串间串扰与其产生的原因
射频电路中,串扰的基本原理
射频电路中,串扰的基本原理1.引言1.1 概述射频电路中，串扰是一个常见且重要的问题，尤其在高频信号传输中更为突出。
串扰指的是在射频电路中，不同信号之间相互干扰、相互影响的现象。
在射频电路中，存在着多个信号线路，每条线路上都传输着特定频率的信号。
由于线路之间的物理接近或电磁场的交叠，信号之间会相互耦合，形成串扰。
这种耦合作用导致了信号之间的互相干扰，从而影响了射频电路的性能和可靠性。
串扰可以分为两种情况：带宽内串扰和带宽外串扰。
带宽内串扰指的是信号间频率相近，介于同一频段内的串扰；而带宽外串扰则是指信号间频率相差较大，介于不同频段内的串扰。
不同类型的串扰对射频电路的影响也有所不同。
带宽内串扰会导致信号变形、信噪比下降等问题，严重时甚至会导致通信不可靠。
而带宽外串扰则会引起频谱污染，干扰其他频段的正常通信。
为了抑制和减小串扰对射频电路的影响，人们提出了多种方法和技术。
例如，设计合理的电路布局和线路走向可以有效降低串扰的产生；合理选择线路材料和导线屏蔽等手段也能起到抑制串扰的作用。
此外，通过滤波器和隔离器等电路元件的使用，还可以对串扰信号进行滤除和分离，从而保证射频电路的正常工作。
本文将从串扰的定义和分类入手，深入探讨串扰的产生原理，并分析串扰对射频电路性能的影响。
同时，还将介绍一些串扰抑制的有效方法和技术，旨在帮助读者更好地理解和应对射频电路中的串扰问题。
文章结构的设计旨在清晰地呈现射频电路中串扰的基本原理。
本文将按照以下结构展开内容：1. 引言1.1 概述引言部分将简要介绍射频电路和串扰的概念，引起读者的兴趣，并说明射频电路中串扰问题的重要性和现实意义。
1.2 文章结构在本节，我们将详细介绍文章的结构，以帮助读者更好地理解和跟随文章的内容。
1.3 目的目的部分将明确本文的目标，即解释射频电路中串扰的基本原理，并提供一些串扰抑制方法的实用建议。
2. 正文2.1 串扰的定义和分类正文的第一部分将全面介绍串扰的概念，包括定义、分类和常见的串扰类型。
串扰
什么是串扰(crosstalk)?
串扰是两条信号线之间的耦合，信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。
容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。
PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。
减小信号线间的交叉干扰：
A点一个上升时间为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。
信号在AB线上的延迟时间是Td。
在D点，由于A点信号的向前传输，到达B点后的信号反射和AB线的延迟，Td时间以后会感应出一个宽度为Tr的页脉冲信号。
在C点，由于AB上信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在AB线上的延迟时间的两倍，即2Td的正脉冲信号。
这就是信号间的交叉干扰。
干扰信号的强度与C点信号的di/at有关，与线间距离有关。
当两信号线不是很长时，AB 上看到的实际是两个脉冲的迭加。
CMOS工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也很高，数字电路是迭加100~20 0mv噪声并不影响其工作。
若图中AB线是一模拟信号，这种干扰就变为不能容忍。
如印刷线路板为四层板，其中有一层是大面积的地，或双面板，信号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交叉干扰就会变小。
原因是，大面积的地减小了信号线的特性阻抗，信号在D
端的反射大为减小。
特性阻抗与信号线到地间的介质的介电常数的平方成反比，与介质厚度的自然对数成正比。
若AB线为一模拟信号，要避免数字电路信号线CD对AB的干扰，AB线下方要有大面积的地，AB线到CD线的距离要大于AB线与地距离的2~3倍。
可用局部屏蔽地，在有引结的一面引线左右两侧布以地线。
码间串扰的产生及消除
