CN112019237A - 一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线路串扰校准技术领域，提供一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置及方法，系统包括近端串扰补偿电路和远端串扰补偿电路，所述远端串扰补偿电路包括由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备发出的传输信号进行串扰校准；所述远端串扰补偿电路包括同样由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备待接收的传输信号进行串扰校准，从而实现通过简单的补偿网络电路实现传输线路的串扰校准，准确度高而且无需有源网络，系统功耗小。
Description
技术领域
本发明属于线路串扰校准技术领域，尤其涉及一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置及方法。
背景技术
任何一对线网之间都会存在串扰，在串扰作用下，有害信号从一个线网传递到相邻线网，与相邻线网原有信号叠加，导致信号失真，严重情况下会引发误码和误触发等诸多问题。边缘场是引起串扰的根本原因，串扰的大小与线网之间的容性耦合和感性耦合程度直接相关，如果能使线网之间的距离足够远，就可以有效避免它们边缘场的交叠，从而降低耦合程度，减小串扰影响。尽管这种低互连密度设计可以有效抑制串扰，但也往往伴随着设计成本的提高，因此，如何在不增大信号线网间距情况下降低串扰，一直是串扰问题的研究重点。
根据串扰噪声产生位置的不同，可以将串扰分为近端串扰(Near-end crosstalk，NEXT)和远端串扰(Far-end cross talk，FEXT)，从容性耦合和感性耦合角度对两种串扰进行分析，其大小可由如下的关系式表示：
其中，Vb和Va分别是串扰噪声电压和第一攻击线上的信号电压，CmL、LmL代表线网之间的单位长度耦合电容与耦合电感，CL与LL代表第一攻击线单位长度电容与电感，Len指耦合长度，RT为第一攻击线上的信号上升边，v为信号传播速度。基于上述表达式，除了增加线网之间的距离，还可以抑制NEXT的方法只能是将受害线返回平面更加靠近信号路径以增大CL与LL，抑制FEXT的方法相对较多，比如可以减小耦合长度，拉长信号上升边等。但无论哪种方法，受实际电路布局空间限制以及复杂电路系统的影响，都难以充分实施，起到的抑制作用有限，为此，有研究学者提出了串扰有源校准方案，针对NEXT，首先需要提传输线电磁参数，计算NEXT值，然后采样第一攻击线电压信号，通过傅里叶变换等复杂操作最终获取近端串扰噪声电压，最后将此电压反相作为反串扰电压，注入受害线端口以校准NEXT噪声；针对FEXT，同样需要首先提取传输线电磁参数，然后计算线网之间的远端串扰传递函数H，进一步设计传递函数为-H的消除电路，将此电路放置在第一攻击线与受害线之间，实现对FEXT噪声的校准。
但是这种串扰有源校准方案存在如下缺陷：
(1)提取传输线电磁参数是通过对传输线结构建模仿真实现的，仿真数据与实际电路数据不可能完全相同，难免存在差异，因此获取的电磁参数准确度有限，这将直接影响最终补偿效果；
(2)使用有源消除方法不仅增加了系统功耗，而且采样和补偿电路的加入不利于系统的小型化设计；
(3)整个补偿过程需要大量计算，设计比较复杂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置，旨在解决现有技术中串扰有源校准方案补偿效果较差，需要消耗大量计算，而且增加系统功耗的问题。
本发明所提供的技术方案是：一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置，包括近端串扰补偿电路和远端串扰补偿电路，其中：
所述远端串扰补偿电路包括由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备发出的传输信号进行串扰校准；
所述远端串扰补偿电路包括同样由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备待接收的传输信号进行串扰校准。
作为一种改进的方案，所述远端串扰补偿电路包括作为电子设备信号传输线的第一受害线以及以所述第一受害线为基准选取的第二受害线和第一攻击线；
其中，所述第一受害线和第二受害线分布在所述第一攻击线的两侧，且第一受害线、第二受害线与所述第一攻击线的距离相同；
所述第一受害线两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器上。
作为一种改进的方案，在所述远端串扰补偿电路中，所述第三信号发射端TX3不发射信号，所述第一信号发射端TX1和第二信号发射端TX2发射信号；
所述第一攻击线在所述第一受害线和第二受害线上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UFEXT；
所述第一受害线的第一接收端RX1输出的信号经过校准以及所述第一减法运算器的运算得到第一受害线的输出信号为衰减后的原有信号U1’。
作为一种改进的方案，所述近端串扰补偿电路包括作为电子设备信号传输线的第三受害线以及以所述第三受害线为基准选取的第四受害线和第二攻击线；
其中，所述第三受害线和第四受害线分布在所述第二攻击线的两侧，且第三受害线、第四受害线与所述第二攻击线的距离相同；
所述第三受害线两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器上。
作为一种改进的方案，在所述近端串扰补偿电路中，所述第六信号发射端TX6不发射信号，所述第四信号发射端TX4和第五信号发射端TX5发射信号，其中所述第四信号发射端TX4发射的信号与第五信号发射端TX5发射的信号方向相反；
