信號串擾（Crosstalk）是指在信號傳輸過程中，一條信號線上的信號對相鄰信號線產生的干擾，這種干擾是由于電磁場耦合或直接電容、電感耦合引起的。根據耦合類型和位置的不同，信號串擾主要分為以下幾類：

1.近端串擾（Near-End Crosstalk, NEXT）：發生在信號源端附近，一條信號線上的信號變化導致相鄰信號線上感應出的干擾。

2. 遠端串擾（Far-End Crosstalk, FEXT）：串擾信號在傳輸線的遠端接收端表現出來，即一條信號線上的信號變化在另一條信號線的遠端檢測到的干擾。

3. 地彈（Ground Bounce）：由于多條信號線同時切換時，公共地線的阻抗導致地線電壓變化，進而影響所有信號線。

度娘哪里能搜到不少算crosstalk的工具，通常它們只計算近端串擾（NEXT），沒有計算遠端串擾（FEXT），因為近端串擾NEXT是串擾的主要成分，本質上，串擾的產生是由于電信號在通過傳輸線時，產生的電場線穿過了相鄰的傳輸線，而導致相鄰的傳輸線上也產生了電信號，如上圖所示，用網分測試的時候，差分 S 參數 Sdd31 表示近端串擾，Sdd41 表示遠端串擾。Sdd31 定義為端口3(受害網絡信號輸入端)感應電壓相對于端口1(入侵網絡信號輸入端)入射電壓的增益比，而 Sdd41 定義為端口4(受害網絡信號輸出端)感應電壓相對于端口1(入侵網絡信號輸入端)入射電壓的增益比.

NEXT和FEXT的波形如【下圖示】：紅色波形，是NEXT，藍色波形是FEXT.

NEXT近端串擾(Near End Cross-Talk)：串擾(NEXT/FEXT)會改變鄰近線對中的傳輸信號波形，干擾鄰近線對的正常傳輸，導致誤碼率上升甚至完全不能聯網，串擾強度跟絞接率直接相關，絞接率越大，抵消干擾能力越強，串擾越小.平行線絞接率為零，串擾最大，當線間距很近，且并行走線距離很長的微帶線的時候，只算NEXT會跟實際情況有差異，因為Stripline在遠端由互容和互感產生的FEXT方向相反，大小一致，可以被抵消，而微帶線則不能夠完全被抵消，且互感產生的FEXT會隨著線長而累加，因此走線越長，互感帶來的FEXT越大，在ATE load board上，走線一般比較長，為了避免FEXT，在保證間距的同時，盡量不要平行走線.

好了，我們大概知道串音是個什么了，我們來一起看看它是怎么算的.

因為互容、互感，都是在驅動信號發生變化時（上升沿或下降沿）對Victim線產生影響的，所以我們首先要知道Victim線上，也就是crosstalk信號的上升沿的時間，以及這個上升沿的Spatial Extent是超過了還是小于傳輸線的耦合長度。當耦合的長度，放不下這個上升沿的時候，那么Crosstalk的幅度，會與傳輸線的長度成正比。當傳輸線的長度大于，Spatial Extent的時候，Crosstalk的幅度會達到一個固定值，如下圖所示：

串音產生原理﹕

串音干擾可以從電容電感藕合角度去理解,也可以從差分信號和共 模信號分量角度去理解.

藕合角度描述：

當動態線上有信號通過時,在信號的上升延區域(即電壓電流變化的區域).由于線對間的互感和互容的藕合作用，在靜態線上將感應出電流,由于噪音電流在靜態線上每個方向上感受到的阻抗都相同,所以前向和后向的電流量將相等. 其中一半向后流回到近端,產生近端串音;另一半向前流動到遠程，產生遠程串音.

按照理論公式太復雜，小編針對串音的通俗理解經驗分享如下：管道裡的水向前流,過程中由于管道孔徑或管道有凸起物等諸多因素讓水流的速度發生有不穩定的現象,但是當到達終點接收端后,有個穩定的接收后,其輸入的水流將達到一個穩定狀態,但是在過程中仍有由于遇到障礙而往后流的水流向供水端,這段額外的阻止時間為延時TD,近端串音就是水流從不穩定額外的阻止時間并持續2*TD的時間.

