高速ADC及其在宽带数字接收机中的应用

1.ADC动态与接收机动态的关系接收机的动态范围是衡量接收机性能的一个重要指标。

动态范围是指使接收机能够对接收信号进行检测而又使接收信号不失真的输入信号的大小范围，一般指幅度。

如果接收信号过大，会引起放大器的失真和引入噪声，信号过小，信号无法被检测到。

动态范围就是指这个最大最小的范围。

ADC与接收机有关的重要参数包括：位数、最大采样频率、量化噪声、最大输入功率和输入带宽等。

其中ADC对接收机最显著的影响是动态范围，因为动态范围与接收机的灵敏度密切相关，而灵敏度是接收机动态范围的下限。

1.1 基本的ADC性能和输入带宽ADC将一个连续的输入电压变换为可用二进制编码表示的离散输出电平，其最小的离散电压步距称为量化电平。

A／D变换的过程是首先对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。

由于输入的模拟电压在时间上是连续的，而输出的数字信号在时间上是离散的，因而量化过程不可避免地会引入误差，这种误差称为量化误差。

通常要求ADC的输入频率是采样频率的一半，以满足奈奎斯特采样准则，但实际上并非总是如此。

为了避免产生折叠模糊，要求ADC的输入带宽(不是输入频率)必须小于1／2采样频率，这就可以使输入频率高于最高采样频率，因为输入带宽并不需要从直流开始。

例如，如果ADC的最高采样频率是200 MHz，则非模糊带宽为100 MHz，其输入带宽不必是从直流开始到100 MHz，可以是从120～220 MHz，这一选择保持了输入带宽低于一倍频程。

低于一倍频程的输入带宽可以消除由于模拟前端或ADC非线性变换特性引起的二次谐波。

1.2 ADC的最大和最小输入信号ADC的最大输入通常定义为振幅与ADC的最高电平相匹配的正弦波。

如果输入信号比这个最大电平还大，则输出波形将被限幅。

如果输入信号比该信号小，则不是所有的比特位都能被置位。

最大电平通常决定动态范围的上限。

高速ADC提升分辨率与带宽[导读]高速ADC提升分辨率与带宽 ADC（模数转换器）器件速度提升带来功耗增加，从而提高了整体系统的成本。

因此设计者的首要需求之一就是要降低高速ADC的功耗。

ADI最新推出可用于高性能、低功耗的通信、便携高速ADC提升分辨率与带宽ADC（模数转换器）器件速度提升带来功耗增加，从而提高了整体系统的成本。

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ADI最新推出可用于高性能、低功耗的通信、便携式设备、仪器仪表和医疗保健应用的26款ADC，扩充了其低功耗数据转换器产品组合。

新产品的节能特性可在不影响系统级性能的前提下显著改善功耗。

这些节省空间、引脚兼容的新款ADC产品系列为设计人员提供了一个灵活的、面向未来产品的平台。

通过提升分辨率或带宽支持实现系统的差异化，并且无需改变核心设计。

ADI公司技术应用工程师薛睿表示，降低ADC功耗可带来多赢的局面。

首先，散热降低，减少总体系统功耗，使电源管理更容易，直接的效果是可靠性的提升，也可同时降低运营商的总拥有成本。

其次，较小的尺寸更适合现场测试的便携性测试设备，更长的电池续航时间和高端成像也是工业、军事、航空航天等领域的迫切需求。

图1，ADI公司技术应用工程师薛睿AD9269是一款单芯片、双通道、16位、20/40/65/80 MSPS的ADC，每通道功耗仅93 mW，相比竞争产品下降了6.5倍，内置高性能采样-保持电路和片上电压参考，是业界首款内置正交误差校正(QEC)和直流偏置数字处理模块的16位ADC系列。

这些模块可动态地将同相/正交（I/Q）复数信号接收机系统中的误差降至最小。

通过使用QEC模块，系统设计人员可以减少元件不匹配导致的增益和相位误差，轻松满足匹配需求，进而实现更加鲁棒的接收机设计。

此外，直流偏置算法可最大限度地减少直流耦合应用中常见的失调电压。

该产品可提供16位精度、80MSPS数据采样速率，并保证在整个工作温度范围无失码。

AD6620工作原理及其在中频数字化直扩接收机中的应用软件无线电的核心思想就是将宽带A/D尽可能地靠近*频天线以便将接收到的模拟信号尽可能早地数字化，尽量在统一的硬件平台上通过不同的软件来实现无线电台的各种功能。

