Ian Beavers
帶GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為高速采集系統(tǒng)提供了許多性能優(yōu)勢。這些ADC提供寬頻譜的可視性。然而,雖然某些應(yīng)用需要寬帶前端,但其他應(yīng)用也需要能夠濾波和調(diào)諧到較窄的頻段。
當需要窄帶時,ADC采樣、處理和燃燒功率以傳輸寬帶頻譜效率低下。在后續(xù)處理中,無需消耗許多FPGA收發(fā)器來抽取和濾波寬帶數(shù)據(jù)。高性能GSPS ADC在ADC內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字下變頻(DDC)。通過減少JESD204B ADC輸出通道的數(shù)量,最大限度地降低了數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)布局的復(fù)雜性。
抽取是一種僅觀察ADC樣本的周期性部分而忽略其余部分的方法。結(jié)果是降低了ADC的采樣速率。例如,“四分進制”模式表示(總樣本數(shù))/4,而所有其他樣本實際上都被丟棄。
ADC還必須包含一個數(shù)控振蕩器(NCO),以及一個用作抽取功能的配套濾波器和混頻器組件。數(shù)字濾波可有效消除由抽取比設(shè)置的窄定義帶寬中的帶外噪聲。作為本地振蕩器向NCO發(fā)送的數(shù)字調(diào)諧字提供采樣速率的小數(shù)分頻器,其放置精度與分辨率位數(shù)相差。調(diào)諧字具有將濾波器光譜放置在任何需要的地方的范圍和分辨率。
濾波器的通帶應(yīng)與抽取后轉(zhuǎn)換器的有效頻譜寬度相匹配。使用DDC的一個明顯優(yōu)勢是能夠定位基波信號的諧波,使其落在目標頻帶之外。
DDC的數(shù)字濾波可濾除較小帶寬之外的噪聲。理想ADC的SNR計算必須考慮濾波噪聲的處理增益。使用完美的數(shù)字濾波器,帶寬每降低一次冪,濾波噪聲引起的處理增益將增加3 dB:
理想信噪比(帶處理增益)= 6.02 × N + 1.76 dB + 10log10(fs/(2 × BW))
圖1.使用低通濾波器和NCO進行頻率轉(zhuǎn)換可實現(xiàn)帶通濾波器。頻率規(guī)劃可確保不需要的諧波和雜散掉出帶外。
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