在現(xiàn)代通信技術(shù)中,，每當(dāng)在傳輸高速信號的時候,，特別是射頻微波信號傳輸過程中,，總是不可避免的遇到因為回波損耗和輻射損耗所造成的信號衰減,。如何改善這一問題？技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健的工程師Wolfe Yu對傳輸線理論進行了科普,。
各種傳輸線路的優(yōu)劣分析
為了將電磁波束縛在一定橫截面內(nèi)導(dǎo)通,，防止信號向外部空間輻射，人們通常采用一種被稱為“金屬波導(dǎo)”的導(dǎo)行系統(tǒng),。
圖1 金屬波導(dǎo)的導(dǎo)行系統(tǒng)
金屬波導(dǎo)其實就是一個空心的金屬管,，它的特點是對于高頻信號衰減少、傳輸效率高,。但是波導(dǎo)的缺點是只能導(dǎo)通高頻信號,，對于中、低頻信號無法傳輸,。這和傳統(tǒng)的雙導(dǎo)線系統(tǒng)正好相反,。
那么，是否有一種傳輸線,，可以實現(xiàn)所有頻段全覆蓋呢？為了解決這個問題,，科學(xué)家提出了新的解決方案——微帶傳輸和同軸傳輸技術(shù),，本文主要討論同軸傳輸技術(shù)。
圖2 同軸線傳輸線的導(dǎo)行系統(tǒng)
同軸線傳輸是由分離導(dǎo)體柱構(gòu)成,，可以傳播橫電磁波,，從兩分離的導(dǎo)體柱結(jié)構(gòu)和傳遞橫電磁波的角度來看，同軸線傳輸技術(shù)信號衰減相對較少,，覆蓋頻段寬,，理論上可以覆蓋全頻段，是傳輸信號的較優(yōu)選擇。
同軸線傳輸還有一個優(yōu)勢,，高頻電磁波信號通過空間電場傳輸,，主設(shè)備可以同時通過同軸線傳輸電能給從設(shè)備，這被稱之為PoC（Power-over-Coax）, PoC和PoE的工作原理類似,。
圖3 同軸傳輸線供電原理框圖
信道均衡技術(shù)
信道碼間串?dāng)_
在數(shù)字通信系統(tǒng)中,，由于多徑效應(yīng)、信道帶限等因素,，在接收端會形成碼元拖尾,。拖尾部分與相鄰碼元疊加，形成碼間干擾,，導(dǎo)致采樣信號畸變,，判決錯誤。
圖4 碼間串?dāng)_引起信號丟失及采用信道均衡技術(shù)恢復(fù)碼元
為了提高衰落信道中的通信系統(tǒng)的傳輸性能,，工程師們往往采取的一種抗衰落措施,，來消除或減弱寬帶通信時的多徑時延帶來的碼間串?dāng)_（ISI）問題，這被稱為“信道均衡”,。
傳輸線網(wǎng)絡(luò)模型
信道均衡是為了消除碼間干擾,，它的核心思想是對信道或整個傳輸系統(tǒng)特性進行補償，通過補償網(wǎng)絡(luò)使傳輸線阻抗和負載阻抗相等,。
圖5 傳輸線等效模型
在高速傳輸系統(tǒng)中,，傳輸線會產(chǎn)生很多寄生參數(shù)，可以采用阻容器件來建立等效分段傳輸模型,。
根據(jù)信號的傳輸模型,，高速信號在經(jīng)過長傳輸線之后，輸出信號會產(chǎn)生畸變,。如果不對信號作處理,，信號將無法準(zhǔn)確識別，形成碼間干擾串?dāng)_,。
圖6傳輸線信號畸變引起碼間串?dāng)_
阻抗匹配的具體實現(xiàn)方法是,，在傳輸線的基礎(chǔ)上，再添加一個傳遞函數(shù),，使整個傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)阻抗匹配,，這被稱為“全通濾波”或者“均衡電路”。
均衡傳輸實現(xiàn)方法
為了消除碼間干擾,，使電路達到均衡效果,，一般采用兩種方法，一種是預(yù)加重,、另一種是去加重,。
預(yù)加重技術(shù)就是增強信號上升沿和下降沿處的幅度，其它地方幅度不變。而去加重是保持信號上升沿和下降沿處的幅度不變,，其他地方信號減弱,。
