一、眼图的知识回顾

首先来看一幅眼图，找找这个眼图的一些问题？

结合我们在通信原理中学过的关于眼图的知识，数字基带系统在理论上可以设计出无码间干扰的传输函数，但是在实际系统实现中，由于信道特性不一定能够完全掌握，而且信道特性可能会随着时间发生变化，加上滤波器实现不理想等因素，实际系统中总是存在着一定的码间干扰。在码间干扰和噪声同时存在的条件下，基带系统的性能会发生恶化。在这种情况下，通常采用眼图来定性的评估系统存在的码间干扰和噪声大小，并利用眼图作为系统部件调整的依据。

所谓的眼图就是把示波器Y轴接到基带系统接受滤波器的输出端，调整示波器的水平扫描周期，使其与接收信号的码元周期同步，由于示波器的余晖作用，各个码元的波形会重叠在一起，示波器的屏幕上就会显示出眼图。

对于数字信号，其高电平与低电平的变化可以有多种序列组合。以3个bit为例，可以有000-111共8中组合，在时域上将足够多的上述序列按某一个基准点对齐，然后将其波形叠加起来，就形成了眼图。如下图。对于测试仪器而言，首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号，然后按照时钟基准来叠加出眼图，最终予以显示。

从眼图上下的张开度、眼图迹线的粗细和清晰度上可以观察出码间干扰和噪声影响的大小。眼图张开度大，迹线细而清晰，即“大眼睛，单眼皮”，表明基带系统码间干扰和噪声小，系统信息传输可靠性高。

信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致，也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。

由于多次信号的叠加，眼图的信号线变粗，出现模糊(Blur)的现象。所以眼图也反映了信号的噪声和抖动：在纵轴电压轴上，体现为电压的噪声(Voltage Noise)；在横轴时间轴上，体现为时域的抖动(Jitter)。如下图示。

二、信号的均衡

再回到我们开始的问题

上图中，红色箭头代表眼高和眼宽，黑色箭头加在一起代表了TJ(Total Jitter).

1. 眼高和信号幅度的峰峰值差距过大——信号高频和低频的幅度差导致。
2. 眼皮很厚——Jitter过大导致。
3. 眼图偏斜——链路对信号高频部分的损耗较低频部分大导致的。

在高速信号传输中，由于趋肤效应和介质损耗，信号链路对高频信号的衰减大于对低频信号的衰减，这就导致了高速信号中高频和低频之间巨大的幅度差，如下图所示传输线路表现出来的是一个低通特性，反应在眼图上就是减小了眼高，并增大了Jitter。

趋肤效应：交变电流(alternating electric current, AC)通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。

介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗叫介质损耗。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角叫做介质损耗角，该角的正切值称为介质损耗因素。

为了在接收终端能得到比较好的波形，就需要对受损的信号进行补偿，常用的补偿技术有：预加重、去加重和均衡。发送端：预加重或去加重；接收端：有源连续时间线性均衡器(CTLE,Continuous Time Linear Equalizer)，前馈均衡器(FFE,Feed-Forward Equalizer) ，判决反馈均衡器(DFE,Decision Feedback Equalizer)

去加重和预加重的目的都是尽量平衡高频分量和低频分量，减少传输链路对高频分量衰减大于低频分量对最终结果的影响。

1、预加重(Pre-emphasis)

前面已经介绍过了，信号传输线表现出来的是低通滤波特性，传输过程中信号的高频成分衰减大，低频成分衰减少。预加重技术的思想就是在传输线的始端增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减。我们知道，信号频率的高低主要是由信号电平变化的速度决定的，所以信号的高频分量主要出现在信号的上升沿和下降沿处，预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿处的幅度。如下图所示。

2、去加重(De-emphasis)

去加重技术的思想跟预加重技术有点类似，只是实现方法有点不同，去加重是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，其他地方信号减弱。如下图所示。

去加重补偿后的信号摆渡比预加重补偿后的信号摆幅小，眼图高度低，功耗小，EMC辐射小。

3、 均衡器

前面介绍的预加重和去加重能很好的补偿信号在传输过程中的损耗，改善信号质量，但是预加重和去加重技术也存在一些缺陷，比如当线路上存在串扰时，预加重和去加重会将高频串扰分量放大，增大串扰的危害。为了弥补预加重和去加重技术的缺陷，后来就出现了均衡技术。

跟预加重和去加重不同，均衡技术在信号的接收端使用，它的特性相当于一个高通滤波器。其原理如下：

均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而有更好的失真补偿性能。