随着数据中心等设施传输带宽需求持续增长，单一链路信号速率已经达到56Gbps，信号跳变时间陡峭至10几ps量级，端口密度也在提升，比如400G标准，接口支持8路56Gbps PAM-4信号，交换设备可以支持几十甚至上百路高速链路端口，但由于芯片、板级、接口模块内布线空间的限制，串扰问题变的越发明显。
另外，对于低成本的产品，为了降低成本减少PCB的层数，信号集中走在表层，而高密度的表层走线远端串扰会非常明显；另一方面，超高速链路有从NRZ到PAM-4的演进趋势，信号本身的信噪比就下降超过9dB，串扰引起的噪声占比就更加明显。所以在高速链路中，除了传统的链路匹配、损耗、抖动等问题之外，串扰问题甚至成了高速链路中信号完整性主导性的问题，分析和降低串扰也成为高速设计中必不可少的环节。
今天我就为大家简要介绍一种使用示波器分析和定位串扰问题的方法。
首先我们先来看一下串扰是如何产生的
▼
由于传输线之间的间距有限，在传输线之间存在着电磁干扰，以下图为例，左右两条传输线，以共同的参考地平面，通过介质形成电场，并在靠近的区域交叠，形成了互容，在左面传输线导体中有电流流过，通过互容耦合到另外一条受侵害传输线的导体，耦合电流将向受侵害传输线两端传播。
另外一方面，根据楞次定律，左面传输线流经电流发生变化引起磁通量的变化，被耦合到的右面的传输线形成反向电流，以阻碍入侵者磁通的变化。我们称左面的为入侵信号或干扰源，右面的为受侵害信号，这样的磁场耦合，形成互感。
这两种耦合关系
可以用下面的基本互容、互感的模型图来表示
▼
用数学公式表达互感和互容形成的能量的传递公式如下
▼
根据上面所说的互容和互感效应，在干扰源发出激励信号，会在受侵害信号上产生反向和前向电流，从而形成近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），(下图摘自Intel的胶片)，综合来看，近端串扰是由互容和互感形成的耦合电流的叠加，远端串扰是互容引起的电流和互感形成的耦合电流相减。
如果在入侵链路末端和受侵害链路的两端都匹配端接，近端形成的是两种串扰的同向叠加，幅度是正值，以微带线为例，通常来说互感引起的耦合电流要更大，所以在远端叠加形成的串扰为负。
入侵阶跃信号边沿从源端开始传输，在受侵害链路形成反向传输波，一直到入侵信号抵达链路末端，受侵害链路反向传输波形在远端再经过一个单程传输延迟传到近端，这样近端串扰形成的同向脉冲的宽度就是信号传输延迟的两倍。
而入侵信号通过互感在受侵害链路上形成的反向电流大过由于互容引起的正向电流，所以在受侵害链路形成负脉冲，它与入侵信号传输方向一致，形成的脉冲会随着信号的传输不断累加，幅度会逐渐变大，在远端与入侵信号边沿同步到达，在远端形成脉宽与入侵信号上升时间相等的负脉冲，如果入侵信号上升时间越陡峭，形成的串扰幅度就会越大。
下面是通过仿真得到的受干扰的静态链路上
形成的近端和远端串扰的波形
▼
我们也可以通过简单的实验，来理解实际的串扰影响，使用信号发生器在PCB板链路上激励信号，在耦合通道上看到的近端和远端实测的串扰信号波形，黄色波形为串扰源阶跃信号，绿色为受干扰链路的响应波形，可以看到在近端和远端分别形成正负脉冲。