信號(hào)的傳輸

信號(hào)傳輸是指將含有相關(guān)信息的信號(hào)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩说倪^(guò)程。信號(hào)傳輸?shù)幕驹戆ㄐ盘?hào)編碼、調(diào)制、傳輸介質(zhì)和解調(diào)等步驟。

信號(hào)編碼

常見(jiàn)的信號(hào)編碼方式NRZ和PAM4。

不歸零編碼（NRZ：Non-Return-to-Zero ）是一種二進(jìn)制的訊號(hào)代碼，在這種傳輸方式中，1 和 0 都分別由不同的電子顯著狀態(tài)來(lái)表現(xiàn)。采用NRZ編碼的信號(hào)，就是使用高、低兩種信號(hào)電平來(lái)表示傳輸信息的數(shù)字邏輯信號(hào)。

四電平脈沖幅度調(diào)制（PAM4：4-Level Pulse Amplitude Modulation）是一種調(diào)制技術(shù)，采用4個(gè)不同的信號(hào)電平來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸。

PAM4 的調(diào)制方式采用一定的規(guī)則將邏輯信號(hào)“0”，“1”，“2”和“3”，用四個(gè)不同的電平來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸。需要注意的是PAM4 信號(hào)的每個(gè)符號(hào)周期包含了兩個(gè)比特的邏輯信息，比如用邏輯信號(hào)“0”來(lái)代表邏輯信號(hào)“00”，“1”代表“01”，“2”代表“10”，“3”代表“11”。

以前產(chǎn)品的速率不高，使用NRZ就能滿足要求，隨著信號(hào)速率越來(lái)越高，使用PAM4就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)速率的翻倍，但PAM4對(duì)噪聲更加敏感，需要更嚴(yán)格的鏈路管控。

寫(xiě)到這里，想起比特率和波特率，這里不做展開(kāi)。

傳輸介質(zhì)

信號(hào)傳輸使用的傳輸介質(zhì)常見(jiàn)的就是傳輸線，傳輸線是一種物理結(jié)構(gòu)，比如常見(jiàn)的微帶線和帶狀線，需要關(guān)注影響傳輸速度的PP，綠油等。

對(duì)于傳輸線的理解，不同時(shí)期各有不同。最開(kāi)始認(rèn)為：傳輸線是任意兩條一定長(zhǎng)度的導(dǎo)線，一條是用于信號(hào)傳輸，一條用于信號(hào)返回；后來(lái)對(duì)傳輸線的理解：將能量以電磁場(chǎng)的方式從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方的一對(duì)導(dǎo)體。

傳輸線解決的是能量傳輸問(wèn)題，而不單單是信號(hào)。

傳輸方式

信號(hào)的傳輸方式主要有以下三種：

基帶傳輸：將基帶信號(hào)直接在信道上傳輸?；鶐盘?hào)可以是數(shù)字信號(hào)，也可以是模擬信號(hào)?；鶐盘?hào)一般為直流成分或幾兆赫茲低頻成分，因?yàn)樾盘?hào)傳輸?shù)乃p效應(yīng)，如果需要長(zhǎng)距離傳輸，可以增加中繼器等放大信號(hào)。

頻帶傳輸：將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸。頻帶傳輸需要一個(gè)調(diào)制解調(diào)的過(guò)程。

寬帶傳輸：將信道分成多個(gè)子信道，分別傳送音視頻和數(shù)字信號(hào)。寬帶傳輸采用多路復(fù)用技術(shù)方式，這種方式的傳輸介質(zhì)具有較寬的頻帶寬度，通常在300~400MHz左右。

信號(hào)在傳輸線傳輸方式更多是動(dòng)態(tài)傳輸，所謂的動(dòng)態(tài)傳輸是指信號(hào)在傳輸過(guò)程中隨時(shí)間變化的特性。這種特性主要受到信號(hào)傳輸介質(zhì)的影響，包括傳輸介質(zhì)的頻率響應(yīng)、時(shí)域響應(yīng)、幅頻特性等因素。

換個(gè)維度來(lái)理解，信號(hào)在傳輸線傳輸是因?yàn)殡娮右苿?dòng)產(chǎn)生的壓差，有了壓差就產(chǎn)生了電場(chǎng)，有了電場(chǎng)就產(chǎn)生了磁場(chǎng)，然后相互作用，這就是所謂的“電生磁，磁生電”。信號(hào)是以電磁場(chǎng)的形式移動(dòng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是需要時(shí)間建立的。電場(chǎng)和磁場(chǎng)是一直存在的，電磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流，所以電流是電磁場(chǎng)存在的一種結(jié)果或者說(shuō)是信號(hào)傳輸?shù)耐庠诒憩F(xiàn)方式。

還有個(gè)理解方式，當(dāng)信號(hào)在傳輸線上或空間中從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方時(shí)，信號(hào)不是瞬時(shí)到達(dá)某一個(gè)地點(diǎn)的，信號(hào)的跳變是需要時(shí)間的，也就是上升或者下降時(shí)間。

影響信號(hào)動(dòng)態(tài)傳輸?shù)脑蚓褪?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E8%B7%AF/">電路中的電容，即使這個(gè)電容很小，在高頻下，也會(huì)影響信號(hào)的傳輸延遲。

為了更直觀地說(shuō)明信號(hào)的動(dòng)態(tài)傳輸，搭建相關(guān)的電路進(jìn)行仿真，電路圖和波形見(jiàn)下圖：

以2ns的時(shí)間點(diǎn)為例，在V1處的電壓是1V，在V2處的電壓是0.203V，而在V3處和V4處，此時(shí)信號(hào)還沒(méi)到達(dá)，沒(méi)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)的建立。

還有一點(diǎn)，在V2處雖然有信號(hào)到達(dá)，但是電場(chǎng)的建立需要時(shí)間，或者說(shuō)信號(hào)在上升過(guò)程中，所以電壓值只有0.203V。