有效回波损耗到底是什么？

跳跃的开发板

在本文的第1部分中，我们看到当传输速率超过约30Gbaud时，特别是对众所周知的对噪声敏感的PAM4(4电平脉冲幅度调制)信号来说，S参数掩模要求(图1)无法保证“serdes、信道、serdes”之间能够实现互操作。有很多案例都表明，即使某个信道达不到模板要求，但在有均衡的系统中却能很好工作。特别是，判决反馈均衡(DFE)可以对其所持续单位时间间隔(UI)数目内所发生反射的影响进行均衡。也就是说，如果DFE有Nb个抽头，那么它可以均衡Nb个UI期间的反射。

图1：用于典型PAM4 28Gbaud应用的(a)Sdd22或RL(f)，和(b)Sdd21或IL(f)掩模。图片由Ransom的笔记提供。

最终性能问题必须要根据误差率来定义，对于PAM4系统，误差率即误码率(SER)。Samtec公司的杰出工程师Rich Mellitz提出了有效回波损耗(ERL)的概念，它将回波损耗与均衡结合到了一个可追溯到SER的品质因数中。

与信道工作裕量(COM)一样，ERL是在对发送信号质量做了特定假设的情况下从信道的脉冲响应所导出。有了ERL，现在就可以考虑脉冲响应的反射。

可以想象脉冲是一长串NRZ 0(或PAM4 S0)，然后是一个1(或PAM4 S3)，然后又是另一长串0(或PAM4 S0)。脉冲响应是信道传输脉冲所获得的波形。反射脉冲响应包括由所发脉冲引起的所有反射的组合。它可以使用入射脉冲(PTDR)而不是通常的阶跃电压，从TDR(时域反射计)计算得出。其结果就是反射波形PTDR(t)。PTDR(t)也可以从信道的S参数计算得出。

REFF(t)，即“有效反射波形”，可通过施加时间选通乘以加权函数，从PTDR(t)计算得出(图2)。时间选通功能很简单：在信号传输之前为零，之后为一。加权函数有两个：一个用于消除DFE的Nb个UI范围内的反射，另一个用于解释插入损耗如何抑制反射。两个加权函数仅在Nb个UI期间发生作用。

图2：顶部是PTDR(t)；中间是REFF(t)；底部是时间选通和加权函数。图片由Samtec公司提供。

在N个UI期间对REFF(t)进行每个UI M次采样，可得到总计有NM个样本的REFF(n，m)。

为了计算反射对SER的影响，可以对REFF(n，m)与伪随机四进制序列(PRQS)，即PAM4版本的PRBS波形进行卷积。其结果对由反射引起的垂直闭眼给出了概率密度函数(PDF)。ERL计算中所用每个UI中的M个样本取的是最坏情况。

与计算COM的方式相类似，ERL由信号幅度与由反射引起的闭眼量（相对于所规定的SER而定义）之比所给出。所规定的SER称为检测器误差率(DER0)。通常DER0=1E-6(图3)。

图3：相对于某个SER所定义的信号幅度和眼图闭合之描画。图片由罗德与施瓦茨公司提供。

诸如ERL＞3dB的要求相对于S参数掩模要求的优点是ERL包含均衡效果，而S参数掩模则没有。(但愿)ERL为信道——包括发送器和接收器封装，以及信号通路上的任何潜在阻抗不匹配（更能够反映均衡系统的信道性能）——提供了一个品质因数。

重要的是要注意，因为ERL是一个类似信噪比的参数，所以ERL的值越大，反射量就越小！