ADC數(shù)字下變頻器：重新審視復(fù)雜的抽取示例

回想一下示例中，AD9680-500的工作輸入時(shí)鐘為491.52 MHz，模擬輸入頻率為150.1 MHz。AD9680設(shè)置為使用數(shù)字下變頻器（DDC），具有實(shí)輸入、復(fù)數(shù)輸出、155 MHzNCO調(diào)諧頻率、半帶濾波器1（HB1）和半帶濾波器2（HB2）（總抽取率等于6）和<>dB增益。由于輸出很復(fù)雜，因此禁用了復(fù)雜到實(shí)際的轉(zhuǎn)換塊。再一次，讓我們看一下 DDC 的基本圖表，下面包含該圖表以作為復(fù)習(xí)?；叵胍幌?，信號(hào)首先通過(guò)NCO，NCO在頻率上移動(dòng)輸入音，然后通過(guò)抽取濾波器，然后通過(guò)增益模塊，在我們的例子中，繞過(guò)復(fù)數(shù)到實(shí)際轉(zhuǎn)換。

AD9680中的DDC信號(hào)處理模塊

讓我們重新審視一下如何使用頻率折疊工具來(lái)了解ADC的混疊效應(yīng)。這將有助于評(píng)估模擬輸入頻率及其諧波在頻域中的位置。在本例中，我們有一個(gè)真實(shí)信號(hào)，采樣率為491.52 MSPS，抽取率設(shè)置為<>，輸出很復(fù)雜。在ADC的輸出端，在進(jìn)入DDC之前，信號(hào)如下圖所示，使用頻率折疊工具。

ADC輸出端的信號(hào)，由頻率折疊工具示出

輸入采樣時(shí)鐘為491.52 MHz，模擬輸入頻率為150.1 MHz，基波輸入音位于第一奈奎斯特區(qū)。輸入頻率在300.2 MHz處的二次諧波將在191.32 MHz處混疊進(jìn)入第一奈奎斯特區(qū)。450.3 MHz的第三次諧波混疊為41.22 MHz，也位于第一奈奎斯特區(qū)。這是ADC輸出端的信號(hào)在通過(guò)AD9680DDC中的任何數(shù)字處理模塊之前的狀態(tài)。

讓我們看看信號(hào)如何通過(guò)DDC內(nèi)部的數(shù)字處理模塊。該圖是根據(jù)輸入采樣速率、491.52 MSPS 和 fS條款將與此采樣率有關(guān)。讓我們觀察一下一般過(guò)程。在這種情況下，不顯示NCO頻移，因?yàn)橹攸c(diǎn)是抽取濾波。一旦復(fù)數(shù)（負(fù)頻）域中的信號(hào)移位超過(guò)–fS/2它將折回第一個(gè)奈奎斯特區(qū)。接下來(lái)，信號(hào)通過(guò)第一個(gè)抽取濾波器HB2，該濾波器抽取<>倍。與我之前關(guān)于此主題的博客文章相比，我在此圖中展示了抽取過(guò)程，包括濾波器響應(yīng)。

在第一次抽取兩倍后，頻譜從fS/4 至 fS/2轉(zhuǎn)換為 – f 之間的頻率S/4和 DC。同樣，從 – f 的頻譜S/2 至 – fS/4轉(zhuǎn)換為直流和f之間的頻率S/4.信號(hào)現(xiàn)在通過(guò)第二個(gè)抽取濾波器HB1，該濾波器也抽取<>（總抽取現(xiàn)在等于<>）。f之間的光譜S/8和 fS/4現(xiàn)在將轉(zhuǎn)換為 – f 之間的頻率S/8和 DC。同樣，– f 之間的頻譜S/4和 – fS/8將轉(zhuǎn)換為 DC 和 f 之間的頻率S/8.

