信号的传输

信号传输是指将含有相关信息的信号从发送端传输到接收端的过程。信号传输的基本原理包括信号编码、调制、传输介质和解调等步骤。

信号编码

常见的信号编码方式NRZ和PAM4。

不归零编码（NRZ：Non-Return-to-Zero ）是一种二进制的讯号代码，在这种传输方式中，1 和 0 都分别由不同的电子显著状态来表现。采用NRZ编码的信号，就是使用高、低两种信号电平来表示传输信息的数字逻辑信号。

四电平脉冲幅度调制（PAM4：4-Level Pulse Amplitude Modulation）是一种调制技术，采用4个不同的信号电平来进行信号传输。

PAM4 的调制方式采用一定的规则将逻辑信号“0”，“1”，“2”和“3”，用四个不同的电平来进行信号传输。需要注意的是PAM4 信号的每个符号周期包含了两个比特的逻辑信息，比如用逻辑信号“0”来代表逻辑信号“00”，“1”代表“01”，“2”代表“10”，“3”代表“11”。

以前产品的速率不高，使用NRZ就能满足要求，随着信号速率越来越高，使用PAM4就能实现信号速率的翻倍，但PAM4对噪声更加敏感，需要更严格的链路管控。

写到这里，想起比特率和波特率，这里不做展开。

传输介质

信号传输使用的传输介质常见的就是传输线，传输线是一种物理结构，比如常见的微带线和带状线，需要关注影响传输速度的PP，绿油等。

对于传输线的理解，不同时期各有不同。最开始认为：传输线是任意两条一定长度的导线，一条是用于信号传输，一条用于信号返回；后来对传输线的理解：将能量以电磁场的方式从一个地方传到另一个地方的一对导体。

传输线解决的是能量传输问题，而不单单是信号。

传输方式

信号的传输方式主要有以下三种：

基带传输：将基带信号直接在信道上传输。基带信号可以是数字信号，也可以是模拟信号。基带信号一般为直流成分或几兆赫兹低频成分，因为信号传输的衰减效应，如果需要长距离传输，可以增加中继器等放大信号。

频带传输：将基带信号转换为模拟信号进行传输。频带传输需要一个调制解调的过程。

宽带传输：将信道分成多个子信道，分别传送音视频和数字信号。宽带传输采用多路复用技术方式，这种方式的传输介质具有较宽的频带宽度，通常在300~400MHz左右。

信号在传输线传输方式更多是动态传输，所谓的动态传输是指信号在传输过程中随时间变化的特性。这种特性主要受到信号传输介质的影响，包括传输介质的频率响应、时域响应、幅频特性等因素。

换个维度来理解，信号在传输线传输是因为电子移动产生的压差，有了压差就产生了电场，有了电场就产生了磁场，然后相互作用，这就是所谓的“电生磁，磁生电”。信号是以电磁场的形式移动，电场和磁场是需要时间建立的。电场和磁场是一直存在的，电磁场可以产生电流，所以电流是电磁场存在的一种结果或者说是信号传输的外在表现方式。

还有个理解方式，当信号在传输线上或空间中从一个地方移动到另一个地方时，信号不是瞬时到达某一个地点的，信号的跳变是需要时间的，也就是上升或者下降时间。

影响信号动态传输的原因就是电路中的电容，即使这个电容很小，在高频下，也会影响信号的传输延迟。

为了更直观地说明信号的动态传输，搭建相关的电路进行仿真，电路图和波形见下图：

以2ns的时间点为例，在V1处的电压是1V，在V2处的电压是0.203V，而在V3处和V4处，此时信号还没到达，没有电场和磁场的建立。

还有一点，在V2处虽然有信号到达，但是电场的建立需要时间，或者说信号在上升过程中，所以电压值只有0.203V。