所述第二攻击线在所述第三受害线和第四受害线上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UNEXT；
所述第三受害线的第一接收端RX3输出的信号经过校准以及所述第二减法运算器的运算得到第三受害线的输出信号为衰减后的原有信号U3’。
本发明的另一目的在于提供一种基于基于电子设备的传输线串扰的校准装置的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，所述方法包括下述步骤：
控制在所述第一受害线和第一攻击线上形成发射信号，在所述第二受害线上空置；
在信号传输过程中，通过第一信号发射端TX1发射的信号经过所述第一受害线衰减，得到信号U1’；
通过第二信号发射端TX2发射的信号在所述第一攻击线传输过程中对所述第一受害线和第二受害线产生串扰，分别得到FEXT噪声UFEXT，此时，第一接收端RX1接收到的信号为U1’+UFEXT，第三接收端RX3接收到的信号为UFEXT；
通过将第三接收端RX3的信号汇集到第一减法运算器上，得到第一受害线的输出信号为衰减后的原有信号U1’，即：U1’+UFEXT-UFEXT＝U1’。
作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第一受害线，并以第一受害线为基准，选取第二受害线和第一攻击线；
其中，所述第一受害线和第二受害线分布在所述第一攻击线的两侧，且第一受害线、第二受害线与所述第一攻击线的距离相同；
第一受害线两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器上。
本发明的另一目的在于提供一种基于基于电子设备的传输线串扰的校准装置的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
控制在所述第三受害线和第二攻击线上形成发射信号，在所述第四受害线上空置；
在信号传输过程中，通过第四信号发射端TX4发射的信号经过所述第三受害线衰减，得到信号U3’；
通过第五信号发射端TX5发射的信号在所述第二攻击线传输过程中对所述第三受害线和第四受害线产生串扰，分别得到NEXT噪声UNEXT，此时，第四接收端RX4接收到的信号为U3’+UNEXT，第六接收端RX6接收到的信号为UNEXT；
通过将第六接收端RX6的信号汇集到第二减法运算器上，得到第三受害线的输出信号为衰减后的原有信号U3’，即：U3’+UNEXT-UNEXT＝U3’。
作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第三受害线，并以第三受害线为基准，选取第四受害线和第二攻击线；
其中，所述第三受害线和第四受害线分布在所述第二攻击线的两侧，且第三受害线、第四受害线与所述第二攻击线的距离相同；
所述第三受害线两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器上。
在本发明实施例中，基于电子设备的传输线串扰的校准装置包括近端串扰补偿电路和远端串扰补偿电路，所述远端串扰补偿电路包括由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备发出的传输信号进行串扰校准；所述远端串扰补偿电路包括同样由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备待接收的传输信号进行串扰校准，从而实现通过简单的补偿网络电路实现传输线路的串扰校准，准确度高而且无需有源网络，系统功耗小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明提供的基于电子设备的传输线串扰的校准装置的示意图；
图2是本发明实施例一提供的基于电子设备的传输线串扰的校准方法的实现流程图；
图3是本发明实施例二提供的基于电子设备的传输线串扰的校准方法的实现流程图；
其中，1-第一受害线，2-第一攻击线，3-第二受害线，4-第三受害线，5-第二攻击线，6-第四受害线，7-第一减法运算器，8-第二减法运算器，9-近端串扰补偿电路，10-远端串扰补偿电路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的、技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明提供的基于电子设备的传输线串扰的校准装置的示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
基于电子设备的传输线串扰的校准装置包括近端串扰补偿电路9和远端串扰补偿电路10，其中：
所述远端串扰补偿电路10包括由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备发出的传输信号进行串扰校准；
所述远端串扰补偿电路9包括同样由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备待接收的传输信号进行串扰校准。
在本发明实施例中，如图1所示，远端串扰补偿电路10包括作为电子设备信号传输线的第一受害线1以及以所述第一受害线1为基准选取的第二受害线3和第一攻击线2；
其中，所述第一受害线1和第二受害线3分布在所述第一攻击线2的两侧，且第一受害线1、第二受害线3与所述第一攻击线2的距离相同；
所述第一受害线1两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线2的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线3的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器7上。