直接在*频端实现信号的数字化，现在的器件根本无法满足后续处理要求，特别是对于直接序列扩频数字接收机。

目前一般采用中频数字化方案，后端的中频数字信号处理单元采用可重构*的器件完成信号的处理，系统保留了软件无线电接收机的通用、灵活、开放等优点。

AD6620是美国AD公司最近推出的一种数字接收信号处理芯片，功能强大，特别适合于高速信号数字下变频的实现。

1AD6620芯片AD6620主要有如下特征：16位线*比特补码输入（另加3bit指数输入）；单信道实数输入模式最大输入数据速率高达67MSPS，双信道实数输入模式与单信道复数输入模式最大输入数据速率高达33.5MSPS；具有可编程抽取FIR滤波器与增益控制，抽取率在2～16384之间可编程；输出具有并行、串行两种输出模式，并行模式为16比特补码输出。

AD6620的原理框图如图1所示。

内部信号处理单元由四个串联单元组成，分别为：频率变换单元、二阶固定系数梳状滤波抽取滤波器（CIC2）单元、五阶固定系数梳状滤波抽取滤波器（CIC5）单元和一个系数可编程的RAM系数抽取滤波器（RCF）单元。

1.1频率变换器频率变换器的作用是实现数字下变频（DDC），频率变换器由两个16bit乘法器和32bit的数控振频器（NCO）组成，数控振荡器产生的本振信号频率分辨率可达fSAMP/232，可产生（-fSAMP/2～fSAMP/2）的本振信号。

NCO利用数字频率合成器（DDS），由频率控制字寄存器、相位控制字寄存器、相位累加器和正弦查找表组成，可以灵活地控制本振信号的振荡频率和初始相位。

为了提高NCO的杂散*能，AD6620提供了相位抖动与幅度抖动选项。

1.2CIC2抽取滤波器CIC2滤波器是一个固定系数抽取滤波器，最高输入数据速率为67MHz。

软件无线电中ADC/DAC性能分析及应用熊艳华北京邮电大学电信工程学院，北京 (100876)E-mail：xiongyh83@摘要：软件无线电是继模拟通信技术、数字通信技术之后的第三代无线通信技术，而模数数模转换器是整个无线体系设计中的决定因素。

本文在阐述模数数模转换器基本性能指标的基础上，分析了它在数字接收机中的应用。

关键词：软件无线电，模数数模转换器，数字机收机，射频/中频1. 引言软件无线电 (SDR：Software Defined Radio)指的是利用软件充分定义并且通过软件的变化能够有效地改变其物理层行为的无线电系统。

其基本思想是将宽带ADC/DAC转换器尽可能靠近射频天线，目的是尽可能早的将接收到的模拟信号转化为数字信号，在最大程度上通过DSP软件来实现通信系统的各种功能。

数据转换器影响软件无线电系统的功耗、工作频率、动态范围、带宽和总体成本，其性能甚至影响接收机结构的设计[2]。

因此，正确的选择模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)是软件无线电系统设计中很重要的一步。