码间串扰的产生及消除姓名：郭耀华学号：120104030030 班级：通信工程1班一、什么是码间串扰所谓码间串扰，就是数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主要是信道）传输特性不理想，或者由于信道中加性噪声的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元中去，从而造成对邻近码元的干扰，我们将这种现象称为码间串扰。
1 0 1 1二、码间串扰如何产生直方脉冲的波形在时域内比较尖锐，因而在频域内占用的带宽是无限的。
如果让这个脉冲经过一个低通滤波器，即让它的频率变窄，那么它在时域内就一定会变宽。
因为脉冲是一个序列，这样相邻的脉冲间就会相互干扰。
信道总是带限的，带限信道对通过的的脉冲波形进行拓展。
当信道带宽远大于脉冲带宽时，脉冲的拓展很小，当信道带宽接近于信号的带宽时，拓展将会超过一个码元周期，造成信号脉冲的重叠，称为码间串扰。
三、码间串扰的分析数字基带信号的传输模型如图所示一般都认为码型变换的输入为双极性码{an}接着对{an}进行理想抽样，变成二进制冲击脉冲序列d(t)，然后送入发送滤波器以新城所需的波形，即：t0 Tb2Tb3Tb3Tb+ta1 a2a3 a4t1 1 1 0各码 元 波（图）码间串扰对误码的影响基带传输系统模型单极性 矩形脉冲双极性理想抽样二进制冲激序列信道信号形成器设发送滤波器传输函数为GT(w)，则基带传输系统的总传输特性为该系统对应的单位冲激相应为则在d(t)的作用下，接收滤波器输出信号y(t)可表示为nR(t)是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的窄带噪声。
抽要型号判决对y(t)进行抽样判决。
设对第k 个码元进行抽样判决，抽样判决时刻应在收到第k 个码元的最大值时刻，设此时刻kTs+t0(t0是信道和接收滤波器所造成的延迟)，把t=kTs+t0带入①第k 个码元本身产生的所需抽样值①②③②除第k 个码元以外的其他码元产生的不需要的串扰值，称为码间串扰。
③第k 个码元抽样判决时刻噪声的瞬时值，是一个随机变量，也影响第k 个码元的正确判决。
基带传输系统中码间串扰产生的原因
基带传输系统中码间串扰产生的原因引言：基带传输系统是一种将数字信号直接传输到传输介质上的通信系统。
在基带传输过程中，码间串扰是一种常见的干扰现象。
本文将探讨码间串扰产生的原因，并对其影响和解决方法进行分析。
一、码间串扰的定义和影响码间串扰是指在基带传输系统中，由于信号之间存在相互干扰，导致接收端无法正确解码的现象。
码间串扰会导致接收信号的错误和失真，影响通信系统的可靠性和性能。
二、码间串扰产生的原因1. 信号传输路径干扰：当多个信号在传输路径上同时存在时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。
例如，在同一传输介质上同时传输多个信号时，它们之间的相互作用会导致码间串扰。
2. 传输介质特性差异：不同传输介质对信号的传输特性有所差异，如传输速度、传输延迟等。
当多个信号同时传输在不同的介质上时，由于介质特性的差异，会产生码间串扰。
3. 邻近信号干扰：当多个信号在时间上或频率上非常接近时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。
例如，在频分多路复用系统中，多个信号被调制到不同的频率上进行传输，但相邻频率之间会产生串扰。
4. 信号功率差异：当多个信号的功率差异较大时，功率较大的信号会对功率较小的信号产生干扰，导致码间串扰。
这种干扰主要发生在采用非线性调制方式的系统中。
5. 时钟抖动：时钟抖动是指时钟信号的不稳定性，会导致码间串扰。
当时钟信号抖动较大时，信号传输的时序会出现偏差，从而引起码间串扰。
三、码间串扰的影响码间串扰会对基带传输系统的性能产生负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 误码率增加：码间串扰会导致接收信号的错误和失真，增加系统的误码率。
当误码率过高时，会影响通信系统的可靠性和传输质量。
2. 传输距离受限：码间串扰会限制基带传输系统的传输距离，使信号传输的距离受到限制。
这是因为码间串扰会随着传输距离的增加而增强，导致信号的质量下降。
3. 频带利用率下降：码间串扰会占用信号的频带资源，降低频带利用率。
这是因为码间串扰会使接收信号的频谱发生变化，增加了信号之间的重叠，从而降低了频带利用率。