在该实施例中，在所述远端串扰补偿电路10中，所述第三信号发射端TX3不发射信号，所述第一信号发射端TX1和第二信号发射端TX2发射信号；
所述第一攻击线2在所述第一受害线1和第二受害线3上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UFEXT；
所述第一受害线1的第一接收端RX1输出的信号经过校准以及所述第一减法运算器7的运算得到第一受害线1的输出信号为衰减后的原有信号U1'。
结合图1所示，近端串扰补偿电路9包括作为电子设备信号传输线的第三受害线4以及以所述第三受害线4为基准选取的第四受害线6和第二攻击线5；
其中，所述第三受害线4和第四受害线6分布在所述第二攻击线5的两侧，且第三受害线4、第四受害线6与所述第二攻击线5的距离相同；
所述第三受害线4两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线5的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线6的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器8上。
在该实施例中，在所述近端串扰补偿电路9中，所述第六信号发射端TX6不发射信号，所述第四信号发射端TX4和第五信号发射端TX5发射信号，其中所述第四信号发射端TX4发射的信号与第五信号发射端TX5发射的信号方向相反；
所述第二攻击线5在所述第三受害线4和第四受害线6上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UNEXT；
所述第三受害线4的第一接收端RX3输出的信号经过校准以及所述第二减法运算器8的运算得到第三受害线4的输出信号为衰减后的原有信号U3'。
为了便于说明，下述分别给出上述图2和图3对应的补偿网络的具体实现。
图2示出了本发明实施例一提供的基于电子设备的传输线串扰的校准方法的实现流程图，其具体包括下述步骤：
在步骤S101中，控制在所述第一受害线1和第一攻击线2上形成发射信号，在所述第二受害线3上空置；
在步骤S102中，在信号传输过程中，通过第一信号发射端TX1发射的信号经过所述第一受害线1衰减，得到信号U1'；
在步骤S103中，通过第二信号发射端TX2发射的信号在所述第一攻击线2传输过程中对所述第一受害线1和第二受害线3产生串扰，分别得到FEXT噪声UFEXT，此时，第一接收端RX1接收到的信号为U1'+UFEXT，第三接收端RX3接收到的信号为UFEXT；
在步骤S104中，通过将第三接收端RX3的信号汇集到第一减法运算器7上，得到第一受害线1的输出信号为衰减后的原有信号U1'，即：U1'+UFEXT-UFEXT＝U1'。
在该实施例中，在执行上述步骤S101之前还需要执行下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第一受害线1，并以第一受害线1为基准，选取第二受害线3和第一攻击线2；
其中，所述第一受害线1和第二受害线3分布在所述第一攻击线2的两侧，且第一受害线1、第二受害线3与所述第一攻击线2的距离相同；
第一受害线1两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线2的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线3的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器7上。
图3示出了本发明实施例二提供的基于电子设备的传输线串扰的校准方法的实现流程图，其具体包括下述步骤：
在步骤S201中，控制在所述第三受害线4和第二攻击线5上形成发射信号，在所述第四受害线6上空置；
在步骤S202中，在信号传输过程中，通过第四信号发射端TX4发射的信号经过所述第三受害线4衰减，得到信号U3'；
在步骤S203中，通过第五信号发射端TX5发射的信号在所述第二攻击线5传输过程中对所述第三受害线4和第四受害线6产生串扰，分别得到FEXT噪声UNEXT，此时，第四接收端RX4接收到的信号为U3'+UNEXT，第六接收端RX6接收到的信号为UNEXT；
在步骤S204中，通过将第六接收端RX6的信号汇集到第二减法运算器8上，得到第三受害线4的输出信号为衰减后的原有信号U3'，即：U3'+UNEXT-UNEXT＝U3'。
在该实施例中，在执行上述步骤S201之前还包括下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第三受害线4，并以第三受害线4为基准，选取第四受害线6和第二攻击线5；
其中，所述第三受害线4和第四受害线6分布在所述第二攻击线5的两侧，且第三受害线4、第四受害线6与所述第二攻击线5的距离相同；
所述第三受害线4两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线5的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线6的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器8上。
在本发明实施例中，相较现有的串扰校准方法，用简单的参考电路取代了复杂的传输线电磁参数计算，在不添加补偿电路或者采样电路的情况下，通过端口信号相减的简单操作就可以实现传输线串扰的校准，且准确度更高，无需添加有源网络，系统功耗更小，结构更简单。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种基于电子设备的传输线串扰的校准装置，其特征在于，包括近端串扰补偿电路和远端串扰补偿电路，其中：
所述远端串扰补偿电路包括由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备发出的传输信号进行串扰校准；