2. ADC/DAC性能指标分析ADC的性能指标有很多，下面只对分辨率、量化电平、动态范围、有效位数、信噪比及采样速率进行简要的概述。

ADC的这些性能指标直接影响软件无线电的实际应用，高速的ADC技术是软件无线电的基础。

一个ADC/DAC转换器可以用如下框图来描述[1]。

图1 ADC方框图图2 DAC方框图2.1 分辨率与量化电平分辨率一般用输出的二进制位数表示。

一般应选择12位以上分辨率的芯片。

如果用n表示ADC的输出位数，则ADC能区分2n个不同等级的输入电压，即能区分输入电压的最小值为满量程的1/2n。

例如，假设ADC的输出n=8，输入信号最大值为5V，则能区分的最小输入电压为19.53mV。

可用下式表示量化电平，其中FSR为输入满量程：Q=FSR/2n(1) 在最大输入电压一定时，输出位数越多，量化单位越小，分辨率也就越高。

宽带数字侦察接收机若干关键技术研究及应用宽带数字侦察接收机若干关键技术研究及应用随着现代通信技术的高速发展，侦察和监听技术也在不断创新和改进。

宽带数字侦察接收机作为一种重要的侦察设备，具有高灵敏度、宽带调谐、高精度定位等特点，被广泛应用于侦察情报收集、通信干扰和电子对抗等领域。

本文将对宽带数字侦察接收机的关键技术进行研究和分析，并探讨其在实际应用中的优势和挑战。

首先，宽带数字侦察接收机的核心技术之一是高灵敏度接收技术。

由于现代通信系统日趋复杂，传输信号的功率越来越小，因此侦察设备需要具备超高的灵敏度来接收弱小的信号。

宽带数字侦察接收机通过采用高速采样率的A/D转换器和先进的数字信号处理算法，能够实时捕捉、提取和分析各类信号，从而满足对高弱信号的有效接收和处理要求。

其次，宽带数字侦察接收机的另一个重要技术是宽带调谐技术。

传统的调谐方式需要频道切换，导致带宽和频率范围的限制。

而宽带数字侦察接收机采用宽带调谐技术，可以同时接收多个频段的信号，实现对整个频率范围的实时监测和分析。

这种技术可以极大地提高侦察设备的工作效率和信息获取能力，为后续的信号识别和解析提供更多的数据。

另外，宽带数字侦察接收机的精度定位技术也是其关键技术之一。

侦察情报收集常常需要定位信号源的位置，精确的定位能够帮助侦察人员更准确地确定目标，并采取相应的行动。

宽带数字侦察接收机通过采用多通道接收和多天线阵列的方式，可以根据信号到达的时间差和方向差等信息，实现对信号源的三维定位。

这种技术的精度高，能够满足侦察任务对定位的要求。

除了上述关键技术，宽带数字侦察接收机还涉及到多个方面的应用。

首先，它可以用于通信情报收集和分析，包括监听通信频率、解析通信内容等。

其次，它可以应用于通信干扰，通过精确识别和跟踪敌对通信系统，实施干扰打击。

此外，它还可以用于电子对抗和无线电侦察等领域，对敌方电子设备进行情报收集和干扰。

然而，宽带数字侦察接收机的应用面临一些挑战。

基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计-基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计随着无线通信技术的不断发展和应用，越来越多的无线通信系统出现在我们的生活中。

其中，IR-UWB（Impulse RadioUltra-Wideband）相干接收机因其独特的信号特性和出色的抗多径干扰能力，被广泛应用于雷达、通信和定位等领域。

