ADI公司設(shè)計(jì)工具：頻率折疊工具，“復(fù)雜”示例

現(xiàn)在讓我們看一下AD9680-500的真實(shí)示例。我們將了解如何使用這個(gè)簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的工具來(lái)幫助理解ADC的混疊效應(yīng)，以及幫助理解AD9680中某些數(shù)字處理模塊的影響。

在本例中，我們將介紹AD9680-500，其工作輸入時(shí)鐘為368.64 MHz，模擬輸入頻率為270 MHz。首先，了解AD9680中數(shù)字處理模塊的設(shè)置非常重要。AD9680將設(shè)置為使用數(shù)字下變頻器（DDC），其中輸入為實(shí)數(shù)，輸出為復(fù)數(shù)，數(shù)控振蕩器（NCO）調(diào)諧頻率設(shè)置為98 MHz，半帶濾波器1（HB1）使能，6dB增益使能。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。DDC 的基本示意圖如下所示。為了理解輸入音的處理方式，重要的是要了解信號(hào)首先通過(guò)NCO，NCO在頻率上改變輸入音調(diào)，然后通過(guò)抽取，可選擇通過(guò)增益模塊，然后可選地通過(guò)復(fù)數(shù)到實(shí)際轉(zhuǎn)換。

AD9680中的DDC信號(hào)處理模塊

了解流經(jīng)AD9680的信號(hào)流的宏觀視圖也很重要。信號(hào)通過(guò)模擬輸入進(jìn)入，通過(guò)ADC內(nèi)核進(jìn)入DDC，通過(guò)JESD204B串行器，然后通過(guò)JESD204B串行輸出通道輸出。AD9680的框圖對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明。

AD9680 原理框圖

現(xiàn)在讓我們看看信號(hào)在通過(guò)AD9680的各個(gè)處理模塊時(shí)是如何顯示的。我們將使用頻率折疊工具以及VisualAnalog（我們現(xiàn)在也在幾篇博客中討論過(guò)：ADI公司設(shè)計(jì)工具：VisualAnalog和ADI公司設(shè)計(jì)工具：VisualAnalog第2部分）。輸入采樣時(shí)鐘為368.64 MHz，模擬輸入頻率為270 MHz時(shí)，輸入信號(hào)將混疊到98.64 MHz的第一個(gè)奈奎斯特區(qū)。輸入頻率的二次諧波將在171.36 MHz處混疊到第一個(gè)奈奎斯特區(qū)，而第三個(gè)諧波混疊為72.72 MHz。下面的頻率折疊工具的圖說(shuō)明了這一點(diǎn)。

ADC輸出端的信號(hào)，由頻率折疊工具示出

上圖所示的頻率折疊工具圖給出了ADC內(nèi)核輸出端的信號(hào)在通過(guò)AD9680中的DDC之前的狀態(tài)。信號(hào)在AD9680中通過(guò)的第一個(gè)處理模塊是NCO，它將頻譜在頻域中向左移動(dòng)98 MHz（回想一下我們的調(diào)諧頻率為98 MHz）。這會(huì)將模擬輸入從 98.64 MHz 下移至 0.64 MHz，二次諧波將下移至 73.36 MHz，第三次諧波將下移至 -25.28 MHz（回想一下，我們正在查看復(fù)雜的輸出）。這顯示在下面VisualAnalog的FFT圖中。

DDC 后信號(hào)的 FFT 復(fù)數(shù)輸出圖，NCO = 98 MHz 并抽取 2

從FFT圖中，我們可以清楚地看到NCO如何移動(dòng)我們?cè)陬l率折疊工具中觀察到的頻率。有趣的是，我們?cè)贔FT中看到了一種“無(wú)法解釋”的基調(diào);還是無(wú)法解釋？NCO 不是主觀的，會(huì)改變所有頻率。它將98 MHz的基波輸入音別名下移至0.64 MHz，并將二次諧波移至73.36 MHz，將第三次諧波移至-25.28 MHz。似乎另一個(gè)音調(diào)也發(fā)生了變化，出現(xiàn)在86.32 MHz。

頻率折疊工具不包括ADC的直流失調(diào)。此直流偏移導(dǎo)致直流（或 0 Hz）時(shí)出現(xiàn)音調(diào)。頻率折疊工具假設(shè)一個(gè)沒(méi)有直流偏移的理想ADC。0 Hz 時(shí)的直流偏移音調(diào)在頻率上向下偏移至 -98 MHz。 由于復(fù)雜的混頻和抽取，該直流偏移音調(diào)折回實(shí)際頻域中的第一個(gè)奈奎斯特區(qū)?；叵胍幌拢粽{(diào)混疊回第一個(gè)奈奎斯特區(qū)，如頻率折疊工具所示。當(dāng)觀察一個(gè)復(fù)雜的輸入信號(hào)時(shí)，其中音調(diào)在負(fù)頻域中移入第二個(gè)奈奎斯特區(qū)，它將繞回實(shí)頻域中的第一個(gè)奈奎斯特區(qū)。

由于我們啟用了抽取比為 92 的抽取，因此我們的抽取奈奎斯特區(qū)寬 16.368 MHz（回想一下：fs = 64.184 MHz，抽取采樣率為 32.92 MHz，奈奎斯特區(qū)為 16.98 MHz）。直流偏移音調(diào)偏移至-5 MHz，即從84.92 MHz的奈奎斯特區(qū)邊界的抽取增量為16.92 MHz。當(dāng)這個(gè)音調(diào)折回第一個(gè)奈奎斯特區(qū)時(shí)，它最終在實(shí)際頻域中與奈奎斯特區(qū)邊界的偏移量相同，即16.5 MHz – 84.86 MHz = 32.<> MHz。這正是我們?cè)谏厦娴腇FT圖中看到的基調(diào)！

擁有像頻率折疊工具這樣的工具非常適合用于識(shí)別音調(diào)的位置。它還有助于了解執(zhí)行復(fù)雜或?qū)嶋H混頻和/或抽取時(shí)的ADC行為，以便當(dāng)我們看到“意外”音調(diào)時(shí)，我們可以識(shí)別其來(lái)源。使用頻率折疊工具有助于查看音調(diào)如何與ADC混疊，以便我們可以識(shí)別和預(yù)測(cè)音調(diào)混疊的位置。

審核編輯：郭婷