码间串扰产生的原因
码间串扰产生的原因随着通信技术的发展，网络已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
在日常生活中，我们经常使用网络进行信息的传递，而网络传输的信息往往需要进行编码和解码。
然而，由于种种原因，网络传输过程中可能会出现码间串扰的问题，导致信息传输出现错误。
那么，究竟是什么原因导致了码间串扰的出现呢？本文将对此进行详细的探讨。
一、码间串扰的定义和表现首先，我们需要了解什么是码间串扰。
在数字通信中，码间串扰是指相邻码元之间的干扰，导致接收端无法正确识别码元，从而出现误码。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于不同信号之间的干扰。
在数字通信中，码间串扰往往表现为信号波形的畸变，使得接收端无法正确解码，从而导致误码率的升高。
二、码间串扰的原因码间串扰的出现可能有多种原因，其中一些主要原因如下：1. 信号传输距离过长在信号传输过程中，信号会受到各种干扰，例如衰减、散射等。
当信号传输距离过长时，信号的强度会逐渐减弱，从而使得信号受到的干扰变得更加明显。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于其他信号的干扰，从而导致码间串扰的出现。
2. 信号带宽过窄信号的带宽是指信号中包含的频率范围。
当信号的带宽过窄时，信号的频谱会出现很多高频分量，从而使得信号更加容易受到干扰。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于其他信号的干扰，从而导致码间串扰的出现。
3. 信号码元间隔过小在数字通信中，码元是指信号中的基本单位，通常由一组二进制位表示。
当码元间隔过小时，信号波形中的码元会相互干扰，从而导致码间串扰的出现。
此时，即使接收端能够正确识别码元，也可能无法正确解码，从而导致误码率的升高。
4. 信号功率过大或过小在数字通信中，信号功率是指信号中包含的能量。
当信号功率过大或过小时，信号会更容易受到干扰，从而导致码间串扰的出现。
例如，当信号功率过大时，信号可能会引起相邻信号的干扰；而当信号功率过小时，信号可能会被其他信号的干扰所掩盖，从而无法正确识别。
串扰机理详解
串扰机理详解串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰。
这种干扰是由于两条信号线间的耦合，即信号线之间互感和互容耦合引起的。
容性耦合（当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与信号电路之间就存在容性（电场）耦合，这时干扰电压线电容耦合到信号电路，形成干扰源）引发耦合电流，而感性耦合（当干扰源是以电流形式出现的，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰）则产生耦合电压。
由于自身的逻辑电平发生变化，对其他信号产生影响的信号线称为“攻击线”（Aggressor），即干扰线。
受到影响而导致自身逻辑电平发生异常的信号连线我们称为“牺牲线”（Victim），即被干扰线。
串扰噪声从干扰对象上通过交叉耦合到被干扰对象上，表现为在一根信号线上有信号通过时，在PCB板上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号。
图5-1中如果位于A点的驱动源称为干扰源（Aggressor），则位于D点的接收器称为被干扰对象（Victim），A、B之间的线网称为干扰源网络，C、D之间的线网称为被干扰对象网络；反之，如果位于C点的驱动源称为干扰源，则位于B点的接收器称为被干扰对象，C、D之间的线网称为干扰源网络，A、B之间的线网称为被干扰对象网络。
图5-1 串扰中的干扰源与被干扰对象当干扰源状态变化时，会在被干扰对象上产生一串扰脉冲，在高速系统中，这种现象很普遍。
例如，当干扰源的信号有上升沿跳变（从0到1），而被干扰源保持为0电平，通过两者之间的交叉耦合电容，在被干扰源上就会产生一个短时的脉冲干扰，如图5-2.a所示。
类似的，在干扰源上有一个上升沿跳变（从0到1），而在被干扰源上有一个下降沿跳变（从1到0），由于交叉耦合的影响，在被干扰源上就会产生时延，如图5-2.b所示。
