適用于數(shù)字混頻器的主要選項(xiàng)

**這是全新RF采樣博客系列（每月會(huì)刊發(fā)一次，屬“模擬線”范疇）中的第六篇文章**

在通信系統(tǒng)中，數(shù)字處理器可饋送或接收基帶頻率下的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；這能讓數(shù)據(jù)速率保持合理的速度以供處理。采用傳統(tǒng)的收發(fā)器架構(gòu)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器工作時(shí)支持低頻模擬信號(hào)。在該隊(duì)列的其它地方要有附加的模擬混頻器，以便將較低的頻率轉(zhuǎn)換成較高的頻率或?qū)⑤^高的頻率轉(zhuǎn)換成較低的頻率。而使用RF采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，則可在高頻率下直接生成或接收模擬信號(hào)。這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器配備了數(shù)字混頻器，可將基帶信號(hào)移入或移出要求的高頻率位置。為簡單起見，筆者將集中討論數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），但是這些理念在信號(hào)流方向相反的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）中是同等重要的。有兩個(gè)適用于數(shù)字混頻器的主要選項(xiàng)：從真實(shí)數(shù)字輸入到真實(shí)數(shù)字輸出或從復(fù)雜數(shù)字輸入到真實(shí)數(shù)字輸出。圖1展示了DAC中的這兩個(gè)選項(xiàng)。

圖1：真實(shí)數(shù)字混頻器和復(fù)雜數(shù)字混頻器

復(fù)雜混頻器更有利，因?yàn)檩斎隝和Q數(shù)據(jù)可占用輸出信號(hào)帶寬的一半，圖像及載波分量自然而然會(huì)受到抑制。與其模擬對(duì)應(yīng)產(chǎn)品不同的是，數(shù)字混頻器近乎完美，因此不存在能轉(zhuǎn)化為不完善邊帶抑制或載波饋通的瑕疵。

數(shù)字混頻器像其模擬對(duì)應(yīng)產(chǎn)品一樣，需要適用于混頻操作的振蕩器信號(hào)源。一種輕松的實(shí)施方法是使用基于該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采樣時(shí)鐘的固定頻率。使用固定振蕩器頻率、采樣速率被4除（Fs/4）的粗調(diào)混頻器非常容易實(shí)現(xiàn)。該復(fù)雜混頻器將I和Q輸入數(shù)據(jù)乘以正交音調(diào)：余弦和正弦。當(dāng)采用Fs/4混頻時(shí)，乘法因子可簡化為1、0或-1：無需實(shí)際的乘法運(yùn)算。通過在I/Q數(shù)據(jù)流內(nèi)提取合適的數(shù)據(jù)點(diǎn)，您可得到輸出 —— 這是一種能最大限度降低電流消耗的簡單方法。圖2展示了Fs/4混頻操作和輸出模式。

圖2：適用于復(fù)雜Fs/4混頻操作的輸出模式

當(dāng)您需要更多靈活性時(shí)，數(shù)控振蕩器（NCO）可提供這種振蕩器功能。該NCO經(jīng)過編程，可處于該器件奈奎斯特區(qū)內(nèi)的任意頻率下。這就允許信號(hào)通過軟件被移動(dòng)到任意的RF頻帶。該NCO可使用快速查找表來創(chuàng)建振蕩器信號(hào)。常見的實(shí)施方案利用可提供子赫茲級(jí)頻率分辨率的32位至48位NCO。此外，該混頻器還具有相位調(diào)整功能。圖3是該NCO的方框圖。

圖3：48位NCO方框圖

與其模擬對(duì)應(yīng)產(chǎn)品相比，數(shù)字混頻器可提供更卓越的性能。用戶可即時(shí)為精確的頻率輸出進(jìn)行編程，無需硬件改裝。像DAC38J84這樣的DAC可采用適合發(fā)射器的所有粗調(diào)與精調(diào)混頻器選項(xiàng)。而像ADC12J4000這樣的ADC則包含一個(gè)適合在接收器上使用的復(fù)雜混頻器。

為了在軟件定義架構(gòu)中增加靈活性，該轉(zhuǎn)換器可使用多個(gè)數(shù)字混頻器，以便讓多種信號(hào)能在頻率范圍內(nèi)獨(dú)立地移動(dòng)。這可提供非常輕松地支持多頻帶應(yīng)用并根據(jù)需要實(shí)時(shí)更改頻帶的機(jī)會(huì)。

在下個(gè)月的文章中，筆者將討論用來實(shí)現(xiàn)高采樣率RF采樣ADC的交叉存取技術(shù)。