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RF采样转换器是怎样捕捉信号的

RF采样转换器可捕获高频旌旗灯号和大年夜带宽旌旗灯号;然则,并非每种利用都能使用必要极高速采样的旌旗灯号。就带宽或输出频率不过高的环境而言,使用RF采样转换器的高采样速度能力仍存在一大年夜上风。

采样定理规定,采样速度必须至少是旌旗灯号最大年夜带宽的两倍。低于该速度的采样被称为欠采样,会引起混叠征象;笔者的上一篇博客评论争论了这种措施的好处。高于该速度的采样被称为过采样。过采样可供给一些看似能让您疏忽物理学定律的处置惩罚上风。

模数转换器ADC)的关键丈量参数之一是信噪比(SNR)。SNR可衡量所需旌旗灯号功率与第一奈奎斯特区内整个噪声功率之间的相对电平。该奈奎斯特区的带宽即是采样速度除以2(Fs/2)。要记得,所有旌旗灯号和噪声均会折返到第一奈奎斯特区。该区实际上代表了该器件的全部带宽。

过采样的一大年夜好处是,图像分量可在频率空间里被进一步分离。这容许更轻松的模拟滤波,以便打消能向下混叠到被捕获的带宽范围内并低落接管器灵敏度的滋扰旌旗灯号。图1展示了两个实例:一种以靠近奈奎斯特速度的速度采样的旌旗灯号以及一种被过采样的旌旗灯号。在被过采样的实例中,模拟抗混叠滤波器更易实现。

图1:滤波器对奈奎斯特速度采样与过采样的影响

过采样可不受理论量化噪声限定来改良该器件的SNR机能。这种量化噪声跨奈奎斯特带宽平均散播。经由过程前进采样速度,同样的量化噪声被分散在更大年夜的奈奎斯特带宽范围内。所需的旌旗灯号维持不变。抽取与数字滤波相结合可低落噪声带宽,却不会对所需的旌旗灯号造成影响。留意,抽取意味着过采样,由于必须有可供移除的其它样本。在RF采样ADC中,更常说起的是抽取因子,而非过采样速度;但这些参数实际上是等效的。

例如,要使抽取因子为2,必须让旌旗灯号的过采样因子至少为2。在这个例子中,旌旗灯号功率维持不变,但奈奎斯特带宽被减半。这就打消了一半的噪声功率,从而让该ADC的SNR增添了3dB。第一个方程式表示因量化噪声获得的抱负SNR,此中N是该转换器的位数。第二个方程式则表示与抽取因子D相关的SNR改良值。

根据纯量化噪声阐发,采样速度每前进三倍(即增至原本的四倍),可让分辨率增添一个有效位。从理论上讲,经由过程以16倍于最小奈奎斯特速度的速度采样,12位数据转换器可实现14位转换器的SNR机能。在实践中,因为和孔径哆嗦、时钟哆嗦及热噪声相关的其它侵害,RF采样数据转换器无法实现与量化噪声限值相称的SNR机能;然则,过采样技巧仍能供给险些完全一样的相关SNR改良值。在许多通信系统中,这一好处是至关紧张的。例如,ADS54J60是一款16位、1GSPS的ADC,它拥有抽取因子为2或4的选项。为改良SNR机能,设计职员可做出前进采样速率并采纳抽取技巧的抉择。

责任编辑:ct

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