图5-2 a)短时脉冲干扰 b)时延通常，依赖于干扰源和被干扰源上信号的跳变，被干扰线上产生四种类型的影响：正的短时脉冲，负的短时脉冲，上升时延，下降时延，如图5-3所示。
基带传输系统中码间串扰产生的原因
基带传输系统中码间串扰产生的原因
码间串扰是基带传输系统中常见的干扰现象之一，指的是传输线路中
的码元互相干扰导致接收端无法正确识别和恢复传输的信号。
码间串扰的
产生原因可以分为信号间干扰、电磁辐射和传输线路特性三个方面。
首先，信号间干扰是导致码间串扰的主要原因之一、在基带传输系统中，多个信号同时传输会产生信号间的相互影响。
这种干扰主要包括交叉
耦合和非线性失真。
交叉耦合是指在传输线路的多个信号通道之间由于线
路电容、电感等导致的相互干扰。
非线性失真是指信号在传输过程中由于
传输线路或设备的非线性特性而引起的失真现象，使得传输的信号产生扩
展和变形，从而影响其他信号的传输。
最后，传输线路特性也会影响码间串扰的产生。
传输线路的电阻、电容、电感等特性会直接影响传输线路中信号的传输质量。
传输线路的阻抗
不匹配、传输线路的电磁屏蔽性较差、传输线路长度不匹配等因素都会导
致传输信号的反射、衰减等问题，从而产生码间串扰。
总结起来，码间串扰的产生是一个复杂的过程，包括信号间干扰、电
磁辐射和传输线路特性等多个因素共同作用。
为了减小码间串扰的影响，
可以采取一系列的技术措施，如增加传输线路的阻抗匹配、提高传输线路
的电磁屏蔽性能、减少信号间的交叉耦合、增加传输线路的衰减等。
此外，还可以使用编码技术、调制技术等来提高信号的抗干扰能力，从而减小码
间串扰的影响。
光通信系统中的信号串扰与消除方法
光通信系统中的信号串扰与消除方法光通信系统作为现代通信领域的重要组成部分，通过光信号的传输实现高速、大容量的信息传输。
然而，在光通信系统中，信号串扰问题一直存在，并且会对系统的性能和稳定性产生不利影响。
本文将探讨光通信系统中的信号串扰问题以及常见的消除方法。
1. 信号串扰问题的原因信号串扰在光通信系统中是由于光信号的特性以及光纤的非线性效应等因素所引起的。
光信号在光纤中传输时，受到不同纤芯、不同模式之间的相互作用，导致信号的失真和干扰。
主要原因包括：1.1 多径效应当光信号经过光纤传输时，会经历多个路径，导致信号的多次反射和干涉，从而产生干扰效应。
多径效应会使信号的强度分布不均匀，造成串扰。
1.2 光纤色散光纤中的色散效应会导致信号的波形失真，进而造成串扰。
色散会使信号的不同频率分量传播速度不同，造成不同频率的信号符号相互干扰。
1.3 光纤非线性效应光纤的非线性效应主要包括自相位调制（SPM）、互相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等。
这些非线性效应会使得信号的相位和幅度产生变化，引起信号的串扰。
2. 信号串扰的影响信号串扰会对光通信系统的性能产生重要影响，包括：2.1 误码率增加由于信号的串扰，接收端的信号质量下降，导致误码率的增加。
高误码率会降低数据传输的可靠性和效率。
2.2 系统容量减小信号串扰会限制光纤中传输的信号频率和功率范围，进而降低光通信系统的传输容量和距离。
2.3 系统性能不稳定信号串扰会导致光通信系统的性能不稳定，影响系统的长期稳定性和可靠性。
3. 信号串扰的消除方法为了解决光通信系统中的信号串扰问题，采取了多种消除方法。
以下是一些常见的消除方法：3.1 无串扰光纤设计通过优化光纤结构和材料，设计出具有低串扰特性的光纤。
例如，使用多模光纤代替单模光纤可以降低多径效应，采用抗色散光纤可以抑制色散效应。
3.2 信号调制优化通过采用合适的调制方式和参数，可以减小信号的串扰效应。
例如，选择合适的调制格式，优化调制深度和偏置等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通信原理第三次讨论课
串间串扰与其产生的原因
制作人：
目录
一、数字基带传输系统 (3)
二、基带传输系统的码间串扰 (3)
三、无码间串扰的基带传输特性 (5)
1、奈奎斯特(Nyquist)定理（奈奎斯特第一准则） (6)
2、理想低通滤波器基带传输的特征参量 (6)
一、数字基带传输系统
如图所示一个典型的数字基带信号传输系统模型。
图中：
基带码型编码电路的输出是携带着基带传输的典型码型信息的δ脉冲或窄脉冲序列}
{