請(qǐng)注意，在這個(gè)通用示例中，頻率規(guī)劃可能會(huì)好一點(diǎn)，因?yàn)镠B2抽取濾波器會(huì)稍微衰減頻帶中較高頻率的含量。這是由圖中“抽取 4 后的頻譜”部分給出的。另外，請(qǐng)注意，濾波器響應(yīng)是實(shí)際響應(yīng)的近似值，但可能與AD9680數(shù)據(jù)手冊(cè)中顯示的曲線不完全匹配。我在這里展示響應(yīng)是為了給出一個(gè)表示，以幫助我們了解我們應(yīng)該大致期望頻率衰減的位置。請(qǐng)注意，HB1 的滾降比 HB2 更清晰。在AD9680數(shù)據(jù)手冊(cè)中抽取濾波器響應(yīng)圖中也可以觀察到這一點(diǎn)。

信號(hào)通過(guò)DDC信號(hào)處理模塊時(shí)的信號(hào) – 抽取濾波的通用示例

正如我們之前所做的那樣，我們將從通用示例中獲取信息，并使用它來(lái)查看實(shí)際頻率。讓我們看一下頻率折疊工具中的ADC輸出曲線，其中輸入采樣率為491.52 MSPS，輸入頻率為150.1 MHz。 注意：在我一月份的博客文章中，這個(gè)音調(diào)在圖“信號(hào)通過(guò)DDC信號(hào)處理模塊時(shí)”中被錯(cuò)誤地顯示為153.1Mhz。NCO 頻率為 155 MHz，抽取率設(shè)置為 154（由于 NCO 分辨率，實(shí)際 NCO 頻率為 94.122 MHz）。這導(dǎo)致輸出采樣速率為88.<> MSPS。由于我們正在進(jìn)行復(fù)雜的混頻，因此我們需要在分析中包括復(fù)雜的頻域。請(qǐng)耐心等待，因?yàn)轱@示頻率轉(zhuǎn)換的圖非常繁忙，但讓我們嘗試通過(guò)信號(hào)流。請(qǐng)注意，抽取濾波器響應(yīng)已添加，并以深紫色顯示。

信號(hào)通過(guò)DDC信號(hào)處理模塊時(shí)的信號(hào) – 顯示抽取濾波

NCO 轉(zhuǎn)移后的頻譜：

基頻從 150.1 MHz 向下移動(dòng)到 -4.94 MHz。

基本面的圖像從-150.1 MHz偏移到186.48 MHz。

二次諧波從191.32 MHz向下移動(dòng)到36.38 MHz。
三次諧波從41.22 MHz向下移動(dòng)到-113.72 MHz。

被 2 抽取后的頻譜：

基頻保持在-4.94 MHz。

基波鏡像向下轉(zhuǎn)換為-59.28 MHz，并由HB2抽取濾波器衰減。

二次諧波保持在36.38 MHz。
三次諧波由HB2抽取濾波器衰減。

被 4 抽取后的頻譜：

基本頻率保持在-4.94 MHz。

基波鏡像保持在-59.28 MHz，并由HB1抽取濾波器衰減。

二次諧波保持在-36.38 MHz，并由HB1抽取濾波器衰減。
三次諧波被HB1抽取濾波器濾除并幾乎消除。

現(xiàn)在讓我們回顧一下AD9680-500的實(shí)際測(cè)量結(jié)果。基頻為-4.94 MHz?；▓D像位于-59.28 MHz，振幅為-67.112 dBFS，這意味著圖像已衰減約66 dB。二次諧波位于36.38 MHz，衰減了約10至15 dB。第三次諧波經(jīng)過(guò)充分濾波，在測(cè)量中不會(huì)超過(guò)本底噪聲。

NCO = 155 MHz 并抽取 4 時(shí) DDC 后信號(hào)的 FFT 復(fù)數(shù)輸出圖

從FFT中，我們可以看到AD9680-500的輸出頻譜，DDC設(shè)置為實(shí)際輸入和復(fù)數(shù)輸出，NCO頻率為155 MHz（由于NCO調(diào)諧字中的位數(shù)，實(shí)際為154.94 MHz），抽取率為9680。

審核編輯：郭婷