1.3.6 接收均衡技术

1.接收均衡技术简介

随着线路传输速率的不断提高，传输过程中信号的损失变得越来越严重，产生码间干扰和信号衰减，为了降低高速信号传输中因传输线损耗而造成的数据丢失，提高传输系统的性能，减小误码率，除了在发送端采用发送预加重技术外，在接收端一般采用接收均衡技术，如图1-28所示。接收均衡器通过在接收端放大信号中的高频组分，低频组分基本保持不变，来补偿由于传输线的损耗而对信号造成的衰减。

图1-28 接收均衡的应用场景

传输线的损耗函数如同“低通滤波器”一样，因此接收均衡电路要实现信号的恢复就必须实现与之相反的频率特性，即具有放大功能的高通滤波器，如图1-29所示。均衡器的频率特性正好与传输通道中高频分量比低频分量衰减快的频率特性相反，表现为频率低衰减快，频率高衰减慢，用这一相反的特性来实现均衡，使得传输通道呈现出相对平坦的频率响应，从而改善接收信号的眼图性能，因此均衡技术称为开眼（Eye Opening）技术，如图1-30所示。经过均衡电路的信号与原始传输信号几乎一致，保证了信号的传输质量。

图1-29 接收均衡器频率特性

图1-30 接收均衡技术的开眼效果图

接收均衡技术是通信系统中一项重要技术，通过在接收端补偿高频传输信号在传输线上的衰减，降低误码率，广泛应用于当前的高速数据传输接口。为了适应不同信道传输的特性，均衡电路一般设计成可编程结构。发送预加重技术往往会导致预加重后波形在叠加上反射波形后变得很难控制；而线性均衡技术虽然会同时提高噪声的增益，但目前的布线均能保证线路上有较高的信噪比，基本可以克服均衡技术的缺点，因此建议在实际应用中尽量先使用接收均衡技术，在均衡技术无法补偿的情况下，再采用预加重技术。

2.接收均衡技术的实现方法

均衡器电路分为无源均衡器和有源均衡器。无源均衡器是无源电路，其频率响应可以补偿传输衰减，因而可以将无源均衡器看作一个滤波器，将传输线所使用的各个频率通过，而将传输线没有使用的其他频率滤除，使得整体的频率响应变平坦。无源的 RLC网络均衡是一种低成本的均衡技术，其设计原理是侧重在某种程度上衰减信号的低频分量，来补偿由于通道损耗而衰减的高频分量，使得整个信号的衰减较为一致，无源 RLC网络均衡的组合很多，广泛使用的主要有 4元件的 RC均衡器和 6元件的 RLC均衡器，如图1-31所示。其中，（a）为 RC均衡器，（b）为桥接 H型 RLC均衡器。无源均衡器比较容易实现，并且工作频率可以在很宽的范围内。但由于无源器件对工艺、环境温度等因素较敏感，使得无源均衡器的应用范围受限。

图1-31 RC均衡器和 RLC均衡器的结构图

根据调节系数方式的不同，有源均衡器分为手动调节均衡器和自适应有源均衡器。手动调节均衡器有一个简单的控制参数用于设置高增益或低增益，比较适合于不变系统中，如芯片到芯片，ATCA 机箱的背板系统，以及固定长度电缆的系统。自适应均衡器的实现要复杂得多，采用递归算法估计信道特性，不断随信道特性的变化连续地改变均衡器参数来调整滤波器参数，补偿信道特性失真，故自适应均衡器是以闭环形式实现的。自适应横向均衡器如图1-32所示，带噪声的信号通过横向滤波器输出后与作为参考信号的延时输入信号进行比较，输出的误差信号对某种自适应算法进行控制，从而实现对自适应滤波器抽头系数的调整。

图1-32 自适应横向均衡器示意图