根據(jù)上述分段傳輸線傳輸模型，一般會在發(fā)送端做前饋均衡FFE（Feed Forward Equalizer）,，在接收端做判決反饋均衡DFE（Decision Feedback Equalizer）,。
圖7 均衡傳輸技術(shù)建模
前饋均衡FFE是SerDes系統(tǒng)中最常用的均衡技術(shù)。通常SerDes的發(fā)送端會使用FFE技術(shù)對信號進行預(yù)均衡,。FFE通過將延時的信號按不同的權(quán)重（w-1,，w0，…,，wn）相加,。控制權(quán)重的大小調(diào)整均衡強度,。
圖8 前饋均衡的預(yù)加重原理
判決反饋均衡DFE也是通過數(shù)字高頻濾波器實現(xiàn)的,，與FFE不同的是，DFE是一種非線性均衡技術(shù)：判決后的信號為數(shù)字信號,。因此,，DFE可以只放大高頻信號，而不放大高頻噪聲,。
圖9 判決反饋去加重原理
在DFE電路中,，通常的做法，一般會在前級加上一個連續(xù)時間線性均衡CTLE（Continuous Time Linear Equalizer）,，CTLE的作用是作為高通濾波器和低通濾波器配合,，實現(xiàn)信號的全通濾波。
圖10 同軸均衡傳輸技術(shù)理論可以覆蓋全頻段
Microchip基于CoaXpress一攬子解決方案
Microchip推出的一種基于CoaXpress的視頻傳輸方案就是基于均衡法的同軸傳輸,。
EQCO125X40集成均衡器,、CDR和電纜驅(qū)動。它可以實現(xiàn)在一根電纜或PCB跟蹤對上發(fā)送/接收信號,，在1.25 Gbps/12.5 Gbps 8b/10b編碼下行傳輸,，以及20.833 Mbps/41.666 Mbps 8b/10b編碼的上行傳輸。在ADAS圖傳應(yīng)用中,，視頻信號通過同軸線進行無損耗傳輸給高算力的平臺做進一步處理,，這種算法已經(jīng)被越來越多的客戶所接受。
圖11 Microchip基于CoaXpress技術(shù)的圖傳解決方案
這顆芯片搭載在基于Microchip PolarFire視頻平臺上,，客戶可以利用Microchip提供的免費IP安裝包輕松完成產(chǎn)品開發(fā)，縮短開發(fā)流程,，其授權(quán)代理商Excelpoint世健能提供相應(yīng)的技術(shù)支持和指導(dǎo),，幫助客戶更高效地進行產(chǎn)品開發(fā)。
關(guān)于世健——亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商
世健是完整解決方案的供應(yīng)商，為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM),、原設(shè)計生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件,、工程設(shè)計及供應(yīng)鏈管理服務(wù)。
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世健是新加坡的主板上市公司,，總部設(shè)于新加坡,，擁有約650名員工，業(yè)務(wù)范圍已擴展至亞太區(qū)40多個城市和地區(qū),，遍及新加坡,、馬來西亞、泰國,、越南,、中國、印度,、印度尼西亞,、菲律賓及澳大利亞等十多個國家。世健集團在2020年的年營業(yè)額超過11億美元,。1993年,，世健在香港設(shè)立區(qū)域總部——世健系統(tǒng)（香港）有限公司，正式開始發(fā)展中國業(yè)務(wù),。目前,，世健在中國擁有十多家分公司和辦事處，遍及中國主要大中型城市,。憑借專業(yè)的研發(fā)團隊,、頂尖的現(xiàn)場應(yīng)用支持以及豐富的市場經(jīng)驗，世健在中國業(yè)內(nèi)享有領(lǐng)先地位,。