在采樣過程中，輸入信號與采樣時鐘信號混頻在一起，包括其相位噪聲。當進行輸入信號 FFT 分析時，主 FFT 容器 (bin) 集中于輸入信號。采樣信號周圍的相位噪聲(來自時鐘或輸入信號)決定了鄰近主容器的一些容器的振幅，如圖 7 所示。
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　　圖 7 近區相位噪聲決定主容器附近 FFT 容器的振幅

　　因此，小于 1/2 容器尺寸的偏頻的所有相位噪聲都集中于輸入信號容器中，且未增加噪聲。因此，相位噪聲整合帶寬下限應設定為 1/2 FFT 容器尺寸。 FFT 容器尺寸計算方法如下：

　　為了進一步描述該點，我們利用兩個不同的FFT尺寸—131,072 和 1,048,576 點，使用 ADS54RF63 進行實驗。采樣速率設定為 122.88MSPS，而圖 8 則顯示了時鐘相位噪聲。
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　　圖8 時鐘相位噪聲

　　我們將一個 6-MHz、寬帶通濾波器添加到時鐘輸入，以限制影響抖動的寬帶噪聲數量。選擇 1-GHz 輸入信號的目的是確保 SNR 減弱僅由于時鐘抖動。圖 8 表明兩個 FFT 尺寸的 1/2 容器尺寸到 40MHz 相位噪聲整合抖動結果都極為不同，而“表 1”的 SNR 測量情況也反映這種現象。

　　設置正確的整合上限

　　圖 6 所示相位噪聲圖抖動貢獻量為 ~360 fs，其頻率偏移為 10 到 100MHz 之間。這比 100Hz 到 10MHz 之間偏移的所有 ~194 fs 抖動貢獻值要大得多。因此，所選整合上限可極大地影響計算得到的時鐘抖動，以及預計SNR匹配實際測量的好壞程度。

　　要確定正確的限制，您必須記住采樣過程中非常重要的事情是：來自其他尼奎斯特區域的時鐘信號偽帶內噪聲和雜散，正如其出現在輸入信號時表現的那樣。因此，如果時鐘輸入的相位噪聲不受頻帶限制，同時沒有高頻規律性衰減，則整合上限由變壓器(如果使用的話)帶寬和 ADC 自身的時鐘輸入設定。一些情況下，時鐘輸入帶寬可以非常大;例如，ADS54RF63 具有 ~2 GHz 的時鐘輸入帶寬，旨在允許高時鐘轉換速率的高階諧波。

　　若想要驗證時鐘相位噪聲是否需要整合至時鐘輸入帶寬，則需建立另一個實驗。ADS54RF63 再次工作在 122.88 MSPS，其輸入信號為 1GHz，以確保 SNR 抖動得到控制。我們利用一個 RF 放大器，生成 50MHz 到 1GHz 的寬帶白噪聲，并將其添加至采樣時鐘，如圖 9 所示。之后，我們使用幾個不同低通濾波器 (LPF) 來限制添加至時鐘信號的噪聲量。
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　　圖9 加寬帶白噪聲的時鐘相位噪聲

　　ADS54RF63 的時鐘輸入帶寬為 ~2 GHz，但由于 RF 放大器和變壓器都具有 ~1 GHz 的 3-dB帶寬，因此有效 3-dB 時鐘輸入帶寬被降低至 ~500 MHz。“表 2”所示測得 SNR 結果證實，就本裝置而言，實際時鐘輸入帶寬約為 500MHz。圖 10 所示 FFT 對比圖進一步證實了 RF 放大器的寬帶噪聲限制了噪聲層，并降低了 SNR。
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　　圖10 FFT 對比圖

　　該實驗表明，時鐘相位噪聲必需非常低或者帶寬有限，較為理想的情況是通過一個很窄的帶通濾波器。否則，由系統時鐘帶寬設定的整合上限會極大降低 ADC 的 SNR。

　　結論

　　本文介紹了如何準確地估算采樣時鐘抖動，以及如何計算正確的上下整合邊界。