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廈門季旭貿(mào)易有限公司

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軟件無線電對模數(shù)變換的技術要求包括以下幾個方面：

（1）采樣方法應滿足采樣定理，適當加入抗混迭濾波器；

（2）寬帶化，如在中頻對模擬信號進行數(shù)字化，信號帶寬通常在十幾到幾十兆赫茲；

（3）保持較高的信號動態(tài)范圍；

（4）高采樣率，應盡量在中頻或射頻工作，以盡可能保證整機的軟件化處理；

（5）減少量化噪聲。

模數(shù)變換主要是對模擬信號進行采樣，然后量化編碼為二進制數(shù)字信號；數(shù)模變換是模數(shù)變換的逆過程，主要是將當前數(shù)字信號重建為模擬信號。下面主要介紹采樣和重建的方法。

1．低通采樣

2．內(nèi)插公式

3．帶通采樣

4．過采樣

1．采樣速率和分辨率

對于ADC而言，采樣速率和分辨率是兩個非常重要的指標參數(shù)。其中，采樣速率表示模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的速率，與ADC器件的制造技術有關，取決于ADC中比較器所能提供的判斷能力。分辨率表示模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后的比特數(shù)。

一般而言，采樣速率和分辨率是互相制約的關系。采樣速率每提高一倍，分辨率大約損失1bit。這主要是由于采樣時刻的抖動，即孔徑抖動或稱為孔徑不定性。

2．信噪比

ADC的信噪比（SNR）反映了量化過程中產(chǎn)生的無噪聲信號部分的均方根值和量化噪聲的均方根值的比值。

3．有效轉(zhuǎn)換位數(shù)

對于實際的A/D變換系統(tǒng)，由于存在著電噪聲、外界干擾和模擬電路的非線性畸變等因素的影響，僅以理想的分辨率來度量系統(tǒng)性能是不夠的。

4．無失真動態(tài)范圍

無失真動態(tài)范圍（SFDR，Spurious-FreeDynamicRange）表示ADC在強信號干擾下檢測微弱信號的能力，在有的書中也被稱為無雜散動態(tài)范圍或無寄生動態(tài)范圍。SFDR可以按兩種方式進行定義：

（1）定義為滿量程（FS）信號的均方根值與輸出信號中zui大寄生信號的均方根值的比值，用dBFS表示；

（2）定義為輸入信號幅度的均方根值與輸出信號中zui大寄生信號的均方根值的比值，表示為dBc。

在理想情況下，SFDR的zui大值出現(xiàn)在滿幅度輸入的情況下。在實際情況中，SFDR的zui大值比滿幅度輸入至少低幾個dB，這是由于在輸入信號幅度接近滿幅度時ADC的非線性及失真現(xiàn)象將更加嚴重。因此，在實際中，應避免使ADC輸入信號幅度接近滿幅度。

在理想情況下，采樣過程是瞬間完成的。然而，對于實際的A/D變換過程，從發(fā)出采樣命令到實際開始采樣需要一定的時間，即實際采樣點與理想采樣點之間存在著一定的時間延遲，稱為孔徑時間（ApertureTime）。對于一個動態(tài)模擬信號，在ADC接通的孔徑時間里，輸入的模擬信號值是不確定的，從而引起輸出的不確定誤差，這就是所謂的孔徑誤差。孔徑誤差會導致ADC采樣精度和信噪比的下降，且與被采樣信號的頻率f成正比。

6．非線性誤差

非線性誤差是轉(zhuǎn)換器的重要精度指標，表示了ADC實際轉(zhuǎn)換值與理論轉(zhuǎn)換值之間的差別。非線性誤差主要包括兩類：差分非線性（DNL，DifferentialNon-Linearity）誤差和積分非線性（INL，IntegralNon-Linearity）誤差。

差分非線性誤差（DNL）是指ADC實際的量化電平與理論的量化電平之間的差異，這主要由于A/D本身的電路結構和制造工藝等原因，引起在量程中某些點的量化電壓和標準的量化電壓不*而造成的。DNL引起的失真分量與輸入信號的幅度和非線性出現(xiàn)的位置有關，通常用和理想電平相差的百分比來表示。

積分非線性誤差（INL）是指ADC實際轉(zhuǎn)換特性函數(shù)曲線與理想轉(zhuǎn)換特性直線之間的zui大偏差，主要是由于A/D模擬前端、采樣保持器及ADC的傳遞函數(shù)的非線性所造成的。理想轉(zhuǎn)換特性直線可以利用zui小均方算法得到，而INL引起的各階失真分量的幅度隨輸入信號的幅度變化。如果輸入信號每增加1dB，則二階交調(diào)失真分量增加2dB，三階交調(diào)失真分量增加3dB。

7．互調(diào)失真

當兩個正弦信號、同時輸入ADC時，由于器件的非線性，其輸出頻譜除了含有這兩個頻率的分量之外，還將產(chǎn)生許多失真產(chǎn)物，由此所造成的失真稱為互調(diào)失真（IMD，InterModulationDistortion），其中m+n的數(shù)值表示失真的階數(shù)。在所有的互調(diào)失真中，二階和三階的互調(diào)產(chǎn)物zui為重要。前者容易通過數(shù)字濾波器濾除，而后者由于與、離得很近而很難濾除。

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