信號的傳輸

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

信號編碼

常見的信號編碼方式NRZ和PAM4。

不歸零編碼（NRZ：Non-Return-to-Zero ）是一種二進制的訊號代碼，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)來表現(xiàn)。采用NRZ編碼的信號，就是使用高、低兩種信號電平來表示傳輸信息的數(shù)字邏輯信號。

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個不同的信號電平來進行信號傳輸。

PAM4 的調(diào)制方式采用一定的規(guī)則將邏輯信號“0”，“1”，“2”和“3”，用四個不同的電平來進行信號傳輸。需要注意的是PAM4 信號的每個符號周期包含了兩個比特的邏輯信息，比如用邏輯信號“0”來代表邏輯信號“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，隨著信號速率越來越高，使用PAM4就能實現(xiàn)信號速率的翻倍，但PAM4對噪聲更加敏感，需要更嚴格的鏈路管控。

寫到這里，想起比特率和波特率，這里不做展開。

傳輸介質(zhì)

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

對于傳輸線的理解，不同時期各有不同。最開始認為：傳輸線是任意兩條一定長度的導(dǎo)線，一條是用于信號傳輸，一條用于信號返回；后來對傳輸線的理解：將能量以電磁場的方式從一個地方傳到另一個地方的一對導(dǎo)體。

傳輸線解決的是能量傳輸問題，而不單單是信號。

傳輸方式

信號的傳輸方式主要有以下三種：

基帶傳輸：將基帶信號直接在信道上傳輸。基帶信號可以是數(shù)字信號，也可以是模擬信號?；鶐盘栆话銥橹绷鞒煞只驇渍缀掌澋皖l成分，因為信號傳輸?shù)乃p效應(yīng)，如果需要長距離傳輸，可以增加中繼器等放大信號。

頻帶傳輸：將基帶信號轉(zhuǎn)換為模擬信號進行傳輸。頻帶傳輸需要一個調(diào)制解調(diào)的過程。

寬帶傳輸：將信道分成多個子信道，分別傳送音視頻和數(shù)字信號。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。

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

換個維度來理解，信號在傳輸線傳輸是因為電子移動產(chǎn)生的壓差，有了壓差就產(chǎn)生了電場，有了電場就產(chǎn)生了磁場，然后相互作用，這就是所謂的“電生磁，磁生電”。信號是以電磁場的形式移動，電場和磁場是需要時間建立的。電場和磁場是一直存在的，電磁場可以產(chǎn)生電流，所以電流是電磁場存在的一種結(jié)果或者說是信號傳輸?shù)耐庠诒憩F(xiàn)方式。

還有個理解方式，當(dāng)信號在傳輸線上或空間中從一個地方移動到另一個地方時，信號不是瞬時到達某一個地點的，信號的跳變是需要時間的，也就是上升或者下降時間。

影響信號動態(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，即使這個電容很小，在高頻下，也會影響信號的傳輸延遲。

為了更直觀地說明信號的動態(tài)傳輸，搭建相關(guān)的電路進行仿真，電路圖和波形見下圖：

以2ns的時間點為例，在V1處的電壓是1V，在V2處的電壓是0.203V，而在V3處和V4處，此時信號還沒到達，沒有電場和磁場的建立。

還有一點，在V2處雖然有信號到達，但是電場的建立需要時間，或者說信號在上升過程中，所以電壓值只有0.203V。