抖动

汉语词语

抖动是数字系统的信号完整性测试的核心内容之一，是时钟和串行信号的最重要测量参数（注：并行总线的最重要测量参数是建立时间和保持时间）。一般这样定义抖动：“信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离为抖动”。

词语概念

基本解释

1. [shake]∶用手有力地振动物体。

抖动一条毛毯。

2. [tremble;vibrate;quiver;shiver]∶颤动。

下巴抖动。

引证解释

1.颤动。瞿秋白《乱弹·吉诃德的时代》：“可以看见他们紧张的神经在那里抖动。” 杜鹏程《保卫延安》第一章：“那塔影随着水的波纹在抖动哩。”

2.用手振动物体。如：他拿起绳子抖动了一下。

基本含义

抖动的定义是“数字信号的各个有效瞬时对其当时的理想位置的短期性偏离”，这意味着抖动是不希望有的数字信号的相位调制。

相位偏离的频率称为抖动频率，与抖动有密切关系的第二个参数称为漂移，把它定义为“数字信号的各个有效瞬间相对其当时的理想位置的长期偏离”。到目前为止，在抖动和漂移之间的界限还没有明确的定义，通常具有频率低于1Hz至10Hz相位变化部分称为漂移。

由于信号再生点把差错引入到数字比特流中以及在含有缓冲存储器的数字设备中的数字溢出或取空，可以把滑动引入到数字信号中，因此抖动可以降低数字电路的传输性能。抖动分系统性抖动和随机性抖动，系统性抖动是由于信号再生装置中定时恢复电路调整不当，或者码间干扰以及由于电缆均衡有缺陷而产生幅度到相位变换而引起的，系统性抖动与码型相关；随机抖动来源于内部干扰信号，如中继器的噪声、串话或反射，随机抖动与传输码型无关，在大部分现有低速数字系统中系统性抖动是主要的，在一个多接力段系统中，对所有数字波道都应该确定无输入抖动时输出抖动的累计平方根值和总的抖动转移函数。最大容许输入抖动通常与无线段的数目无关，因此应该分别测量所有数字波道中的每接力段的最大容许输入抖动。

1、无输入抖动时输出抖动，这种抖动是在各系列接口的网络输出抖动和各个数字设备产生的固定抖动，测量结果可以用指定频率范围内的抖动的峰—峰值来表示。

2、容许的最大输入抖动，这种容许输入抖动也称输入口的抖动容限，当把正弦抖动幅度加到设备输入口的时钟上时；产生的差错性能劣化，用此来定义抖动容限。抖动容限是所加抖动的幅度和频率的函数，它可以用比特差错率（RBER）恶化或开始发生差错时所对应的最大输入抖动数值来表示。

3、抖动转移函数，当抖动出现在设备的数字输入口时，这些抖动会转移到对应的数字输出口，抖动转移特性是在被测系统输入端按规定码型加有一定量的抖动数字信号时测得的输出抖动量与输入抖动量之比：

G=20log（Jout/Jin）dB

它表征当被测系统受有抖动的输入信号驱动时，由被测系统所引起的抖动幅度的变化。

抖动：发生随机变化。

在计算机操作系统的虚拟存储管理中，抖动是指刚被调出的页又立即被调入所形成的频繁调入调出的现象。

抖动分类

抖动有两种主要类型：确定性抖动和随机性抖动。

确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的，这种抖动通常幅度有限，具备特定的（而非随机的）产生原因，而且不能进行统计分析。

随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。例如，能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素，就可能造成载子流的随机变化。另外，半导体加工工艺的变化，例如掺杂密度不均，也可能造成抖动。

描述方法

可以通过许多基本测量指标确定抖动的特点，基本的抖动参数包括：

1、周期抖动（period jitter）

测量实时波形中每个时钟和数据的周期的宽度。这是最早最直接的一种测量抖动的方式。这一指标说明了时钟信号每个周期的变化。

2、周期间抖动（cycle-cycle jitter）

测量任意两个相邻时钟或数据的周期宽度的变动有多大，通过对周期抖动应用一阶差分运算，可以得到周期间抖动。这个指标在分析琐相环性质的时候具有明显的意义。

3、时间间隔误差（timer interval error，TIE）

测量时钟或数据的每个活动边沿与其理想位置有多大偏差，它使用参考时钟或时钟恢复提供理想的边沿。TIE在通信系统中特别重要，因为他说明了周期抖动在各个时期的累计效应。

抖动成分

随着信号速率的不断提高和对精度的越来越高要求，需要进行抖动成分的分离以更深入表征抖动特征和查找问题根源。一般按如图进行抖动成分的分离。

Total Jitter(TJ)：总体抖动；

Random Jitter(RJ):随机抖动；

Deterministic Jitter(DJ):确定性抖动；

Data Dependent Jitter(DDJ)：数据相关抖动；

Periodic Jitter(PJ):周期性抖动；

Inter-symbol Interference(ISI):码间干扰

Duty Cycle Distortion(DCD)：占空比失真；

Sub Rate Jitter(SRJ):子速率抖动。

不同领域含义

通信领域

在以往的通信领域中对抖动（jitter）的定义没有明确的规定，因为以前的通信网络中传输的就要是纯数据业务，抖动所带来的影响并不是非常明显。而当今的通信网络中基于 IP 的视频和音频业务日益成为主流，因此抖动有了明确的定义：

抖动：顺序传递的相邻两个帧的转发时延之差的绝对值，恒为正值。

计算机操作系统

在计算机操作系统的抖动，又叫颠簸。如果分配给进程的存储块数量小于进程所需要的最小值，进程的运行将很频繁地产生缺页中断，这种频率非常高的页面置换现象称为抖动。在请求分页存储管理中，可能出现这种情况，即对刚被替换出去的页，立即又要被访问。需要将它调入，因无空闲内存又要替换另一页，而后者又是即将被访问的页，于是造成了系统需花费大量的时间忙于进行这种频繁的页面交换，致使系统的实际效率很低，严重导致系统瘫痪，这种现象称为抖动现象。

频域表示

相位噪声

相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其时间抖动（jitter）在频率域中的显示。图2用一个振荡器信号来解释相位噪声。

作用：如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。从图2中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。

相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。

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