基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计，是近年来大家关注的一个研究方向。

其中，高速ADC作为数据采集设备，可实现高精度的数字化信号处理；而FPGA则可实现高速、高效、灵活的信号处理，具有很高的技术实践价值。

该接收机的原理是，将IR-UWB信号在发送端进行脉冲调制，成为带有调制信号的超短脉冲序列。

接收端采用相干接收方法，通过混频和放大等步骤，实现对该信号的接收和解调。

其中，高速ADC是该接收机的核心采集设备。

高速ADC以其高采样率、高精度、高灵活性等优点，实现对IR-UWB信号的高精度采集和数字处理。

此外，高速ADC还可以实现时域采样和频域采样，可适用于不同的信号处理应用。

接收机的FPGA芯片则是该系统的控制核心。

通过FPGA的可编程逻辑，即可实现对IR-UWB信号的采集、数字信号处理、解调和显示等多个功能。

在FPGA芯片中，用户可根据需要设计相应的图像处理流程，使得该接收机具备高效率、低成本、可靠性高、实用性强的特点。

总体来说，基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机，具有体积小、功耗低、响应速度快等特点。

该接收机在工业监控、智能制造、安防监控等领域，有着广泛的应用前景。

因此，未来随着技术的不断创新和进步，该接收机的性能将会不断提高，有更加重要的意义。

ADC有哪些实际应用?如何利用噪声扰动提高ADC无杂散动态范围?ADC是模数转换器的简称，在本文中不是游戏中的ADC哦。

为了增进大家对ADC的认识，本文将基于两个方面介绍ADC：1.ADC的实际应用、2.如何利用噪声扰动提高ADC无杂散动态范围。

如果你对ADC具有兴趣，不妨和我一起继续往下阅读哦。

一、ADC实际应用1.音乐录制模数转换器是2000年代音乐再现技术和基于数字音频工作站的声音记录所不可或缺的。

人们通常使用模拟记录在计算机上制作音乐，因此需要模数转换器来创建脉冲码调制(PCM)数据流，该数据流会进入光盘和数字音乐文件。

当前用于音乐的模数转换器可以以高达192 kHz的速率采样。

在这些问题上存在大量文献，但是商业考虑通常起着重要作用。

许多录音棚采用24位/ 96 kHz(或更高)脉冲编码调制(PCM)或直接流数字录音(DSD)格式，然后对信号进行下采样或抽取，以进行光盘数字音频制作(44.1 kHz)，对于常用的广播和电视广播应用，由于人类的奈奎斯特频率和听觉范围，将其降低到48 kHz 。

2.数字信号处理要求ADC处理，存储或传输几乎任何数字形式的模拟信号。

例如，电视调谐卡使用快速视频模数转换器。

慢速片上8、10、12或16位模数转换器在微控制器中很常见。

数字存储示波器需要非常快速的模数转换器，这对于软件定义的无线电及其新应用也至关重要。

3.科学仪器数字成像系统通常使用模数转换器将像素数字化。

一些雷达系统通常使用模数转换器将信号强度转换为数字值，以进行后续信号处理。

许多其他原位和遥感系统通常使用类似技术。

所得数字化数值中的二进制位数反映了分辨率，xxx的离散量化级数(信号处理)。

模拟信号和数字信号之间的对应关系取决于量化误差。

量化过程必须以足够的速度进行，这可能会限制数字信号的分辨率。

科学仪器中的许多传感器都会产生模拟信号。

温度、压力、pH、光强度等。

所有这些信号都可以放大并馈送到模数转换器，以产生与输入信号成比例的数字。

宽带通信接收机的ADC参数May18,2006摘要：本应用笔记阐述了欠采样接收机的系统级重要参数，并提供了设计人员确定这些性能参数所需要的各种方法，这些参数包括满量程范围、小信号噪声底、信噪比和无杂散动态范围等。

宽带接收机设计需要采用外差体系结构，以便在有干扰或者阻塞信号的情况下获得最佳灵敏度。

以蜂窝cdma2000®多载波接收机设计为例，本文讨论某些影响模数转换器(ADC)选择的重要参数—IF频率、接收机模拟功率增益、信号带宽和ADC采样时钟频率等参数。

通过这一设计实例，还讨论了以下ADC参数：满量程(FS)功率、小信号噪声底(SSNF)、信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)。

16位、80Msps MAX19586ADC在当今所有的ADC中具有最低的噪声底，在接收机设计中不需要降低增益或采用自动增益控制(AGC)。

MAX19586优异的噪声性能以及SFDR性能能够满足甚至由于此类应用对ADC的要求。

外差接收机包括一级混频器(LO1)，将RF波形转换为第一中频(IF)信号(图1)。

可以对这一IF信号进行数字化处理或送入第二级混频器(LO2)，将其转换为频率更低的IF。

把信号转换到更低IF利用了ADC良好的噪声和线性性能，这些性能一般在低频输入时才能够获得。

采用欠采样技术数字化真实的带通信号，其采样速率在信号带宽内符合Nyquist定律，而不针对其绝对频率。

使用这一方法，ADC对真实信号进行数字化，然后利用数字信号处理(DSP)技术，在数字域将其转换为合成分量。

这种方法的优势在于能够降低硬件的复杂性和成本，因为欠采样技术承担了部分下变频任务。

但是，这种体系结构需要时钟速率较高的ADC，以及较宽的动态范围(即低噪声和高线性)。

欠采样技术除了这些优点之外，一个重要的缺点是噪声混叠，如果输入信号没有进行充分的带宽限制，将对带内的混叠噪声进行数字化处理并和有用信号一起转换成基带信号，噪声混叠将导致ADC的SNR下降。