a，我们仅仅关注取值：0、1或±1；
n
发送滤波器又叫信道信号形成网络，它限制发送信号频带，同时将{n a转换为适合信道传输的基带波形；
}
信道可以是电缆等狭义信道也可以是带调制器的广义信道，信道中的窄带高斯噪声会给传输波形造成随机畸变；
接收滤波器的作用是滤除混在接收信号中的带外噪声和由信道引入的噪声，对失真波形进行尽可能的补偿（均衡）；
抽样判决器是一个识别电路，它把接收滤波器输出的信号波形)(t
y放大、限幅、整形后再加以识别，进一步提高信噪比；
码型译码将抽样判决器送出的信号还原成原始信码。
二、基带传输系统的码间串扰
数字通信的主要质量指标是传输速率和误码率，二者之间密切相关、互相影响。
当信道一定时，传输速率越高，误码率越大。
如果传输速率一定，那么误码率就成为数字信号传输中最主要的性能指标。
从数字基带信号传输的物理过程看，误码是由接收机抽样判决器错误判决所致，而造成
误判的主要原因是码间串扰和信道噪声。
1.定义：由于系统传输特性不良或加性噪声的影响，使信号波形发生畸变，造成收端判决上的困难，因而造成误码，这种现象称为码间串扰。
2．现象：脉冲会被展宽，甚至重迭（串扰）到邻近时隙中去成为干扰。
图(a)示出了}{n a 序列中的单个“1”码，经过发送滤波器后，变成正的升余弦波形见图(b)，此波形经信道传输产生了延迟和失真如图(c)所示，我们看到这个“1”码的拖尾延伸到了下一码元时隙内，并且抽样判决时刻也应向后推移至波形出现最高峰处（设为1t ）。
假如传输的一组码元是1110、采用双极性码、经发送滤波器后变为升余弦波形如图(a)所示。
经过信道后产生码间串扰，前3个“1”码的拖尾相继侵入到第4个“0”码的时隙中，如图(b)
1
2
Ts Ts )
(t s '
t
Ts Ts 2Ts
30
Ts Ts 2Ts
3t
1
t 4
a 1
a 2
a 3a 1
1
1
1
3t Ts +)
(t s ')
(t s
三、无码间串扰的基带传输特性
一个好的基带传输系统，应该在传输有用信号的同时能尽量抑制码间串扰和噪声。
为便于讨论，先忽略信道噪声，同时把基带传输系统模型作一简化，如图所示。
图中)(G )(C )(G )(H R T ωωω=ω，为发送滤波器、信道、接收滤波器之总和，是整个系统的基带传输特性。
如果无码间串扰，系统的冲激响应满足： ⎩
⎨
⎧==为其它整数，，
k k kT h s 001)(
即抽样时刻（0=k 点）除当前码元有抽样值之外，其它各抽样点上的取值均应为0。
根据频谱分析，可以写出
⎰∞∞
-=
ωωπωd e H kT h s
kT j s )(21)( 满足此式的ω(H )就是能实现无码间串扰的基带传输函数。
四、无码间串扰的理想低通滤波器
最简单的无码间串扰的基带传输函数是理想低通滤波器的传输特性
⎪⎩
⎪⎨⎧>≤=-s s
t j Ke H πωπωωω，，0)(0
式中K 为常数代表带内衰减。
波形如图所示。
0s
T 3s
T 2s
T )
t (h 't '
0s T 4s
T 3s T 2s T )
(t h 't '
可以看到在t '轴上，抽样函数出现最大值的时间仍在坐标原点。
如果传输一个脉冲串，那么在0'=t 有最大抽样值的这个码元在其它码元抽样时刻s kT （k=0,±1,±2 …）为0，如图所示，说明它对其相邻码元的抽样值无干扰。
这就是说，对于带宽为)(21
22Hz T T W B s
s N ===πππ 的理想低
通滤波器只要输入数据以N s
B B T R 21
==
波特的速率传输，，那么接收信号在
各抽样点上就无码间串扰。
反之，数据若以高于N B 2波特的速率传输，则码间串扰不可避免。
这是抽样值无失真条件，又叫奈奎斯特(Nyquist)第一准则。
1、奈奎斯特(Nyquist)定理（奈奎斯特第一准则）
当基带传输系统具有理想低通滤波器特性时，以截至频率两倍的速率传输数字信号，使其能消除码间串扰。
N
s B T R 1
2f c =
= 2、理想低通滤波器基带传输的特征参量
（1）奈奎斯特带宽 )(2
221
22Hz R f T T W B B s s s N ====
=πππ （2）奈奎斯特速率 π
ωc s s N B f T B R ===
=1
2
（3）奈奎斯特间隔 N
B s B R T 21
1=
=
（4）无码间串扰的理想低通系统的频带利用率 )(2Hz Bd B R N B ==η。