【導讀】在zai現xian代dai通tong信xin技ji術shu中zhong

，每mei當dang在zai傳chuan輸shu高gao速su信xin號hao的de時shi候hou，特te別bie是shi射she頻pin微wei波bo信xin號hao傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong，總zong是shi不bu可ke避bi免mian的de遇yu到dao因yin為wei回hui波bo損sun耗hao和he輻fu射she損sun耗hao所suo造zao成cheng的de信xin號hao衰shuai減jian。如ru何he改gai善shan這zhe一yi問wen題ti
？技ji術shu型xing授shou權quan代dai理li商shangExcelpoint世健的工程師Wolfe Yu對傳輸線理論進行了科普。

在zai現xian代dai通tong信xin技ji術shu中zhong，每mei當dang在zai傳chuan輸shu高gao速su信xin號hao的de時shi候hou，特te別bie是shi射she頻pin微wei波bo信xin號hao傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong
，總zong是shi不bu可ke避bi免mian的de遇yu到dao因yin為wei回hui波bo損sun耗hao和he輻fu射she損sun耗hao所suo造zao成cheng的de信xin號hao衰shuai減jian。如ru何he改gai善shan這zhe一yi問wen題ti
？技ji術shu型xing授shou權quan代dai理li商shangExcelpoint世健的工程師Wolfe Yu對傳輸線理論進行了科普。

各種傳輸線路的優劣分析

為了將電磁波束縛在一定橫截麵內導通，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”的導行係統。

圖1 金屬波導的導行係統

金屬波導其實就是一個空心的金屬管，它的特點是對於高頻信號衰減少、傳輸效率高。但是波導的缺點是隻能導通高頻信號，對於中
、低頻信號無法傳輸。這和傳統的雙導線係統正好相反。

那麼，是否有一種傳輸線，可以實現所有頻段全覆蓋呢
？為了解決這個問題
，科學家提出了新的解決方案——微帶傳輸和同軸傳輸技術，本文主要討論同軸傳輸技術。

圖2 同軸線傳輸線的導行係統

同(tong)軸(zhou)線(xian)傳(chuan)輸(shu)是(shi)由(you)分(fen)離(li)導(dao)體(ti)柱(zhu)構(gou)成(cheng)，可(ke)以(yi)傳(chuan)播(bo)橫(heng)電(dian)磁(ci)波(bo)，從(cong)兩(liang)分(fen)離(li)的(de)導(dao)體(ti)柱(zhu)結(jie)構(gou)和(he)傳(chuan)遞(di)橫(heng)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)
，同(tong)軸(zhou)線(xian)傳(chuan)輸(shu)技(ji)術(shu)信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)
，覆(fu)蓋(gai)頻(pin)段(duan)寬(kuan)，理(li)論(lun)上(shang)可(ke)以(yi)覆(fu)蓋(gai)全(quan)頻(pin)段(duan)，是(shi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)的(de)較(jiao)優(you)選(xuan)擇(ze)。

同軸線傳輸還有一個優勢，高頻電磁波信號通過空間電場傳輸
，主設備可以同時通過同軸線傳輸電能給從設備，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

信道碼間串擾

在數字通信係統中
，由於多徑效應、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，形成碼間幹擾
，導致采樣信號畸變，判決錯誤。

圖4 碼間串擾引起信號丟失及采用信道均衡技術恢複碼元

為wei了le提ti高gao衰shuai落luo信xin道dao中zhong的de通tong信xin係xi統tong的de傳chuan輸shu性xing能neng，工gong程cheng師shi們men往wang往wang采cai取qu的de一yi種zhong抗kang衰shuai落luo措cuo施shi
，來lai消xiao除chu或huo減jian弱ruo寬kuan帶dai通tong信xin時shi的de多duo徑jing時shi延yan帶dai來lai的de碼ma間jian串chuan擾rao（ISI）問題，這被稱為“信道均衡”。

傳輸線網絡模型

信道均衡是為了消除碼間幹擾
，它的核心思想是對信道或整個傳輸係統特性進行補償，通過補償網絡使傳輸線阻抗和負載阻抗相等。

圖5 傳輸線等效模型

在高速傳輸係統中，傳輸線會產生很多寄生參數，可以采用阻容器件來建立等效分段傳輸模型。

根gen據ju信xin號hao的de傳chuan輸shu模mo型xing，高gao速su信xin號hao在zai經jing過guo長chang傳chuan輸shu線xian之zhi後hou
，輸shu出chu信xin號hao會hui產chan生sheng畸ji變bian。如ru果guo不bu對dui信xin號hao作zuo處chu理li
，信xin號hao將jiang無wu法fa準zhun確que識shi別bie，形xing成cheng碼ma間jian幹gan擾rao串chuan擾rao。

圖6傳輸線信號畸變引起碼間串擾

阻抗匹配的具體實現方法是，在傳輸線的基礎上，再添加一個傳遞函數
，使整個傳輸係統實現阻抗匹配
，這被稱為“全通濾波”或者“均衡電路”。

均衡傳輸實現方法

為了消除碼間幹擾，使電路達到均衡效果
，一般采用兩種方法，一種是預加重、另一種是去加重。

yujiazhongjishujiushizengqiangxinhaoshangshengyanhexiajiangyanchudefudu，qitadifangfudububian。erqujiazhongshibaochixinhaoshangshengyanhexiajiangyanchudefudububian，qitadifangxinhaojianruo。

根據上述分段傳輸線傳輸模型，一般會在發送端做前饋均衡FFE（Feed Forward Equalizer）
，在接收端做判決反饋均衡DFE（Decision Feedback Equalizer）。

圖7 均衡傳輸技術建模

前饋均衡FFE是SerDes係統中最常用的均衡技術。通常SerDes的發送端會使用FFE技術對信號進行預均衡。FFE通過將延時的信號按不同的權重（w-1
，w0，…，wn）相加。控製權重的大小調整均衡強度。

圖8 前饋均衡的預加重原理

判決反饋均衡DFE也是通過數字高頻濾波器實現的，與FFE不同的是，DFE是一種非線性均衡技術：判決後的信號為數字信號。因此，DFE可以隻放大高頻信號，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，實現信號的全通濾波。

圖10 同軸均衡傳輸技術理論可以覆蓋全頻段

Microchip基於CoaXpress一攬子解決方案

Microchip推出的一種基於CoaXpress的視頻傳輸方案就是基於均衡法的同軸傳輸。

EQCO125X40集成均衡器、CDR和電纜驅動。它可以實現在一根電纜或PCB跟蹤對上發送/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圖傳應用中
，視頻信號通過同軸線進行無損耗傳輸給高算力的平台做進一步處理，這種算法已經被越來越多的客戶所接受。

圖11 Microchip基於CoaXpress技術的圖傳解決方案

這顆芯片搭載在基於Microchip PolarFire視頻平台上
，客戶可以利用Microchip提供的免費IP安裝包輕鬆完成產品開發，縮短開發流程，其授權代理商Excelpoint世健能提供相應的技術支持和指導，幫助客戶更高效地進行產品開發。

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