對數(shù)字信號的影響--數(shù)字工程師要掌握的射頻知識連載（二）

真正的傳輸通道如PCB、電纜、背板、連接器等的帶寬都是有限的，這就會把原始信號里的高頻成分銷弱或完全濾掉，高頻成分丟失后在波形上的表現(xiàn)就是信號的邊沿變緩、信號上出現(xiàn)過沖或者震蕩等。

另外，根據(jù)法拉第定律，變化的信號跳變會在導體內(nèi)產(chǎn)生渦流以抵消電流的變化。電流的變化速率越快（對數(shù)字信號來說相當于信號的上升或下降時間越短），導體內(nèi)的渦流越強烈。當數(shù)據(jù)速率達到約1Gb/s以上時，導體內(nèi)信號的電流和感應的電流基本完全抵消，凈電流僅被限制在導體的表面上流動，這就是趨膚效應。趨膚效應會增大損耗并改變電路阻抗，阻抗的改變會改變信號的各次諧波的相位關系，從而造成信號的失真。

除此以外，最常用來制造電路板的FR-4介質(zhì)是玻璃纖維編織成的，其均勻性和對稱性都比較差，同時FR-4材料的介電常數(shù)還和信號頻率有關，所以信號中不同頻率分量的傳輸速度也不一樣。傳輸速度的不同會進一步改變信號中各個諧波成分的相位關系，從而使信號更加惡化。

因此，當高速的數(shù)字信號在PCB上傳輸時，信號的高頻分量由于損耗會被銷弱，各個不同的頻率成分會以不同的速度傳輸并在接收端再疊加在一起，同時又有一部分能量在阻抗不連續(xù)點如過孔、連接器或線寬變化的地方產(chǎn)生多次反射，這些效應的組合都會嚴重改變波形的形狀。要對這么復雜的問題進行分析是一個很大的挑戰(zhàn)。

值得注意的一點是，信號的幅度衰減、上升/下降時間的改變、傳輸時延的改變等很多因素都和頻率分量有關，不同頻率分量受到的影響是不一樣的。而對數(shù)字信號來說，其頻率分量又和信號中傳輸?shù)臄?shù)字符號有關（比如0101的碼流和0011的碼流所代表的頻率分量就不一樣），所以不同的數(shù)字碼流在傳輸中受到的影響都不一樣，這就是碼間干擾ISI（inter-symbol interference ISI）。