数字接收机中高性能 ADC和射频器件的动态性能要求数字接收机中高性能ADC 和射频器件的动态性能要求摘要：基站系统 (BTS)需要在符合各种不同标准的同时满足信号链路的指标要求。

本文介绍了一些信号链路器件，例如：高动态性能 ADC ，可变增益放大器，混频器和本振，详细介绍了它们在典型的基站中的使用，能够满足基站对高动态性能、高截点性能和低噪声的要求。

大多数字接收机对其采用的高性能模- 数转换器 (ADC) 及模拟器件的要求都较高。

例如，蜂窝基站数字接收机要求有足够的动态范围，以处理较大的干扰信号，从而把电平较低的有用信号解调出来。

Maxim的 15 位 65Msps 模数转换器 MAX1418或 12位 65Msps模数转换器 MAX1211配以 2GHz 的 MAX9993或 900MHz 的 MAX9982集成混频器，即可为接收机的两级关键电路提供出色的动态特性，此外，Maxim的中频 (IF) 数字可调增益放大器(DVGA) MAX2027和 MAX2055能够在许多系统中提供较高的三阶输出截点(OIP3)，并满足系统所需要的增益调节范围。

蜂窝基站 (BTS ：基站收发器 ) 由多个不同的硬件模块组成，其中之一就是完成 RF 接收(Rx)及发送 (Tx)功能的收发器(TRx) 模块。

在老式模拟 AMPS 及 TACS BTS 中，一个收发器只能用于处理一路全双工Rx 和 Tx RF载波，若要实现要求的呼叫覆盖率就需要很多个收发器才能提供足够的载波。

如今在全球范围内，模拟技术已被CDMA 和WCDMA 所取代，欧洲也已在 10年前就采用了 GSM 。

在 CDMA中，多个主叫用户使用同一个RF 频率，这样一个收发器就可同时处理多个主叫用户的信号。

截至目前已有多种 CDMA和 GSM 的设计方案， BTS制造商也一直致力于探索可降低成本和功耗的方法，对单载波解决方案进行优化或开发多载波接收机就是行之有效的方案。

用超高速ADC进行数字接收机设计的创新方法
陈汝全
【期刊名称】《实用影音技术》
【年(卷),期】2004(000)009
【摘要】本文介绍一种具有创新意义的，用超高速ADC(模拟／数字转换器)进行数字接收机设计的思想和方法。

它可以取代现有的RF(射频)调谐器，允许所有的RF输入信号同时数字化。

同时还带来功耗的降低、成本的下降，以及接收机内包含的多个RF调谐器面积的减小。

【总页数】2页(P66-67)
【作者】陈汝全
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN792
【相关文献】
1.数字接收机模拟信道和ADC的匹配设计 [J], 吴永欣;冀祯;党立华
2.宽带数字接收机中ADC的设计与应用 [J], 杨娟;颜彪;姜绪永
3.基于FPGA及ADC技术的中频数字接收机平台的设计 [J], 胡坤;
4.基于FPGA及ADC技术的中频数字接收机平台的设计 [J], 胡坤
5.数字接收机中超高速A/D转换电路的PCB设计 [J], 王湛
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可满足高性能数字接收机动态性能要求的ADC和射频器件摘要针对数字式接收机对其所采用器件的动态性能要求，给出了一个欠采样接收机的结构图。

同时给出了满足该高性能数字接收机动态性能要求的新型器件及主要性能参数。

关键词数字接收机；动态性能；射频器件；；许多数字接收机都对其选用的高性能ＡＤＣ及模拟器件的动态性能具有较高要求。

如蜂窝基站数字接收机就要求有足够的动态范围，以便处理较大的干扰信号，从而把电平较低的有用信号解调出来。

通过Ｍａｘｉｍ公司的１５位６５Ｍｓｐｓ模数转换器ＭＡＸ１４１８或１２位６５Ｍｓｐｓ模数转换器ＭＡＸ１２１１配以２ＧＨｚ的ＭＡＸ９９９３或９００ＭＨｚ的ＭＡＸ９９８２集成混频器，即可为接收机的两级关键电路提供出色的动态特性，此外，Ｍａｘｉｍ公司的中频ＩＦ数字可调增益放大器ＤＶＧＡＭＡＸ２０２７和ＭＡＸ２０５５也能够在许多系统中提供较高的三阶输出截点ＯＩＰ３，以满足系统所需要的增益调节范围。