所述远端串扰补偿电路包括同样由三条传输线组成的补偿网络，用于对电子设备待接收的传输信号进行串扰校准。
2.根据权利要求1所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置，其特征在于，所述远端串扰补偿电路包括作为电子设备信号传输线的第一受害线以及以所述第一受害线为基准选取的第二受害线和第一攻击线；
其中，所述第一受害线和第二受害线分布在所述第一攻击线的两侧，且第一受害线、第二受害线与所述第一攻击线的距离相同；
所述第一受害线两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器上。
3.根据权利要求2所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置，其特征在于，在所述远端串扰补偿电路中，所述第三信号发射端TX3不发射信号，所述第一信号发射端TX1和第二信号发射端TX2发射信号；
所述第一攻击线在所述第一受害线和第二受害线上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UFEXT；
所述第一受害线的第一接收端RX1输出的信号经过校准以及所述第一减法运算器的运算得到第一受害线的输出信号为衰减后的原有信号U1’。
4.根据权利要求1所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置，其特征在于，所述近端串扰补偿电路包括作为电子设备信号传输线的第三受害线以及以所述第三受害线为基准选取的第四受害线和第二攻击线；
其中，所述第三受害线和第四受害线分布在所述第二攻击线的两侧，且第三受害线、第四受害线与所述第二攻击线的距离相同；
所述第三受害线两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器上。
5.根据权利要求4所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置，其特征在于，在所述近端串扰补偿电路中，所述第六信号发射端TX6不发射信号，所述第四信号发射端TX4和第五信号发射端TX5发射信号，其中所述第四信号发射端TX4发射的信号与第五信号发射端TX5发射的信号方向相反；
所述第二攻击线在所述第三受害线和第四受害线上产生的串扰噪声信号相同，均为FEXT噪声UNEXT；
所述第三受害线的第一接收端RX3输出的信号经过校准以及所述第二减法运算器的运算得到第三受害线的输出信号为衰减后的原有信号U3’。
6.一种基于权利要求1所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
控制在所述第一受害线和第一攻击线上形成发射信号，在所述第二受害线上空置；
在信号传输过程中，通过第一信号发射端TX1发射的信号经过所述第一受害线衰减，得到信号U1’；
通过第二信号发射端TX2发射的信号在所述第一攻击线传输过程中对所述第一受害线和第二受害线产生串扰，分别得到FEXT噪声UFEXT，此时，第一接收端RX1接收到的信号为U1’+UFEXT，第三接收端RX3接收到的信号为UFEXT；
通过将第三接收端RX3的信号汇集到第一减法运算器上，得到第一受害线的输出信号为衰减后的原有信号U1’，即：U1’+UFEXT-UFEXT＝U1’。
7.根据权利要求6所述的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第一受害线，并以第一受害线为基准，选取第二受害线和第一攻击线；
其中，所述第一受害线和第二受害线分布在所述第一攻击线的两侧，且第一受害线、第二受害线与所述第一攻击线的距离相同；
第一受害线两端分别设有第一信号发射端TX1和第一信号接收端RX1，所述第一攻击线的两端分别设有第二信号发射端TX2和第二信号接收端RX2，所述第二受害线的两端分别设有第三信号发射端TX3和第三信号接收端RX3；
所述第三信号接收端RX3的信号线引出至所述第一信号接收端RX1的信号线上的第一减法运算器上。
8.一种基于权利要求1所述的基于电子设备的传输线串扰的校准装置的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
控制在所述第三受害线和第二攻击线上形成发射信号，在所述第四受害线上空置；
在信号传输过程中，通过第四信号发射端TX4发射的信号经过所述第三受害线衰减，得到信号U3’；
通过第五信号发射端TX5发射的信号在所述第二攻击线传输过程中对所述第三受害线和第四受害线产生串扰，分别得到FEXT噪声UNEXT，此时，第四接收端RX4接收到的信号为U3’+UFEXT，第六接收端RX6接收到的信号为UNEXT；
通过将第六接收端RX6的信号汇集到第二减法运算器上，得到第三受害线的输出信号为衰减后的原有信号U3’，即：U3’+UNEXT-UNEXT＝U3’。
9.根据权利要求8所述的基于电子设备的传输线串扰的校准方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：
选取电子设备信号传输线作为第三受害线，并以第三受害线为基准，选取第四受害线和第二攻击线；
其中，所述第三受害线和第四受害线分布在所述第二攻击线的两侧，且第三受害线、第四受害线与所述第二攻击线的距离相同；
所述第三受害线两端分别设有第四信号接收端RX4和第四信号发射端TX4和，所述第二攻击线的两端分别设有第五信号发射端TX5和第五信号接收端RX5，所述第四受害线的两端分别设有第六信号接收端RX6和第六信号发射端TX6；
所述第六信号接收端RX6的信号线引出至所述第四信号接收端RX4的信号线上的第二减法运算器上。
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