本系列文章是前两个系列文章的延续。第一个检查如果同时和正交(I / Q)组合和分离应按模式或数字地进行.测试了I/Q调制器和解调器的性能,以及模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。我们还讨论了什么使一个通信链路的良好性能在这种情况下。
ADC和DAC称为数据转换器。由于发现了关于ADC和DAC的性能要求的信息,因此您的作者决定研究这些问题。这适当的ADC和DAC建模在第二系列中讨论,包括讨论使用的模型有效比特数和ENOB加上互调多项式.我们还介绍了提交人的提议,以更有效包括低通滤波器的模型.
系列目标
在检查数据转换器的性能时,通常看到图1中所示的情况。
图1。数据转换器使用的简化框图
总噪声在Nyquist带宽中输出数据转换器(BN.)滤波器可以是带通或低通,带宽bO..通常,假定噪声功率输出滤波器为:
滤波器= n(bO./ B.N.)
等式1。请注意,此等式对于任何可接受遵循ADC的任何可合理的滤波器,此等式均为任何中心频率。“合理的过滤器”是一个不太窄的。
等式1假设噪声是白色的,或频率均匀。
你的作者想知道;在这种假设的情况下,通常称为伪量化噪声[14]假设,真实吗?
参考文献[3]至[32]涵盖了这个问题的各个方面。为了澄清事物,您的作者还对具有各种输入的数据转换器进行了一些模拟。结果在本系列中报告。
他只考虑了均匀量化(所有步长都相等),因为这通常用于高速数据转换器。同样,σ - δ转换器也没有被考虑。
对于ADC应用程序,通常射频链增益足够大,因此来自之前组件的噪声比量化噪声高3到5 dB,因此量化噪声谱无关紧要。然而,这可能会增加系统成本,因为需要更多的射频增益和更高的ADC动态范围。
对于DAC应用,希望来自DAC的噪声是主导的,并且一个人不希望在链中稍后添加噪音,以确保传输的噪声频谱是白色的。
峰值,平均值和rms值
定义输入信号的电平非常重要。图2显示了用5位量化的正弦波。该信号的水平通常称为0 dBFS;其中FS指的是量化器上的满量程。但是,RF工程师通常处理RMS数量。由于正弦波的RMS值在峰值以下3dB,因此图2的正弦波是-3 dBRMSF,或0 dbpeakfs。
图2。
对于本系列的其余部分,信号电平将在dBrmsFS或dBpeakFS中指定,
还要注意,因为功率是电压的平方,这个恒包络正弦波的峰平均功率比(PAPR)是3 dB。事实上,所有带通相位或调频等包络信号(如MSK)的PAPR为3 dB。
“等一下!”亲爱的读者,你可能会说。“不是恒定包络信号的PAPR,如MSK 0 DB?这就是人们称之为。“
事实上,当人们以这种方式指的是PAPR时,它们指的是封套的峰值功率与信封的平均力的比率。特别地,在表征信号的复合包络[33]时使用对PAPR的该参考。由于我们涉及本系列中的实际电压,因此PAPR将是实际峰值的功率除以实际平均值的功率。该PAPR将比通常引用的3 dB高。
在下一篇文章中,我们将继续讨论模数转换器(ADC)输出的频谱。
使用的缩写
请在剩余的系列中使用下表。
参考文献
还将在整个系列的剩余部分中使用以下引用:
介绍和动机
量化噪声或没有剪切效果
ADC&DAC.
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ADC特定,有和没有剪切效果
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本系列包含了各种条件下量化误差的功率谱图,《电路概论》要全部出版还需要一段时间。亚搏电子该系列将以量化误差具有均匀的超频功率谱(白噪声)的条件结束。同时,从文章系列中列出量化误差产生白噪声谱的条件似乎是谨慎的。
1.在数据转换器中绝对没有剪切(溢出)。我的一个测试信号是正交频分复用(OFDM),它有很高的峰平均功率比。只要整个信号在ADC的动态范围内(在我的符号中是+/-Fs),量化误差的频谱是白色的,超过3.6倍的信号带宽。然而,如果输入增加,信号的振幅在Fs上约为1.6 dB,在不到1%的时间内,量化误差功率在3.6倍信号带宽上大约变化3 dB。如果信号进一步增加,因此在不到1%的时间内,信号的振幅在Fs上约为2.3 dB,量化误差功率在3.6倍信号带宽上变化约10 dB。虽然量化误差看起来“有噪声”,但它不是白色的。即使这不到1%的时间,它对白色有显著的影响。如果误差不是白的,则带宽B中的噪声功率不等于奈奎斯特带宽乘以(B/奈奎斯特带宽)中的噪声功率。由于OFDM信号在今天的无线通信中被普遍使用,这是一个重要的点。
量化误差的频谱看起来像白噪声的条件称为伪量化噪声(PQN)模型。模拟到数字的削波可以使PQN失效,Dardari, D.也指出了这一点,“高速WLAN接收机中联合削波和量化效应的精确分析”,《通信》,2003年。ICC的03。IEEE国际会议,第5卷,第2期。,第5卷,第3487至3492页,2003年5月11至15日。
2.数据转换器时钟速率不是调制速率的整数倍数。在数据转换器时钟为的示例中确认了这一点,并且不是调制率的整数倍。对于基带MSK(最小移位键控)输入整数(29)每个MSK符号的ADC样本导致误差谱是均匀的约+/- 10dB。使用每MSK符号29.1875 ADC样品。误差谱均匀度约为+/- 2 dB。
3. RMS信号幅度比LSB(最低有效位)至少为+28 dB。通过量化误差的光谱来证实,MSK输入+19dB rms大于LSB(非均匀性是约+/- 4 dB的频谱),比LSB +25dB RMS(不均匀性为频谱约为+/- 2 dB),+38 rms多于LSB(无不均匀性)的光谱。