１欠采样接收机的系统结构蜂窝基站ＢＴＳ基站收发器通常由多个不同的硬件模块组成，其中之一就是完成ＲＦ接收Ｒｘ及发送Ｔｘ功能的收发器ＴＲｘ模块。

在老式模拟ＡＭＰＳ及ＴＡＣＳＢＴＳ中，一个收发器只能处理一路全双工Ｒｘ和ＴｘＲＦ载波，因而要用很多个收发器才能提供足够的载波。

如今在全球范围内，模拟技术已被ＣＤＭＡ和ＷＣＤＭＡ所取代，欧洲也已在１０年前采用了ＧＳＭ。

在ＣＤＭＡ中，多个主叫用户可使用同一个ＲＦ频率，这样，一个收发器就要同时处理多个主叫用户的信号。

目前已有多种ＣＤＭＡ和ＧＳＭ的设计方案，ＢＴＳ制造商也一直致力于探索可降低成本和功耗的方法，对单载波解决方案进行优化或开发多载波接收机就是行之有效的方案。

图１是ＢＴＳ设备常用的欠采样接收机的结构框图。

图１中，Ｍａｘｉｍ公司的２ＧＨｚＭＡＸ９９９３和９００ＭＨｚＭＡＸ９９８２混频器可为许多设计提供所需的增益和线性度，而且具有极低的耦合噪声，这样就不再需要那些损耗较高的无源混频器。

高速ADC在通信电子中的应用随着移动通信技术的发展，人们对通信电子设备的需求也越来越多样化。

从最初的语音通信到现在的高速数据传输，通信电子设备的功能不断升级，要求更快的传输速度、更高的精度和更低的噪声。

而高速ADC（模数转换器）正是满足这一需求的关键。

一、高速ADC的基本原理ADC是将模拟信号转换为数字信号的重要器件，其基本原理是采样、量化和编码。

采样：将连续的模拟信号进行采样，即在一定的时间间隔内对信号进行取样。

采样频率取决于要处理的信号特性，一般要求采样频率是信号频率的2~3倍，才能准确地还原信号。

量化：采样后的信号再经过量化处理，即将连续的模拟信号离散化为一组有限的离散值，这些值表示信号在某个时间段内的幅值。

编码：将离散的量化值进行数字编码，形成与原始信号相对应的数字信号。

高速ADC需要在非常短的时间内完成采样、量化和编码三个步骤，因此需要使用特殊的电路设计和加速技术，来提高转换速度和精度，同时减小噪声。

二、高速ADC在通信电子中的应用1. 无线通信无线通信需要将数字信号转换为模拟信号发送出去，在接收端将模拟信号转换为数字信号进行处理。

高速ADC可以将无线信号快速地转换为数字信号，并进行数字处理，达到高速数据传输的目的。

在5G通信中，高速ADC可用于接收机和发射机的数字前端。

高速ADC可以将多个载波信号进行采样编码，这些载波信号具有高带宽和高信噪比的特点，而ADC可以快速的完成采样、量化和编码过程，从而满足5G通信的需求。

2. 音频处理高速ADC可以将音频信号转换为数字信号，并通过数字处理器进行处理。

在音频采集方面，高速ADC可以对超出人耳频率范围的信号进行采样，提高音频信号的质量和清晰度。

在音频处理方面，高速ADC可以通过数字信号处理器对音乐和声音进行处理，增强音乐的音效，调整音量等。

3. 雷达信号采集雷达信号是一种高速的模拟信号，其采集需要高速ADC。

此外，在雷达测距方面，高速ADC可以将雷达返回信号快速转换为数字信号，从而实现精准测距。