模拟提示——ADC的抽取

宽带GSPS模数转换器(ADC)使高速采集系统具备很多性能优势。这类ADC提供宽频谱的可见性。然而，虽然有些应用需要宽带前端，但也有一些应用要求能够滤波并调谐到更窄的频谱。

当需要窄带时，ADC采样、处理并消耗功率传输宽带频谱的效率很低。没有必要在后期处理中使用大量FPGA收发器来抽取和过滤宽带数据。高性能GSPS ADC让数字下变频(DDC)进驻到ADC内部。减少JESD204B ADC输出通道数可以最大限度地降低数据速率和系统布局的复杂度。

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。

ADC还必须包含数控振荡器(NCO)和一个滤波和混频元件（用作抽取功能的配对器件）。数字滤波有效地消除了由抽取率设定的狭义带宽的带外噪声。作为本振的NCO的数字调谐字提供采样速率的小数分频，通过分辨率位数提供精确定位。调谐字具有范围和分辨率，可以将滤波器按频谱放置在需要的地方。

滤波器的通带应与抽取后的转换器的有效频谱宽度相匹配。使用DDC的显著优势是能够定位基本信号的谐波，使其落在目标频段以外。

DDC滤波器的数字滤波可滤除较窄带宽之外的噪声。理想ADC的SNR计算必须考虑过滤噪声的处理增益。使用一个完美的数字滤波器，带宽每减少2次幂，因过滤噪声而产生的处理增益就会增加3dB。

理想的SNR（包括处理增益）= 

6.02 × N + 1.76 dB + 10log₁₀(f_s/(2 × BW))

图1. 使用低通滤波器和NCO执行频率转换，实现一个带通滤波器。频率规划确保无用谐波和杂散落在带宽之外。