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中频进入ADC之后都做了什么处理?

1年前浏览262

ADC采样的过程包括数据流进行采样、数字下变频、数字滤波、抽取和快速傅立叶变换。从数据上的处理如下图1,链路上的处理流程如下图2.

NCO之前的中频频率是fS/2P(P为整数,取决于采样),NCO下变频后为真正的数字中频I/Q

首先,使用NCO将在fS处采样的数据数字下变频到基带(复数I/Q)。然后,使用可编程低通数字滤波器对数据流进行滤波。预抽取数字滤波设置中频带宽,随着中频带宽变小,并且滤波使宽带噪声衰减,带内积分噪声功率会降低。

接下来,以M进行抽取会将有效采样速率降至fS/M,抽取是一种仅观察ADC采样样本的周期性部分,而忽略其余部分的方法。抽取的结果是降低ADC的采样速率。例如,1/4抽取模式意味着(总样本数)/4,有效地抛弃所有其他样本。    

在之前的文章中我们讲过,ADC的处理增益是10log(fS/2BW),一个N位的ADC的动态范围就会增加到6.02N+1.76+10log(fS/2BW)。    

噪声降低就相当于SFDR增加,从射频的角度来说就是,采集的带宽变窄,杂散没有被采集进来,动态范围增加。

   

到达抽取降采样率这里,就完成了数据时域从模拟到数字的过程。分析数据的指标在时域上很难区分,所以采集完之后需要对数据从时域到频域进行变换,FFT。

  

快速傅里叶变换(FFT)

典型的FFT使用数万或数十万个采样点,甚至可能达到几百万个采样点。对于大多数ADC采样速率。FFT 窗口大小定义为奈奎斯特频谱 (fs/2) 除以频率单位的 FFT 样本数。例如,一个200M的ADC (100MHz)采样,FFT的点数是214,FFT的 窗口大小为:

100Mbps/16384=6.1kHz

窗口的大小就代表着对信号的分辨率,串口越小,分辨率越高。也是我们频谱仪中的RBW。

NSD定义的噪声单位为带宽或FFT窗口频率大小为1 Hz

经过FFT变换后的噪底是多少呢?

经过FFT变换后的ADC的噪声相对与NSD来说,是NSD的6000倍相当于FFT的窗口积分了噪声。

此时的噪声电平应该是NSD+39dB    

经过M抽取后,FFT长度为N的窗口带宽为:FS/MN

根据上述,可以将ADC的处理本底噪声(K)与ADC的噪声谱密度(L) 关联起来,经过FFT变换后的ADC量化的噪底为:

K=NSD+10log(FS/MN)

          

从以上可知,提高抽取倍数M或者增加FFT长度N都可以降低量化噪声。

 注意FFT采样长度变化并不影响ADC的噪声频谱密度。 它只是将噪声分布在不同的单位频率带宽上。

抽取倍数M取决于采样率和基带带宽,而增加FFT的长度N。N越大,窗口越窄,分辨率越高,积分在窗口内的噪声就越小。    

祝好。


来源:射频通信链
MATLABADS通信
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-28
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匹诺曹
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通信的调试方式

调制是通信原理这本书重点讲的内容,调制是信号传输的第一步。那么什么是调制,调制有什么用?有哪些调制方式呢? 上图是《通信原理》这本书里关于调制的方框图,从射频的角度看,像是个混频器。调制的目的就是按调制信号(原始信号,也称为基带信号)的变化规律去改变载波参数的过程,即在发送端将给定基带信号频谱搬移到信道通带上来。 通俗来讲就是将有用信号放到射频上,因为通常我们的有用信号频率比较低,像早期的收音机,它的有用信号就是我们的声音,声音的频率是20~20kHz,声音传不远,必须依靠电磁波也就是射频实现远距离传输。 声音传输(信息传输)的发展就是无线电的发展史。 所以,调制的作用就是将信息传的更远。 调制有哪些方式呢? 调制主要分为模拟调制和数字调制。 1.模拟调制 模拟调制主要有AM,FM和PM AM就是我们常说的包络调制,它的特点是载波跟着调制的波形幅度起伏。 Fs = 8000; % Sampling rate is 8000 samples per second. Fc = 300; % Carrier frequency in Hz t = [0:.1*Fs]'/Fs; % Sampling times for .1 second x = sin(20*pi*t); % Representation of the signal y = ammod(x,Fc,Fs); % Modulate x to produce y. figure; subplot(2,1,1); plot(t,x); % Plot x on top. subplot(2,1,2); plot(t,y)% Plot y below. FM调制 fs = 100; % Sample rate (Hz) ts = 1/fs; % Sample period (s) fd = 25; % Frequency deviation (Hz) t = (0:ts:0.5-ts)'; x = sin(2*pi*4*t); MOD = comm.FMModulator('SampleRate',fs,'FrequencyDeviation',fd); y = step(MOD,x); plot(t,[x real(y)]) FM调制是利用载波频率的变换来实现信息的传输的,因为信息的输出靠的是载波的频率变换,所以幅度的失真对传输影响较小,对幅度失真不敏感。 相位调制PM 同样也可让振幅维持恒定,但依照相位改变波形。在时域中,它看起来与 FM 完全一样。有时 FM 和 PM 又称为角度调制,因为在时域中它们看来非常相似。在频域中,PM 看起来像是信号载波加上与调制相符的旁波带。 2.数字调制 数字调制相比模拟调制有很多的优势,信息更加密,相同的带宽能够传输更多的信息等等。 数字调制和模拟调制一样也分为幅度调制,相位调制,频率调制和复合调制。 y = [0:15]; y = de2bi(y); M = 16; symorder = 'gray'; xmap = qammod(y,M,symorder,'InputType','bit','PlotConstellation',true); 从他们信号本身的特点看,数字调制是不连续的,模拟调制是连续的。 但是当我们选择复杂的调制制式以得到最好的噪声抗扰度时,模拟调制将占用更多的信道空间,从而限制了信道上的用户数。选择窄带宽能兼顾信号信息和抗扰度。在一些案例中,为补偿噪声或信道噪声,我们可能需要发送更高的功率。如果设计不好,过大的功率会使放大器进入非线性区,造成输出信号的失真。或者附加的功率造成对其它信道的干扰。调制方案越复杂,就越难实现。 数字IQ调制,信息区分度更高,相同的带宽传输的数据更多,因而应用越来越广泛。 来源:射频通信链

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