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(shì)。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?yàn)V波和調(diào)諧到較窄的頻段。

當(dāng)需要窄帶時(shí)，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(shí)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(jìn)制”模式表示（總樣本數(shù)）/4，而所有其他樣本實(shí)際上都被丟棄。

ADC還必須包含一個(gè)數(shù)控振蕩器（NCO），以及一個(gè)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(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是能夠定位基波信號(hào)的諧波，使其落在目標(biāo)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(jì)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(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換可實(shí)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。

審核編輯：郭婷