高速信号仿真中的FFE均衡技术

引言

高速信号仿真中的均衡技术按照发射端和接收端来看可以分为如下图中的几种类型。

上期的文章中我们讲述了高速信号仿真中的DFE均衡，这一期我们就一起来看看FFE均衡技术。

FFE均衡的原理

定义与原理

前馈均衡器（FFE）是一种用于信号处理的线性均衡技术，类似于有限脉冲响应（FIR）滤波器。它通过放大或衰减信号的特定频率成分来补偿信号在传输过程中的衰减。FFE 电路通过均衡器抽头调整滤波器系数，以增强或减弱信号的高频成分。抽头的数量决定了滤波器的复杂性和补偿通道损伤的能力。

FFE主要用于补偿信号在传输过程中受到的衰减、色散和串扰等损耗。然而，尽管FFE在这些方面表现出色，它在改善码间干扰（ISI）方面的效果并不显著。

理论上，FFE可以部署在发送端、接收端或两者结合使用。然而，在实际设计中，由于延迟元件是模拟器件，整个运算在模拟域中进行，这会导致较大的误差。如果在数字域中实现，A/D 转换的成本会更高。此外，如果将FFE放置在接收端，功耗会增加，并且会出现抖动放大的问题，特别是在信道损耗严重的情况下。

因此，综合考虑各种因素，通常在发送端设计 FFE，但为了控制复杂性和功耗，抽头数通常较少，一般不超过4个。这种设计权衡了成本、性能和实现的复杂性，确保了在实际应用中的有效性和可靠性。

相比其它均衡技术，我们用一张表来展示FFE与其它均衡技术的不同之处：

SIDesigner 仿真案例分析

接下来，我们来搭建一个仿真高速数字链路眼图分析的拓扑，在仿真过程中，我们会在发送端设计FFE，并将与没有使用FFE均衡的结果进行对比，来体现FFE的作用。

使用巨霖 SIDesigner 软件搭建拓扑：

其中参数设置：

FFE均衡参数设置如下（Pre or post cursor，taps为对应的阶数，optimized为自适应）

仿真结果：

其中上图为没有打开均衡生成的眼图，下图为打开FFE后的眼图，可以明显看到两者的区别，下面眼图的眼高和眼宽都要大于未开均衡的情况。