當兩條傳輸線靠近時，互容和互感將增加，從而使NEXT增加

近端串音：

當信號前沿傳輸了一個飽和長度后,近端的電流將達到一個穩定值.而當動態線上的信號到達遠端端接電阻后,就不再有藕合噪音電流,但是靜態線上還有后向電流流向靜態線的近端,這段額外時間等于時延TD.近端串音就是藕合電流上升到一個恒定值并持續2*TD,然后下降到0,其中上升時間等于信號的上升時間.

遠程串音：

藕合到靜態線上前向傳播的噪音,移動速度與動態線上的信號前沿向遠端傳播的速度相同.在靜態線上的每一步,一半噪音電流會迭加在已經存在的沿線噪音上.直到信號前沿到達遠端,才有電流出現.即信號達到遠端時,遠端噪音同時到達.因此遠端噪音電流為一個很短的負向脈衝,持續時間等于信號的上升時間TD.近端和遠端串音的特徵,決定了遠端串音將在高頻率段產生很大威脅,而近端串音則在中頻率段影響較大.

從差分信號分量和共模信號分量角度描述:

近端串音：

差分信號分量和共模信號分量在差分對上所感受到的阻抗不同,這 一阻抗上的差異將導致,靜態線產生近端串音.若阻抗上的這一差異越大則NEXT將越大.

遠程串音：

由于共模信號分量和差分信號分量電力線分佈不同,所感受到的有效介電系數不同,導致它們的傳播速度不同.差分信號分量將先到達遠端,而共模信號分量稍晚點到達遠端.它們的差值將導致遠程串音,若這一速度差異越大將導致遠端串音能量越大,FEXT越大.

避免信號串擾的措施主要包括

?信號線間距增大：減小串音最根本最經濟的途徑是增加鄰近線對間的距離,因此,設計不同的絞距（CAT5-6都有使用）,使不同線產生的噪音錯位,可以削弱串音的疊加. 但此方法在高頻段作用不大,反而會影響線間的延時差.因此,此方式適合中低頻,而不適合高頻段；反正最終的意思就是使它們儘量脫離藕合作用范圍；減少相鄰信號線間的耦合效應。但是實際制程上,這一方式受到線材結構,加工和客戶要求的限制.在實際制程允許的情況下,儘量加大鄰近線間的距離（如：CAT6的十字隔,排線等結構）.

?差分信號對使用：通過兩條信號線在同一時間以相反極性傳輸，大大降低了它們之間的串擾。

?控制走線長度和方向一致：保持信號線長度接近，減少信號傳輸時間差異造成的干擾。

2. 屏蔽與隔離：（通過將屏蔽導體中產生感應電流（渦流）接地,吸收串音能量.沒有被吸收的能量將在屏蔽導體和信號線間來回反射最終吸收.）

?屏蔽層：在多層PCB板中，可以使用地平面或金屬屏蔽罩包裹信號層，減少不同層之間的串擾。

?屏蔽電纜：使用屏蔽雙絞線或多對屏蔽電纜，內部信號線受到屏蔽層的保護，減少外來干擾和串擾。

a.鋁箔屏蔽：效果受重迭率的影響,通常需要達到25%以上.鋁箔包的松與緊對屏蔽影響也很大.

包覆太松：易彎曲變形,產生空隙,導致電磁洩露,產生干擾;并使轉移阻抗突變,引起反射和衰減問題;還會使差分信號分量和共模信號分量的傳播速度差異加大,導致遠端串音增加；

包覆太緊：容易拉斷鋁箔,影響生產;太緊會壓傷發泡絕緣.引起電容突變.

b.編織屏蔽：外層編織屏蔽效果受到遮蔽率影響,越高越好,但成本也會增.

3. 信號速率控制與編碼技術：

?降低信號速率可以減少信號上升沿和下降沿的速度，從而減弱其電磁輻射和感應能力。

?使用曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等可以降低串擾影響的編碼方式。

4. 降低信號回流路徑阻抗：

?確保信號的地回流路徑盡量短且阻抗低，避免地彈效應引起的串擾。

通過以上措施，可以顯著降低信號間的串擾，提高信號完整性和系統性能在設計高速數字電路和通信系統時，對抗串擾是一項必不可少的工作。