A20B-1003-0043
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軟件無線電對(duì)模數(shù)變換的技術(shù)要求包括以下幾個(gè)方面：
（1）采樣方法應(yīng)滿足采樣定理，適當(dāng)加入抗混迭濾波器；
（2）寬帶化，如在中頻對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，信號(hào)帶寬通常在十幾到幾十兆赫茲；
（3）保持較高的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍；
（4）高采樣率，應(yīng)盡量在中頻或射頻工作，以盡可能保證整機(jī)的軟件化處理；
（5）減少量化噪聲。
模數(shù)變換主要是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后量化編碼為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)；數(shù)模變換是模數(shù)變換的逆過程，主要是將當(dāng)前數(shù)字信號(hào)重建為模擬信號(hào)。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(duì)于ADC而言，采樣速率和分辨率是兩個(gè)非常重要的指標(biāo)參數(shù)。其中，采樣速率表示模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的速率，與ADC器件的制造技術(shù)有關(guān)，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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后的比特?cái)?shù)。
一般而言，采樣速率和分辨率是互相制約的關(guān)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(shí)刻的抖動(dòng)，即孔徑抖動(dòng)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(hào)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(duì)于實(shí)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(dòng)態(tài)范圍
無失真動(dòng)態(tài)范圍（SFDR，Spurious-FreeDynamicRange）表示ADC在強(qiáng)信號(hào)干擾下檢測(cè)微弱信號(hào)的能力，在有的書中也被稱為無雜散動(dòng)態(tài)范圍或無寄生動(dòng)態(tài)范圍。SFDR可以按兩種方式進(jìn)行定義：
（1）定義為滿量程（FS）信號(hào)的均方根值與輸出信號(hào)中zui大寄生信號(hào)的均方根值的比值，用dBFS表示；
（2）定義為輸入信號(hào)幅度的均方根值與輸出信號(hào)中zui大寄生信號(hào)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(shí)際情況中，SFDR的zui大值比滿幅度輸入至少低幾個(gè)dB，這是由于在輸入信號(hào)幅度接近滿幅度時(shí)ADC的非線性及失真現(xiàn)象將更加嚴(yán)重。因此，在實(shí)際中，應(yīng)避免使ADC輸入信號(hào)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(duì)于實(shí)際的A/D變換過程，從發(fā)出采樣命令到實(shí)際開始采樣需要一定的時(shí)間，即實(shí)際采樣點(diǎn)與理想采樣點(diǎn)之間存在著一定的時(shí)間延遲，稱為孔徑時(shí)間（ApertureTime）。對(duì)于一個(gè)動(dòng)態(tài)模擬信號(hào)，在ADC接通的孔徑時(shí)間里，輸入的模擬信號(hào)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(huì)導(dǎo)致ADC采樣精度和信噪比的下降，且與被采樣信號(hào)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(biāo)，表示了ADC實(shí)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(shí)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(jié)構(gòu)和制造工藝等原因，引起在量程中某些點(diǎn)的量化電壓和標(biāo)準(zhǔn)的量化電壓不一致而造成的。DNL引起的失真分量與輸入信號(hào)的幅度和非線性出現(xiàn)的位置有關(guān)，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(shí)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(hào)的幅度變化。如果輸入信號(hào)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(dāng)兩個(gè)正弦信號(hào)、同時(shí)輸入ADC時(shí)，由于器件的非線性，其輸出頻譜除了含有這兩個(gè)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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