缺少一半的信號

Ian Beavers

許多高速ADC現(xiàn)在在內(nèi)核模數(shù)轉(zhuǎn)換之后提供數(shù)字后處理功能，為信號采集系統(tǒng)提供更大的靈活性。一個常見的信號處理模塊是數(shù)字下變頻。DDC用于縮小ADC的帶寬，減少發(fā)送到下游信號鏈的輸出數(shù)據(jù)量，并為較小的目標信號帶寬實現(xiàn)額外的處理增益。其主要功能是通過將相對于已知頻率為中心的數(shù)字化實數(shù)信號轉(zhuǎn)換為以零頻率為中心的基帶復(fù)數(shù)信號來充當復(fù)數(shù)混頻器。DDC也常用于復(fù)雜的輸入信號。

ADC中的DDC功能提供三個組件來處理實際采樣數(shù)據(jù)：

數(shù)控振蕩器 （NCO），用于為數(shù)字混頻器生成復(fù)正交正弦頻率。

用于縮小采樣帶寬的低通數(shù)字濾波器——通常使用有限脈沖響應(yīng)濾波器（FIR）實現(xiàn)。

用于抽取ADC數(shù)據(jù)的下采樣器。

圖1.數(shù)字下變頻由復(fù)雜的NCO與真實數(shù)據(jù)混合而成，然后對其進行濾波和抽取，以創(chuàng)建I&Q輸出數(shù)據(jù)流。

DDC的第一級是將ADC輸出與相位數(shù)據(jù)的余弦和正交數(shù)據(jù)的正弦混合或相乘的功能，從而產(chǎn)生和頻分量和差頻分量。將復(fù)數(shù)NCO頻率與輸入信號相乘可創(chuàng)建以和差頻為中心的圖像。低通濾波器將在所選頻率帶寬內(nèi)通過差分頻率，同時抑制和頻率鏡像。DDC輸出產(chǎn)生原始信號與I&Q數(shù)據(jù)的復(fù)雜表示。

如果I&Q數(shù)據(jù)輸出被單獨處理和解釋，信號功率可能看起來已經(jīng)丟失。但是，由于I&Q數(shù)據(jù)已被拆分，濾波噪聲頻譜密度隨之降低，因此相對于ADC滿量程范圍，信號功率似乎較低。這可能會導(dǎo)致錯誤地看起來像是功率降低 6 dB 或一半信號的信號。然而，新的復(fù)數(shù)信號在數(shù)學(xué)上等同于真正的原始信號，盡管經(jīng)過了濾波，但現(xiàn)在功率在I&Q數(shù)據(jù)之間分配。

審核編輯：郭婷