 設(shè)置示波器參數(shù)
   • 帶寬：設(shè)置為信號頻率的5倍以上（如測試1GHz信號，帶寬需≥5GHz）。
   • 時基：根據(jù)信號周期調(diào)整，確保捕獲足夠數(shù)量的周期（如100個周期）。
   • 觸發(fā)模式：選擇“邊沿觸發(fā)”或“眼圖觸發(fā)”，穩(wěn)定顯示信號。
2. 捕獲波形并分析抖動
   • 捕獲信號波形后，使用示波器的“抖動分析”功能（如Keysight的Jitter Analysis或R&S的Jitter Measurement）。
   • 測量參數(shù)包括：
     • 周期抖動（Period Jitter）：信號周期的隨機變化。
     • 峰峰值抖動（Pk-Pk Jitter）：抖動的最大范圍。
     • RMS抖動：抖動的均方根值，反映抖動的統(tǒng)計特性。
   • 示例：某信號發(fā)生器輸出1GHz信號，示波器測量顯示RMS抖動為2ps，峰峰值抖動為10ps。
3. 眼圖分析（可選）
   • 對高速串行信號（如PCIe、USB），通過示波器生成眼圖，觀察眼圖張開度。眼圖閉合程度反映抖動和噪聲的綜合影響。
   • 理想眼圖應(yīng)張開清晰，若眼圖“瞇眼”或出現(xiàn)交叉，說明抖動過大。

方法2：相位噪聲分析儀法

1. 連接設(shè)備
   • 將信號發(fā)生器輸出接入相位噪聲分析儀的輸入端口。
   • 設(shè)置分析儀中心頻率與信號頻率一致（如10GHz）。
2. 測量相位噪聲
   • 分析儀會輸出相位噪聲譜密度（dBc/Hz），通過積分計算得到相位抖動（RMS值）。
   • 公式：RMS相位抖動=∫f1f2L(f)?df，其中L(f)為相位噪聲譜密度，f1和f2為積分帶寬（如10Hz-10MHz）。
3. 轉(zhuǎn)換為時間抖動
   • 若需時間抖動（秒），使用公式：時間抖動（RMS）=2πf相位抖動（RMS），其中f為信號頻率。
   • 示例：10GHz信號，相位抖動為-80dBc/Hz@10kHz，計算得時間抖動約為1.6ps。

方法3：誤碼率測試法（間接評估）

1. 連接BERT與信號發(fā)生器
   • 將信號發(fā)生器輸出接入BERT的輸入端口，BERT生成偽隨機碼（如PRBS-31）并發(fā)送回信號發(fā)生器（閉環(huán)測試）。
2. 設(shè)置測試參數(shù)
   • 信號速率：與信號發(fā)生器輸出頻率一致（如10Gbps）。
   • 測試時間：至少1分鐘，確保統(tǒng)計有效性。
3. 分析誤碼率
   • 若誤碼率（BER）高于預(yù)期（如>1e-12），可能由抖動引起。
   • 結(jié)合示波器或相位噪聲分析儀進(jìn)一步定位抖動來源。

三、測試后分析

1. 數(shù)據(jù)對比
   • 將測量結(jié)果與信號發(fā)生器規(guī)格書對比（如規(guī)格書聲明RMS抖動≤5ps，實際測量為3ps，則符合要求）。
   • 若超標(biāo)，需檢查測試環(huán)境（如電纜、接地）或設(shè)備狀態(tài)（如校準(zhǔn)有效期）。
2. 抖動來源分析
   • 隨機抖動（RJ）：由熱噪聲等隨機因素引起，服從高斯分布。
   • 確定性抖動（DJ）：由電源噪聲、串?dāng)_等周期性因素引起，可通過頻譜分析定位。
   • 使用示波器的“抖動分解”功能（如Keysight的Jitter Separation）區(qū)分RJ和DJ。
3. 優(yōu)化建議
   • 若隨機抖動過大，可降低信號發(fā)生器輸出幅度或改善散熱。
   • 若確定性抖動過大，需檢查電源質(zhì)量或屏蔽干擾源。

四、注意事項

1. 校準(zhǔn)設(shè)備：測試前需對示波器、相位噪聲分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，確保測量準(zhǔn)確性。
2. 避免飽和：示波器垂直刻度需合理設(shè)置，避免信號截斷導(dǎo)致測量誤差。
3. 多次測量：對關(guān)鍵參數(shù)（如RMS抖動）進(jìn)行多次測量取平均，減少隨機誤差。