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中頻進入ADC之后都做了什么處理?

07/04 12:00
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ADC采樣的過程包括數據流進行采樣、數字下變頻、數字濾波、抽取和快速傅里葉變換。從數據上的處理如下圖1,鏈路上的處理流程如下圖2.

NCO之前的中頻頻率是fS/2P(P為整數,取決于采樣),NCO下變頻后為真正的數字中頻I/Q。

首先,使用NCO將在fS處采樣的數據數字下變頻到基帶(復數I/Q)。然后,使用可編程低通數字濾波器對數據流進行濾波。在預抽取數字濾波設置中頻帶寬,隨著中頻帶寬變小,并且濾波使寬帶噪聲衰減,帶內積分噪聲功率會降低。

接下來,以M進行抽取會將有效采樣速率降至fS/M,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)/4,有效地拋棄所有其他樣本。

在之前的文章中我們講過,ADC的處理增益是10log(fS/2BW),一個N位的ADC的動態(tài)范圍就會增加到6.02N+1.76+10log(fS/2BW)。

噪聲降低就相當于SFDR增加,從射頻的角度來說就是,采集的帶寬變窄,雜散沒有被采集進來,動態(tài)范圍增加。

到達抽取降采樣率這里,就完成了數據時域從模擬到數字的過程。分析數據的指標在時域上很難區(qū)分,所以采集完之后需要對數據從時域到頻域進行變換,FFT。

快速傅里葉變換(FFT)。

典型的FFT使用數萬或數十萬個采樣點,甚至可能達到幾百萬個采樣點。對于大多數ADC采樣速率。FFT 窗口大小定義為奈奎斯特頻譜 (fs/2) 除以頻率單位的 FFT 樣本數。例如,一個200M的ADC?(100MHz)采樣,FFT的點數是214,FFT的 窗口大小為:

100Mbps/16384=6.1kHz

窗口的大小就代表著對信號的分辨率,串口越小,分辨率越高。也是我們頻譜儀中的RBW。

NSD定義的噪聲單位為帶寬或FFT窗口頻率大小為1 Hz。

經過FFT變換后的噪底是多少呢?

經過FFT變換后的ADC的噪聲相對與NSD來說,是NSD的6000倍。相當于FFT的窗口積分了噪聲。

此時的噪聲電平應該是NSD+39dB

經過M抽取后,FFT長度為N的窗口帶寬為:FS/MN

根據上述,可以將ADC的處理本底噪聲(K)與ADC的噪聲譜密度(L) 關聯起來,經過FFT變換后的ADC量化的噪底為:

K=NSD+10log(FS/MN)

從以上可知,提高抽取倍數M或者增加FFT長度N都可以降低量化噪聲。

注意FFT采樣長度變化并不影響ADC的噪聲頻譜密度。 它只是將噪聲分布在不同的單位頻率帶寬上。

抽取倍數M取決于采樣率和基帶帶寬,而增加FFT的長度N。N越大,窗口越窄,分辨率越高,積分在窗口內的噪聲就越小。

祝好。

另:我開了一個射頻課程培訓,主講通信的射頻收發(fā)系統(tǒng)的指標設計和分解。課程一共13課時,每課時一個半小時左右,從指標出發(fā),講解器件和指標之間的關聯度,指標如何設計,器件如何選型,問題如何排查。

上課后的收獲:

這個課程是一個由點及面的講解,相信很多工程師都存在的一個問題就是,不明白器件和系統(tǒng)的指標是什么關系,為什么器件會這么選擇,上完這個課程就會對系統(tǒng)的指標有個全面的了解,幫助你跨越停止在單個器件的障礙。

適合對象:剛畢業(yè)的射頻工程師,FAE,工作幾年一直停留在單個器件的工程師,對射頻系統(tǒng)感興趣的工程師。

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