本文要點

在 PCB、集成電路和線纜組件中，最常被提及的串擾現象是接收端器件觀測到的遠端串擾。

帶阻濾波器與帶通濾波器作用相反：它們能濾除特定頻率范圍內的干擾信號。

帶阻濾波器的傳遞函數可通過計算得出，也可以使用 SPICE 仿真器獲得。

還記得那些需要插到墻面上的老式電話機嗎？在電話系統數字化之前，通電話時偶爾能聽到其他人交談的微弱回聲。這種雜音是因電話線纜中不同導線間的信號混合在一起而產生的，更專業的名詞是“串擾”，資深電子設計師對此應當并不陌生。

當 layout 工程師討論串擾時，通常不會刻意區分不同類型的串擾。實際上，串擾分為兩種類型，且任何系統中的串擾都可能由兩種原因引起。這兩種串擾類型分別是近端串擾和遠端串擾，它們都會在不同的互連信號之間產生不良干擾。

本文將深入探究近端串擾與遠端串擾的差異，了解其產生原理及其與信號交互之間的相互作用。

不同類型串擾的比較

近端串擾和遠端串擾都源于驅動信號將部分能量耦合到鄰近的互連線中，無論是在印刷電路板（PCB）、電纜，還是集成電路（IC）中。串擾都是負面的，因為我們希望互連線路僅傳輸來自驅動組件的能量。一般而言，串擾無法被完全消除，只能將其強度降低至無法測量的水平。

要理解這類串擾現象，我們必須考慮測量串擾的位置以及串擾的傳播方向。

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近端和遠端串擾對比

近端串擾和遠端串擾是根據測量位置的不同而分開定義的：在干擾源互聯的驅動端附近測量到的串擾為近端串擾，干擾源互聯的接收端附近的串擾則為遠端串擾。

當信號傳輸時，串擾信號會從干擾源互連耦合到受干擾互連，而能夠測量到串擾的具體位置取決于耦合機制及信號擺幅方向（上升沿與下降沿）。

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前向串擾與后向串擾

由于近端串擾是在受干擾互連的驅動端測量的，因此常被稱為后向串擾。這是因為串擾信號必須沿著受干擾互連“逆向”傳播（即朝驅動端方向，與干擾信號行進的方向相反）。同理適用于前向串擾（遠端串擾）——該信號需正向傳輸至接收端才能被檢測到。

受干擾互連上的串擾示例，分別在上升沿和下降沿產生后向與前向串擾。

前向串擾與后向串擾并非是特定的串擾類型，這兩個術語僅指代信號在互連上傳播的方向。后向串擾也可能表現為遠端串擾，具體取決于信號跳變方向及干擾/受干擾互連的相對走向。

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互感與互容

所有串擾均通過感性耦合（寄生互感）或容性耦合（寄生互容）產生。感性串擾僅在干擾信號電平跳變時產生，因此高速信號會引發更強的串擾。容性串擾是由兩條互連之間電位差變化所引發的。在描述互連的電路模型中，互感與互容用于描述干擾與受干擾互連之間的耦合效應。

在此橫截面圖中，可以觀察到兩條走線之間的寄生效應如何產生互容與互感，進而導致走線間噪聲以串擾形式傳播。

上圖展示了如何在物理布局中抑制或消除串擾——我們需要解決受干擾與干擾互連之間的寄生耦合問題。在物理布局中降低串擾的方法包括：

在受干擾與干擾走線之間設置屏蔽結構，例如增加接地覆銅或過孔隔離帶。

增大受干擾與干擾互連之間的間距。

通過加寬線寬或縮短與參考平面的距離來降低回路電感。

其他類型的串擾

除了近端與遠端串擾，電信領域還有許多其他類型串擾。需注意，這些不同類型的串擾并無特殊耦合機制，干擾線路與受擾互連之間的噪聲耦合始終通過電感或電容方式產生。和 PCB、集成電路或線纜組件中一樣，串擾也可表現為前向串擾或后向串擾。以下是電信行業中常用于描述串擾的其他術語：

外來串擾（AXT）：該術語特指非屏蔽雙絞線（UTP）中雙絞線之間的串擾現象，但也可用于描述 PCB 中的串擾。外來串擾是指不屬于同一線束的電纜之間產生的串擾。

近端串擾功率總和或遠端串擾功率總和：這些術語指代所有串擾信號的總和功率。

功率和等效電平串擾（PS-ELFEXT）：該串擾等于 PS-FEXT 與 PS-NEXT 之和。

在這些術語中，只有“外來串擾”描述了涉及串擾的特殊情況。在 PCB 上，這種現象沒有走線間串擾那么常見，且可能因多種原因不易被察覺。首先，電纜可能包含接地導線，這會在走線與其他電纜之間形成一定的隔離。其次，PCB 中的線纜通常遠離可能引發串擾的走線，因此任何串擾都會非常微弱。最后，數字 PCB 中的信號電平往往過低，無論線纜位置如何，都無法產生強烈的串擾信號。

唯一的例外可能出現在極高頻率場景下，例如承載大功率的無線/射頻系統。此類系統中，頻率足夠高且線纜組件內的功率可能足以對鄰近走線產生嚴重串擾。采用特殊線纜或連接器組件的射頻系統通常需借助3D 場求解器進行仿真，以準確量化串擾并判定其何時會超出允許限值。