CTLE均衡器的使用问题

2023-12-04

CTLE是一种高速数字通信中很常见的均衡器,有别于其他常用的FFE和DFE等数字滤波器,它是一种模拟滤波器,一般通过传递函数的方式表征,以USB3.1 Gen2的公式举例,在其峰值增益、第一极点和第二极点均为定值的前提下,幅频响应曲线将通过改变直流增益进行调整,换言之,其调整策略为:在低频时衰减为常数,然后随着频率升高慢慢衰减变小,过了峰值增益点之后(即奈奎斯特频率点,Gen2的速率为10Gbps,其奈奎斯特频点为5GHz),衰减又开始慢慢变大(即滤除无用的较高次谐波),因此,当Adc=0dB时,CTLE据衡器近似为“低通”滤波器,当Adc越变越小时,CTLE均衡器更近似为“带通”滤波器。

为更为客观地观察上述信号处理过程,在ADS中建立了一组由两侧微带线、中间换层孔和带状线级联的传输信道,其插入损耗的结果显示,在5GHz时,存在多大-9.2dB的损耗,导致眼图效果不佳,因此,借助CTLE均衡器进行眼图质量的改善。

分别在接收端设置不同的CTLE值,Adc分别选取0、2、4、6dB。

Adc=0dB时,由于只对奈奎斯特频段进行了部分增强,眼高和眼宽得到正向改善,同时,由于更高频段的衰减增大,前后沿的时间略有增加,抖动也随之变小;

Adc=-2dB时,由于低频段的衰减在增大,相对应的抖动改善效果则更为明显,与此同时,前后沿时间反而变小,这种情况极有可能得益于Adc滚降导致均衡器通带变得不再平坦,开始出现“纹波”,更多的高频分量开始被接收;

Adc=-4dB时,随着Adc滚降,被接收到的高频分量增加,但这一过程中,前后沿得到进一步改善,并开始好于均衡处理之前,主要原因可能是通带平坦度的加剧改变,使得补偿增益被放大,但同步造成了噪声拾取能力的增强(这点被眼宽、眼高和抖动值的变化所表明,相较于-2dB时,均出现反向增长);

Adc=-6dB,这种叠加放大的效果愈发显现,眼图质量被不断劣化。

通过上述实际结果的对比观察,可以发现,不能无止尽地对高频部分进行“补偿”,因为随着Adc的滚降,在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围,这个范围变得非线性时,可能会引入更多的“纹波”,因此,在相对增强高频成分增益的同时,也会同步增强除这个通带外频段的高频噪声接收能力,此时,信道中存在的高频串扰及抖动的影响将不能被排除,并且有可能会被整体放大,从而使得改善效果适得其反,这点,也许与其更为类似“带通”滤波器的特性有关吧!

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