模拟尖端 – ADC的抽取

Ian Beavers

带GSPS模数转换器（ADC）为高速采集系统提供了许多性能优势。这些ADC提供宽频谱的可视性。然而，虽然某些应用需要宽带前端，但其他应用也需要能够滤波和调谐到较窄的频段。

当需要窄带时，ADC采样、处理和燃烧功率以传输宽带频谱效率低下。在后续处理中，无需消耗许多FPGA收发器来抽取和滤波宽带数据。高性能GSPS ADC在ADC内实现数字下变频（DDC）。通过减少JESD204B ADC输出通道的数量，最大限度地降低了数据速率和系统布局的复杂性。

抽取是一种仅观察ADC样本的周期性部分而忽略其余部分的方法。结果是降低了ADC的采样速率。例如，“四分进制”模式表示（总样本数）/4，而所有其他样本实际上都被丢弃。

ADC还必须包含一个数控振荡器（NCO），以及一个用作抽取功能的配套滤波器和混频器组件。数字滤波可有效消除由抽取比设置的窄定义带宽中的带外噪声。作为本地振荡器向NCO发送的数字调谐字提供采样速率的小数分频器，其放置精度与分辨率位数相差。调谐字具有将滤波器光谱放置在任何需要的地方的范围和分辨率。

滤波器的通带应与抽取后转换器的有效频谱宽度相匹配。使用DDC的一个明显优势是能够定位基波信号的谐波，使其落在目标频带之外。

DDC的数字滤波可滤除较小带宽之外的噪声。理想ADC的SNR计算必须考虑滤波噪声的处理增益。使用完美的数字滤波器，带宽每降低一次幂，滤波噪声引起的处理增益将增加3 dB：

理想信噪比（带处理增益）= 6.02 × N + 1.76 dB + 10log10（fs/（2 × BW））

图1.使用低通滤波器和NCO进行频率转换可实现带通滤波器。频率规划可确保不需要的谐波和杂散掉出带外。

审核编辑：郭婷