模數(shù)轉(zhuǎn)換器抽取技巧

寬帶 GSPS 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)使高速采集系統(tǒng)具備很多性能優(yōu)勢。這些 ADC 提供寬頻譜的可見性。然而，雖然有些應(yīng)用需要寬帶前端，但也有一些應(yīng)用要求能夠?yàn)V波并調(diào)諧到更窄的頻譜。

當(dāng)需要窄帶時(shí)，ADC 采樣、處理并消耗功率傳輸寬帶頻譜的效率很低。沒有必要在后期處理中使用大量 FPGA 收發(fā)器來抽取和過濾寬帶數(shù)據(jù)。高性能 GSPS ADC 讓數(shù)字下變頻(DDC)進(jìn)駐到 ADC 內(nèi)部。減少 JESD204B ADC 輸出通道數(shù)可以最大限度地降低數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)布局的復(fù)雜度。

抽取是一種僅觀察 ADC 采樣樣本的周期性部分，而忽略其余部分的方法。抽取的結(jié)果是降低 ADC 的采樣速率。例如，1/4 抽取模式意味著（總樣本數(shù)）/4，有效地拋棄所有其他樣本。

ADC 還必須包含數(shù)控振蕩器(NCO)和一個(gè)濾波和混頻元件（用作抽取功能的配對器件）。數(shù)字濾波有效地消除了由抽取率設(shè)定的狹義帶寬的帶外噪聲。作為本振的 NCO 的數(shù)字調(diào)諧字提供采樣速率的小數(shù)分頻，通過分辨率位數(shù)提供精確定位。調(diào)諧字具有范圍和分辨率，可以將濾波器按頻譜放置在需要的地方。

濾波器的通帶應(yīng)與抽取后的轉(zhuǎn)換器的有效頻譜寬度相匹配。使用 DDC 的顯著優(yōu)勢是能夠定位基本信號(hào)的諧波，使其落在目標(biāo)頻段以外。

DDC 濾波器的數(shù)字濾波可濾除較窄帶寬之外的噪聲。理想 ADC 的 SNR 計(jì)算必須考慮過濾噪聲的處理增益。使用一個(gè)完美的數(shù)字濾波器，帶寬每減少 2 次冪，因過濾噪聲而產(chǎn)生的處理增益就會(huì)增加 3dB。

理想的 SNR（包括處理增益）= 6.02 × N + 1.76 dB + 10log10(fs/(2 × BW))

審核編輯 黃昊宇