频率失真和编码

在技 术说明的第一部分“频率和数据速率”中，这次我们将讨论“频率失真和编码”，这是一个更深入的话题。如果您还没有阅读“频率和数据速率”，我们建议您先参考一下。 这可能比上次有点困难，但它是对内容的简单总结，可以从连接器制造商的角度或业余爱好者的角度理解，并且涵盖了必要的范围。本书是为非专业人士编写的，专家可能不会感兴趣。尽管如此，如果只有少数人能够以新的视角来欣赏它，我会很高兴。

关于8b10b

编码为8b10b

比8b10b更高效

最近，“这20%的损失是浪费”，并且正在开发诸如64b66b, 64b67b和128b130b的编码。例如，64b66b是发送64位数据的编码 (效率约为97%)，数据长度为66位。与8b10b相比，这两种方法的“额外占用率”都要低得多。

为什么8b10b仍然有用“低频限制”

不过8b10b还是很有用的。原因之一是这种编码的副作用是“0 和 1”不会持续太长时间（最多 4 个）。正如我在“频率和数据速率”部分的“数据速率和频率③0和1持续一段时间以及低频成分的情况”中简要解释的那样，0和1持续越多=越不繁忙，频率成分越低。 “包括”。换句话说，8b10b 可以比简单的随机信号更快地切除低频范围，使得“通过传输线传输信号”变得非常温和。
然而，有些人可能会想，“我知道频率高时很难，但为什么频率低时最好不要呢？”，所以我想接下来谈谈，即“传输特性的频率失真。”我想移动它。

传输特性的频率失真和方波/方波

来自传输路径的频率失真

当电信号通过传输线路发送到另一侧时

① 尺寸变小
② 到达需要时间

出现两种现象。我认为这很容易理解，因为运输所有东西都需要时间和消耗能量。
①称为插入损耗，②称为传播延迟等。这两个特性的趋势根据频率而变化（图2）。

频率越高，衰减越大。换句话说，信号逐渐失去能量并变小。这是由导体的表皮效应，绝缘体的介电损耗以及称为反射的现象的影响引起的。这个领域是被称为“高频传输更难”的一个原因。另一方面，随着延迟时间变得更高频率，它变得“略微”更短，实际上它逐渐接近原始值。这主要是由表皮效应引起的导体内电感下降的现象引起的。这是信号从传输路径接收的频率失真。

信号波形如何变化?

因此，让我们看看方波/矩形波如何在传输路径上传播后受到影响 (图3) 。

我相信你们很多人都见过带有浅蓝色线条的波形，看起来像“锯齿波”，看起来像恐龙背上的突起。该波形是插入损耗和传播延迟综合影响的结果。如“频率和数据速率”部分的“数据速率和频率②方波/矩形波和谐波”中所述，方波/矩形波由基频和谐波的正弦波重叠而成。

首先，由于插入损耗，较高频率的谐波要小得多，因此基频的正弦波特征更强，波形更柔和=接近正弦波 (粉红色) 。

另一方面，由于传播延迟的特性，谐波向前推进，因此边缘像黄色波形一样有效，并且背面将具有成为肩部的特征。顺便说一下，基频和谐波之间的延迟之间的差异称为群组延迟=群组延迟。

结合这两种影响，最终的输出波形就像上面提到的浅蓝色一样“锯齿波”。

总结

“大小会变小，而且会延迟。”，但如果该程度相对于频率恒定，则所有分量均匀地变小并且延迟，因此“正方形保持正方形”它只会变小。这种失真波形的失真是由于传输特性与频率存在差异=失真而发生的现象。并且，这种奇怪的波形作为数字传输信号是相当麻烦的，“根据程度判断每个定时的0和1”。此外，我将在下一节讨论为什么0和1不会持续太多有利于通过传输路径进行传输。

“眼睛图案”，“0或1继续”和“判断阈值 (阈值) ”

什么是眼图?

正如您所知，有一种方法可以检查传输质量，称为“眼图”。这是在每个时间确定0或1的空间的可视化。随机或实际发送和接收的数字信号以位分隔的形式“叠加” (图4) 。

图5表示眼图和判断的余量。在这里睁开眼睛是健康数据传输的指南。那么，我来说明一下通过眼图看到的信号质量。

通过眼图观察的信号质量=纵向

首先，从垂直方向的“开放”。判断是0还是1,通过电压。根据接收方的性能，有一个“阈值”值=阈值/阈值电压用于此确定。由于判断在微妙的地方变得模棱两可，因此判断需要“保证金” (图5 (1) ) 。

接收的信号必须可靠地向上或向下确定为0或1 (图5 (2) )

通过眼图观察的信号质量=横向

虽然它是一个水平方向，但如果没有正确识别定时是否“现在判断为0或1的信号是什么时候的 (哪个) 信号”，则不会将其建立为信号。因此，为了避免混淆，需要在定时方向上变得模糊的部分中具有“不应用信号”和“比特变化不进入”的余量 (图5 (3) ) 。

因此，最好在信号的转折点急剧上升 (图5 (4) )，如前一节中所见的“锯齿波”之类的波形不仅仅是一个小方块我认为你会觉得它很容易引起“与前后位混淆的发生” (图5 (5) ) 。

如果0或1持续很长时间・・・・/ 8b10b对传输路径友好

接下来，我们最后将继续讨论“为什么通过传输线传输没有太多连续的 0 和 1 是有利的？”
图 6 显示了当随机信号通过具有上一节所述典型特性的传输线时会输出什么样的波形，以及将其转换为眼图时会发生什么。

我想让你感受到的是

① 由于某种原因波形出现上下波动。
② 这种波动在纵向和横向上都吞噬了判断余量。
③ 0 或 1 连续和重复时的行为是不同的。

这一点。

如“频率和数据速率”一节中的“数据速率和频率③当0或1持续一段时间且低频分量”一节中所述，当汽车繁忙行驶时，高频，相同的信号如果松动，主要成分将向低频侧移动。正如上一节所述，出现这种现象的原因是在典型的传输线中，信号输出随着频率的升高而降低。

虽然图像如图7所示，但是忙碌切换的信号被抑制并且相应地变小，而“低频=运动缓慢=如果它不是那么小”，所以当0或1继续时它逐渐变小我们将接近“原始输出值”。这实际上是一个问题，当试图再次忙碌时，运动受到限制，但当时的“起点”与简单的重复信号不同。这导致上下波动，导致垂直和水平“吃”判断边缘。当0或1持续的时间越长，这种现象就越明显，因此8b10b的编码持续时间不长，对“通过传输路径传输”非常友好。

现在，我想谈谈与这种频率失真相对应的均衡和预加重和衰减。

均衡和强化前&强化

关于均衡器

我在图8中绘制了均衡器的图像，但简而言之，它是“如果存在频率失真，则可以用与其相反的特性相近的东西进行修正。”。

基本上，它是一个高通滤波器，有无源电路类型（去除低范围）和有源电路类型（提高高范围/去除低范围）。这些特性使得能够传输普通 01 方波/矩形波信号由于“眼图被致盲”而无法传输的信号。有些使用预设模式，但也有一些设备，例如DFE（判决反馈）均衡器，根据实际情况在信号传输之间进行调整，并且与高速传输密不可分。

作为连接器制造商，我们应该关注这样一个事实：通过“服从频率”，我们可以从降低信号质量中获得帮助。例如，图9所示的两类连接器的插入损耗中，在12GHZ左右的频率上看蓝线时，出现了不明显的大下降，但又恢复了。在这方面，橙色线路连接器似乎可以使用到更高的频率，即使在均衡器的帮助下也是如此。

预加重和去加重

处理传输线中频率失真的另一种方法是预加重/去加重/去加重。我们给人的印象是，忙动的时候=频率高，但是频率越高，信号越小，这意味着你尝试移动的速度越快，你的动作就越被抑制=在改变的那一刻无法改变它们大致是同义词。预加重是当有运动时（即有变化时），我们在原始信号上添加过度的变化，使其突破，我们说，“当它被抑制时，它才有意义！” （图10）。

去加重基本上是同样的事情，但它的目的是通过去除不繁忙的区域来达到与预加重相同的效果，其中相同的电压继续存在。即使信号变得比原来小，眼图也会在信号恶化后张开，就像无源均衡器的情况一样。
如果您在脑海中将其与上一节中的图 7 一起想象，我想您会想，“哦，这似乎很有效。”
我第一次听到预加重这个词是在大约 20 年前，当时我在不同的行业工作。当时，作为一个业余爱好者，我的第一印象是，“与均衡相比，这是一种更粗糙的方法。”不过，这只是业余人士的意见，其实很有道理，效果也很大，现在被广泛采用。接下来我想谈谈PAM-4。

关于 PAM-4

如果您再次查看图 11，您会发现现在有三个阈值，而不是通常的阈值。正如您在前两节“眼图”、“连续 0 或 1”和“判断阈值（阈值）”中所读到的那样，确保垂直方式有足够的阈值余量非常重要。我想你可能会觉得这比平常要困难一些，因为它必须在三轮内完成。换句话说，本来应该关注的频率越来越低，但同时传输精度也变得更加困难。组成传输线的产品之间的频率失真和变化也是如此。即使频率低于正常信号传输的频率，也必须使其变化和不稳定性小得多。对于连接器来说，所需的性能与高速传输相同，但评估的“要点”略有不同。

最后，

我这次讨论的主题只是与高速传输相关的几个主题。例如，即使在 XXGbps 下使用相同的连接器，如果您能感觉到实际所需的内容和级别可能会因细节而略有不同，我会很高兴。
在IRISO，我们目前正在澄清我们自己的定义并发布代表推荐的数据速率，并在仔细研究客户如何使用它们的同时努力提出最佳产品。作为支持高速传输末端的连接器制造商，一不留神，我们很快就会被抛在后面。在带着紧张感进行日常学习的同时，我也很高兴能够在我的侧向支撑上支持最新的技术！

在这里您可以找到有关我们针对高速传输连接器的各种举措的信息。请看一下。

参考

我们将介绍我公司公布的典型推荐兼容数据速率。